【AVT】常用于生物药品的海藻糖的来源与基本性质
2020-08-21 来源:本站 点击次数:827本期AVT小编给大家分享一下常用于生物药品的海藻糖的来源与基本性质，感兴趣的小伙伴快来了解一下吧！
1.海藻糖结构与性质
海藻糖是是一种稳定的非还原性双糖，由两个葡萄糖分子以α，α，1，1-糖苷键构成，海藻糖最初是从黑麦的麦角菌中提取的，随后发现它在自然界的动植物和微生物中广泛存在。海藻糖是白色晶体，一分子海藻糖含有两分子结晶水，能溶于水、冰醋酸和热乙醇，不溶于乙醚、丙酮。当加热至130℃时，海藻糖失去结晶水变成无水晶体。海藻糖的基本性质见下表。
海藻糖是一种储存性碳水化合物，在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下能稳定细胞膜和蛋白质的结构，有效地保护细胞膜和蛋白质分子不变性失活，从而维持生命体的生命过程和生物特征[3]。而自然界中如蔗糖、葡萄糖等其它糖类，均不具备这一功能。这一独特的功能特性，使得海藻糖除了可以作为蛋白质药物、酶、疫苗和其他生物制品的优良活性保护剂以外，还是保持细胞活性、保湿类化妆品的重要成分，更可作为防止食品劣化、保持食品新鲜风味、提升食品品质的独特食品配料，大大拓展了海藻糖作为天然食用甜味糖的功能。
2.海藻糖的来源
海藻糖广泛存在于低等蕨类植物、藻类、细菌、真菌、酵母、昆虫及无脊椎动物中，特别是在酵母、霉菌等真菌中，含量可高达生物体干重的20%以上。
海藻糖的生产技术经过了大量的研究，其制备方法包括化学合成法、微生物提取法、微生物发酵法、酶合成法、基因工程法。现将其制备方法进行汇总，详见下表。
1.海藻糖结构与性质
海藻糖是是一种稳定的非还原性双糖，由两个葡萄糖分子以α，α，1，1-糖苷键构成，海藻糖最初是从黑麦的麦角菌中提取的，随后发现它在自然界的动植物和微生物中广泛存在。海藻糖是白色晶体，一分子海藻糖含有两分子结晶水，能溶于水、冰醋酸和热乙醇，不溶于乙醚、丙酮。当加热至130℃时，海藻糖失去结晶水变成无水晶体。海藻糖的基本性质见下表。
海藻糖的基本性质
| 项目 | 数据 | |||||||||
| 融点 | 含2H2O结晶 | 97℃ | ||||||||
| 无水结晶 | 210.5℃ | |||||||||
| 融解热 | 含2H2O结晶 | 57.8kJ/mol | ||||||||
| 无水结晶 | 57.8kJ/mol | |||||||||
| 甜度 | 为蔗糖甜度的45% | |||||||||
| 吸湿性 | 含2H2O结晶 | 在RH90%以下没有吸湿性 | ||||||||
| 无水结晶 | 在RH30%以上有吸湿性，转变为二水结晶 | |||||||||
| 溶解度 | 温度/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
| 溶解度g(100g)-1 | 55.3 | 68.9 | 86.3 | 109.1 | 140.1 | 184.1 | 251.4 | 365.9 | 602.9 | |
| 饱和浓度/% | 35.6 | 40.8 | 46.3 | 52.2 | 58.3 | 64.8 | 71.5 | 78.5 | 85.8 | |
| 渗透压 | 浓度%（质量分数） | 5 | 10 | 20 | 30 | |||||
| 渗透压mOsm/kg | 193 | 298 | 690 | 1229 | ||||||
| 稳定性 | pH | pH3.5~10,100℃，24h，99%残存 | ||||||||
| 水溶液 | 120℃，90min，不褐变 | |||||||||
| 含氨基酸水溶液 | 沸水中，90min，不褐变 | |||||||||
| 含蛋白质水溶液 | 沸水中，90min，不褐变 | |||||||||
海藻糖是一种储存性碳水化合物，在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下能稳定细胞膜和蛋白质的结构，有效地保护细胞膜和蛋白质分子不变性失活，从而维持生命体的生命过程和生物特征[3]。而自然界中如蔗糖、葡萄糖等其它糖类，均不具备这一功能。这一独特的功能特性，使得海藻糖除了可以作为蛋白质药物、酶、疫苗和其他生物制品的优良活性保护剂以外，还是保持细胞活性、保湿类化妆品的重要成分，更可作为防止食品劣化、保持食品新鲜风味、提升食品品质的独特食品配料，大大拓展了海藻糖作为天然食用甜味糖的功能。
2.海藻糖的来源
海藻糖广泛存在于低等蕨类植物、藻类、细菌、真菌、酵母、昆虫及无脊椎动物中，特别是在酵母、霉菌等真菌中，含量可高达生物体干重的20%以上。
海藻糖的生产技术经过了大量的研究，其制备方法包括化学合成法、微生物提取法、微生物发酵法、酶合成法、基因工程法。现将其制备方法进行汇总，详见下表。
海藻糖的制备方法
| 制备方法 | 方法概述 |
| 化学合成法 | 2,3,4,6 -四乙酰基葡糖和3,4,6-三乙酰-1,2-脱水-D-葡糖之间产生环氧乙烷加成生成。 该法制备海藻糖的缺点是产率低、分离困难，目前还处于研究阶 |
| 微生物提取法 | 以酵母、乳酸菌、霉菌及其它含海藻糖的微生物为提取源，首先通过改变微生物的生长条件，使其体内积累更多的海藻糖，然后采用适当的方法将海藻糖提取出来。 微生物提取法生产海藻糖生产周期长，提取率低，成本高，很难实现大规模工业化生产。 |
| 微生物发酵法 | 通过微生物发酵生产海藻糖，再从发酵液中提取纯化。其关键是通过诱变、细胞融合及基因重组等方法选育高产海藻糖的菌株。 日本味之素公司[6]，利用氨基酸生产菌体外培养大量生产海藻糖，已实现工业化生产。该法转化率低，副产物多。 |
| 酶合成法 | 以葡萄糖为底物。 UDP-葡糖+ 6-磷酸葡糖海藻糖-6-磷酸合酶6-磷酸海藻糖海藻糖-6-磷酸酯酶海藻糖。 海藻糖-6-磷酸合酶对底物专一性较强，且需要高能量的UDP-葡糖作为底物 ，因此这一途径不适于工业化生产。 |
| 以麦芽糖为底物。 麦芽糖+Pi麦芽糖磷酸化酶 葡萄糖+葡糖-1-磷酸海藻糖磷酸化酶 海藻糖+Pi。 由于此法也存在消耗高能，且磷酸化酶不稳定等问题，因而也难以实现工业化生产。 |
|
| 以淀粉为底物。利用低聚麦芽糖基海藻糖合酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶的协同作用，将一定链长的直链淀粉转化为海藻糖，转化率可达80%以上。 | |
| 基因工程法 | 将海藻糖合成酶的基因导入植物或微生物，可利用工程微生物或转基因植物生产海藻糖。 |
海藻糖常被用于生物药品的制备过程中，是一款优质的生物制品冻干保护剂，它的基本性质与来源先介绍到这里，我们下期再会！
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