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　　Foodjx導(dǎo)讀：海藻糖（Trehalose）是由兩分子葡萄糖通過α-1,1糖苷鍵結(jié)合的非還原性雙糖[1]，zui初是Wiggers從黑麥的麥角中分離出來，后來發(fā)現(xiàn)廣泛存在于細(xì)菌、真菌、藻類及無脊椎動(dòng)物體內(nèi)[2]。海藻糖是一種安全的天然糖類，無毒無害，對(duì)人體*，具有甜味、非著色性、耐酸、耐熱、低吸濕性等特性，它還具有其他雙糖所沒有的*的生物學(xué)特性。當(dāng)生物細(xì)胞處于饑餓、干燥、高溫、高滲透壓等惡劣環(huán)境時(shí)，胞內(nèi)海藻糖含量迅速上升，對(duì)多種大分子具有保護(hù)作用，從而維持生物體生命特性，外源性的海藻糖同樣隨生物和生物大分子有良好的非特異性保護(hù)作用，因此在科學(xué)界素有“生命之糖”的美譽(yù)[3]。隨著其*的生物學(xué)性質(zhì)及功能的發(fā)現(xiàn)，海藻糖逐漸成為上的研究熱點(diǎn)。
　　
　　1.海藻糖的功能特性
　　
　　1.1抗脫水保護(hù)功能
　　
　　海藻糖對(duì)逆境（高溫、冷凍、干燥、高滲等）具有高抗性，許多含豐富海藻糖的動(dòng)植物*干燥失水后仍然維持活性，一旦遇水立刻復(fù)活。
　　
　　關(guān)于海藻糖的防脫水機(jī)理有以下三種假說：一種以Crowe[4]等人為代表提出的“水替代”假說，他們認(rèn)為當(dāng)生物大分子失去維持其結(jié)構(gòu)和功能特性的結(jié)構(gòu)水膜時(shí)，海藻糖能在生物分子的失水部位以氫鍵形式聯(lián)接，形成一層保護(hù)膜以代替失去的結(jié)構(gòu)水膜。另一種為“玻璃態(tài)”假說，認(rèn)為通過海藻糖玻璃化轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，導(dǎo)致無定形連續(xù)相的形成，在結(jié)構(gòu)上與玻璃態(tài)的冰相似，在這種結(jié)構(gòu)中分子運(yùn)動(dòng)和分子變性反應(yīng)非常微弱。第三種是“優(yōu)先排阻”假說。以上假說均是從分子角度考察海藻糖的作用機(jī)理，基本上都是與生物分子形成“分子復(fù)合物”[5]。
　　
　　1.2抗輻射功能
　　
　　海藻糖可保護(hù)細(xì)胞DNA不被放射性物質(zhì)損傷。據(jù)報(bào)道[6]，當(dāng)存在10mmol海藻糖時(shí)，DNA可忍受4倍劑量的β-，γ-射線，糖含量越高，保護(hù)作用越強(qiáng)。其機(jī)理為：射線引起的DNA斷裂反應(yīng)主要是由周圍水分子解離產(chǎn)生的羥基自由基引發(fā)的，而海藻糖可有效的清除。
　　
　　1.3提高植物的抗寒、抗鹽功能
　　
　　經(jīng)海藻糖處理的綠豆幼苗質(zhì)膜上Mg2+、K+-ATPase的活性顯著提高[7]。用0.1%的海藻糖溶液浸水稻種，經(jīng)2℃和6℃低溫處理后，水稻幼苗細(xì)胞電解質(zhì)滲透率顯著降低，而*活性及幼苗可溶性糖含量則提高，對(duì)寒害的修復(fù)能力也提高。而且處理溫度愈低，海藻糖的相對(duì)效應(yīng)就愈顯著。用海藻糖預(yù)處理的小麥幼苗在NaCL溶液中生長，其細(xì)胞電解質(zhì)滲透率和游離*的含量均顯著降低，而葉綠素的含量、根系活力、干物質(zhì)的積累和生長速度則提高[8]。這是因?yàn)楹Ｔ逄悄茉谧魑镉浊霸馐艿蜏?、鹽害而脫水時(shí)，維持了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高了作物幼曲的抗逆能力[9]。
　　
　　1.4其他功能
　　
　　海藻糖還具有抗冷凍保護(hù)功能、防止淀粉老化、防止蛋白質(zhì)變性、防蛀牙、穩(wěn)定組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)與保鮮效果、穩(wěn)定物料中超氧化物歧化酶等諸多功能。
　　
　　2.海藻糖的生產(chǎn)制備
　　
　　海藻糖的生產(chǎn)方法目前主要有微生物抽提法、微生物發(fā)酵法、酶轉(zhuǎn)化法以及基因工程法幾種。
　　
　　2.1微生物抽提法
　　
　　該方法是以乳酸菌、酵母、霉菌及其他一些含海藻糖的菌體為原料，通過干燥、改變滲透壓等方法進(jìn)行處理，然后經(jīng)過乙醇等有機(jī)溶劑抽提、精制，從而得到較高純度的海藻糖晶體。zui初是由歐美等國從面包酵母中抽提獲得。后期隨著工藝的不斷改進(jìn)，已較為成熟，成為生產(chǎn)海藻糖的重要方法，但是由于提取資源有限，成本高，很大程度上制約著海藻糖大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　
　　2.2微生物發(fā)酵法
　　
　　該方法是以酵母、諾卡氏菌屬、微球菌屬等微生物經(jīng)過誘變、細(xì)胞融合或基因重組選育出高產(chǎn)海藻糖的菌株，在高濃度或高滲基質(zhì)上發(fā)酵培養(yǎng)，再從發(fā)酵液中提取精制而成。日本首先從發(fā)酵液中提取海藻糖，提取率可達(dá)到88.6%，同時(shí)純度達(dá)到99.5%。國內(nèi)杭州商學(xué)院在研究開發(fā)深層灰樹花中提取海藻糖也已獲得突破性進(jìn)展[10]。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率低，發(fā)酵液成分復(fù)雜，海藻糖提取、精制困難。
　　
　　2.3酶轉(zhuǎn)化法
　　
　　酶轉(zhuǎn)化法制取海藻糖的途徑有多種，根據(jù)作用底物不同主要分為三種，分別為以葡萄糖為底物、以麥芽糖為底物和以淀粉為底物。
　　
　　2.3.1以葡萄糖為底物
　　
　　利用專一性很強(qiáng)的葡萄糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，經(jīng)兩步作用將兩個(gè)葡萄糖分子轉(zhuǎn)化為海藻糖。但在整個(gè)反應(yīng)過程中需要消耗高能物質(zhì)UDP或GDP，所以很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　
　　2.3.2以麥芽糖為底物
　　
　　利用麥芽糖磷酸化酶、海藻糖磷酸酶共同作用麥芽糖或海藻糖合成酶單獨(dú)作用于麥芽糖生成海藻糖。其中海藻糖合成酶在催化過程中不需要消耗高能物質(zhì)，并且不需要磷酸且轉(zhuǎn)化率高達(dá)70%~80%，這為海藻糖的大規(guī)模生產(chǎn)提供了有利條件[11]。
　　
　　2.3.3以淀粉為底物
　　
　　1995年日本林原生化研究所報(bào)道了他們發(fā)現(xiàn)的兩種新酶低聚麥芽糖基海藻糖合成酶（MTSase）和低聚麥芽糖基海藻糖水解酶（MTHase）共同作用[12]，可以由淀粉直接通過酶法生成海藻糖，在支鏈*的協(xié)同作用下，海藻糖轉(zhuǎn)化率高達(dá)85%。該方法的發(fā)現(xiàn)使每公斤海藻糖由數(shù)萬日元降至數(shù)百元。
　　
　　2.4基因工程法
　　
　　用“工程微生物”或構(gòu)建具有抗逆性的轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)海藻糖，不僅可以提高質(zhì)量還可以降低成本。荷蘭的Mogen和VanderHave公司已經(jīng)開發(fā)出了提高甜菜和馬鈴薯等作物中海藻糖產(chǎn)量的技術(shù)，并獲得了。隨著基因重組技術(shù)的發(fā)展，該方法一定會(huì)越來越廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)[13]。
　　
　　3.海藻糖的分離純化方法
　　
　　3.1一步純化法
　　
　　張麗杰等[14]將*用水提取后，加入絮凝劑再調(diào)pH值，然后過濾獲得澄清濾液，直接濃縮結(jié)晶即可得到海藻糖晶體。
　　
　　該方法只需一步就可以純化分離海藻糖，操作步驟簡單，方法易行。
　　
　　3.2兩步純化法
　　
　　胡耀輝等人[15]報(bào)道了一種海藻糖的分離純化方法，包括向酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)海藻糖所獲得的酶反應(yīng)液中加入糖化酶進(jìn)行酶解反應(yīng)和向糖化酶酶解反應(yīng)液中接種3~10%重量的釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae），在25~30℃，pH5.5~7.5條件下發(fā)酵培養(yǎng)，然后再經(jīng)離心、超濾、離子交換、濃縮、結(jié)晶干燥得海藻糖純品。實(shí)驗(yàn)中采用兩步法去除酶解液中的雜糖，所得海藻糖純品經(jīng)HPLC檢測(cè)，純度達(dá)到98.0%。同時(shí)，還具有分離純化效率高，海藻糖損失少，成本低廉，工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，必將對(duì)簡化酶法生產(chǎn)海藻糖生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。
　　
　　3.3色譜分離技術(shù)
　　
　　王星云等[16]報(bào)道了采用氫化和色譜分離的技術(shù)，將利用微生物或酶使淀粉轉(zhuǎn)化得到的海藻糖與麥芽糖、葡萄糖、麥芽三糖的混合液，進(jìn)行加氫反應(yīng)，使混合液中的雜質(zhì)生成麥芽糖醇、*與麥芽三糖醇，而海藻糖由于不具有還原性，在加氫反應(yīng)過程中保持不變，然后再采用模擬移動(dòng)床的色譜分離技術(shù)，將海藻糖與混合液中的麥芽糖醇、*和麥芽三糖醇進(jìn)行分離，使海藻糖的純度和提取收率大幅提高，進(jìn)而通過降溫結(jié)晶的方式，使海藻糖晶體析出，得到海藻糖產(chǎn)品。按此工藝制備海藻糖比采用原有的微生物或酶法生產(chǎn)海藻糖的工藝，提取收率可提高80%以上，副產(chǎn)的麥芽糖醇又具有較高的利用價(jià)值，因此對(duì)降低海藻糖的生產(chǎn)成本和市場(chǎng)價(jià)位，增強(qiáng)海藻糖的市場(chǎng)競(jìng)爭力具有很好的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
　　
　　4.海藻糖的應(yīng)用研究
　　
　　4.1食品方面的應(yīng)用
　　
　　可作為優(yōu)良的食品防腐劑和抗變性劑。由于常用的防腐技術(shù)和工藝容易產(chǎn)生蛋白質(zhì)變性問題，且化學(xué)防腐劑又有一定的毒性，普通的蔗糖雖然也有保護(hù)作用，但其甜度較高，而海藻糖恰好能彌補(bǔ)這些技術(shù)缺陷。據(jù)有關(guān)報(bào)道，在雞蛋中添加3%的海藻糖，45℃下干燥成粉狀，復(fù)水后的產(chǎn)品與鮮蛋液相差無幾；在大米加工過程中加入2%的海藻糖，可使米質(zhì)保持?jǐn)?shù)年不變；添加海藻糖制成的奶粉，經(jīng)水化還原成鮮牛奶，感官品質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)基本保持不變，這樣既可減小運(yùn)輸體積又可省去冷藏設(shè)備，大大降低了成本[17,18]。在乳制品、肉類、水果等商品中使用，可普遍延長這些產(chǎn)品的貨架壽命，并且使食品保持了良好的感官品質(zhì)。
　　
　　還可作為優(yōu)良的脫水劑，防止粉末食品黏結(jié)。由于海藻糖具有很強(qiáng)的吸水性，在淀粉類食品中添加海藻糖可明顯抑制淀粉的老化，延長產(chǎn)品的貨架期。海藻糖作為高穩(wěn)定、低甜度、抗齲齒的天然食品甜味劑，可廣泛應(yīng)用于各種糖果、糕點(diǎn)、飲料以及調(diào)味品中。