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　　Foodjx導讀：海藻糖（Trehalose）是由兩分子葡萄糖通過α-1,1糖苷鍵結合的非還原性雙糖[1]，zui初是Wiggers從黑麥的麥角中分離出來，后來發(fā)現(xiàn)廣泛存在于細菌、真菌、藻類及無脊椎動物體內[2]。海藻糖是一種安全的天然糖類，無毒無害，對人體*，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*的生物學特性。當生物細胞處于饑餓、干燥、高溫、高滲透壓等惡劣環(huán)境時，胞內海藻糖含量迅速上升，對多種大分子具有保護作用，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作用，因此在科學界素有“生命之糖”的美譽[3]。隨著其*的生物學性質及功能的發(fā)現(xiàn)，海藻糖逐漸成為上的研究熱點。
　　
　　1.海藻糖的功能特性
　　
　　1.1抗脫水保護功能
　　
　　海藻糖對逆境（高溫、冷凍、干燥、高滲等）具有高抗性，許多含豐富海藻糖的動植物*干燥失水后仍然維持活性，一旦遇水立刻復活。
　　
　　關于海藻糖的防脫水機理有以下三種假說：一種以Crowe[4]等人為代表提出的“水替代”假說，他們認為當生物大分子失去維持其結構和功能特性的結構水膜時，海藻糖能在生物分子的失水部位以氫鍵形式聯(lián)接，形成一層保護膜以代替失去的結構水膜。另一種為“玻璃態(tài)”假說，認為通過海藻糖玻璃化轉變的趨勢，導致無定形連續(xù)相的形成，在結構上與玻璃態(tài)的冰相似，在這種結構中分子運動和分子變性反應非常微弱。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理，基本上都是與生物分子形成“分子復合物”[5]。
　　
　　1.2抗輻射功能
　　
　　海藻糖可保護細胞DNA不被放射性物質損傷。據報道[6]，當存在10mmol海藻糖時，DNA可忍受4倍劑量的β-，γ-射線，糖含量越高，保護作用越強。其機理為：射線引起的DNA斷裂反應主要是由周圍水分子解離產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
　　
　　經海藻糖處理的綠豆幼苗質膜上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2℃和6℃低溫處理后，水稻幼苗細胞電解質滲透率顯著降低，而*活性及幼苗可溶性糖含量則提高，對寒害的修復能力也提高。而且處理溫度愈低，海藻糖的相對效應就愈顯著。用海藻糖預處理的小麥幼苗在NaCL溶液中生長，其細胞電解質滲透率和游離*的含量均顯著降低，而葉綠素的含量、根系活力、干物質的積累和生長速度則提高[8]。這是因為海藻糖能在作物幼前遭受低溫、鹽害而脫水時，維持了細胞膜結構的穩(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功能、防止淀粉老化、防止蛋白質變性、防蛀牙、穩(wěn)定組織細胞結構與保鮮效果、穩(wěn)定物料中超氧化物歧化酶等諸多功能。
　　
　　2.海藻糖的生產制備
　　
　　海藻糖的生產方法目前主要有微生物抽提法、微生物發(fā)酵法、酶轉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行處理，然后經過乙醇等有機溶劑抽提、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，已較為成熟，成為生產海藻糖的重要方法，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。
　　
　　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過誘變、細胞融合或基因重組選育出高產海藻糖的菌株，在高濃度或高滲基質上發(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，提取率可達到88.6%，同時純度達到99.5%。國內杭州商學院在研究開發(fā)深層灰樹花中提取海藻糖也已獲得突破性進展[10]。缺點是轉化率低，發(fā)酵液成分復雜，海藻糖提取、精制困難。
　　
　　2.3酶轉化法
　　
　　酶轉化法制取海藻糖的途徑有多種，根據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
　　
　　利用專一性很強的葡萄糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，經兩步作用將兩個葡萄糖分子轉化為海藻糖。但在整個反應過程中需要消耗高能物質UDP或GDP，所以很難實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產。
　　
　　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，并且不需要磷酸且轉化率高達70%~80%，這為海藻糖的大規(guī)模生產提供了有利條件[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，海藻糖轉化率高達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”或構建具有抗逆性的轉基因植物生產海藻糖，不僅可以提高質量還可以降低成本。荷蘭的Mogen和VanderHave公司已經開發(fā)出了提高甜菜和馬鈴薯等作物中海藻糖產量的技術，并獲得了。隨著基因重組技術的發(fā)展，該方法一定會越來越廣泛應用于工業(yè)生產[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pH值，然后過濾獲得澄清濾液，直接濃縮結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]報道了一種海藻糖的分離純化方法，包括向酶轉化法生產海藻糖所獲得的酶反應液中加入糖化酶進行酶解反應和向糖化酶酶解反應液中接種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)，然后再經離心、超濾、離子交換、濃縮、結晶干燥得海藻糖純品。實驗中采用兩步法去除酶解液中的雜糖，所得海藻糖純品經HPLC檢測，純度達到98.0%。同時，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，必將對簡化酶法生產海藻糖生產工藝、提高產量、降低生產成本產生積極的推動作用。
　　
　　3.3色譜分離技術
　　
　　王星云等[16]報道了采用氫化和色譜分離的技術，將利用微生物或酶使淀粉轉化得到的海藻糖與麥芽糖、葡萄糖、麥芽三糖的混合液，進行加氫反應，使混合液中的雜質生成麥芽糖醇、*與麥芽三糖醇，而海藻糖由于不具有還原性，在加氫反應過程中保持不變，然后再采用模擬移動床的色譜分離技術，將海藻糖與混合液中的麥芽糖醇、*和麥芽三糖醇進行分離，使海藻糖的純度和提取收率大幅提高，進而通過降溫結晶的方式，使海藻糖晶體析出，得到海藻糖產品。按此工藝制備海藻糖比采用原有的微生物或酶法生產海藻糖的工藝，提取收率可提高80%以上，副產的麥芽糖醇又具有較高的利用價值，因此對降低海藻糖的生產成本和市場價位，增強海藻糖的市場競爭力具有很好的經濟意義和社會意義。
　　
　　4.海藻糖的應用研究
　　
　　4.1食品方面的應用
　　
　　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和工藝容易產生蛋白質變性問題，且化學防腐劑又有一定的毒性，普通的蔗糖雖然也有保護作用，但其甜度較高，而海藻糖恰好能彌補這些技術缺陷。據有關報道，在雞蛋中添加3%的海藻糖，45℃下干燥成粉狀，復水后的產品與鮮蛋液相差無幾；在大米加工過程中加入2%的海藻糖，可使米質保持數(shù)年不變；添加海藻糖制成的奶粉，經水化還原成鮮牛奶，感官品質和營養(yǎng)物質基本保持不變，這樣既可減小運輸體積又可省去冷藏設備，大大降低了成本[17,18]。在乳制品、肉類、水果等商品中使用，可普遍延長這些產品的貨架壽命，并且使食品保持了良好的感官品質。
　　
　　還可作為優(yōu)良的脫水劑，防止粉末食品黏結。由于海藻糖具有很強的吸水性，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，可廣泛應用于各種糖果、糕點、飲料以及調味品中。