海藻糖的生产及市场应用
海藻糖是一种安全的天然糖类，无毒无害，对人体无副作用，具有优质甜味、非着色性、耐酸、耐热、低吸湿性等特性，还具有其他双糖所没有的独特生物学特性。当生物细胞处于饥饿、干燥、高温、高渗透压等恶劣环境时，细胞内海藻糖含量迅速上升，对多种大分子产生保护作用，从而维持生物体生命特性，外源性的海藻糖还对生物和生物大分子有良好的非特异性保护作用，因此海藻糖在科学界素有“生命之糖”的美誉。随着其独特的生物学性质及功能的发现，海藻糖逐渐成为国际上的研究热点。
海藻糖的功能特性抗脱水保护功能
海藻糖对逆境(高温、冷冻、干燥、高渗等)具有高抗性，许多含丰富海藻糖的动植物完全干燥失水后仍然维持活性，一旦遇水立刻复活。
关于海藻糖的防脱水机理有以下3种假说：一种是以Crowe等人为代表提出的“水替代”假说，他们认为当生物大分子失去维持其结构和功能特性的结构水膜时，海藻糖能在生物分子的失水部位以氢键形式联接，形成一层保护膜以代替失去的结构水膜。另一种为“玻璃态”假说，认为通过海藻糖玻璃化转变的趋势，导致无定形连续相的形成，在结构上与玻璃态的冰相似，在这种结构中分子运动和分子变性反应非常微弱。第三种是“优先排阻”假说。
抗辐射功能
海藻糖可保护细胞DNA不被放射性物质损伤。据报道，当存在10mmoL海藻糖时，DNA可忍受4倍剂量的B射线及Y-射线，糖含量越高，保护作用越强。其机理为：射线引起的DNA断裂反应主要是由周围水分子解离产生的羟基自由基引发的，而海藻糖可有效清除。提高植物的抗寒、抗盐功能
经海藻糖处理的绿豆幼苗质膜上Mg2+、K+-ATPase的活性显著提高。用0.1%的海藻糖溶液浸水稻种，经低温处理后，水稻幼苗细胞电解质渗透率显著降低，而淀粉酶活性及幼苗可溶性糖含量则提高，对寒害的修复能力也提高。而且处理温度愈低，海藻糖的相对效应就愈显著。用海藻糖预处理的小麦幼苗在NaCl溶液中生长，其细胞电解质渗透率和游离脯氨酸的含量均显著降低，而叶绿素含量、根系活力、干物质的积累和生长速度则提高。这是因为海藻糖能在作物幼前遭受低温、盐害而脱水时，维持细胞膜结构的稳定性，从而提高了作物幼曲的抗逆能力。其他功能
海藻糖还具有抗冷冻保护功能、防止淀粉老化、防止蛋白质变性、防蛀牙、稳定组织细胞结构与保鲜效果、稳定物料中超氧化物歧化酶等诸多功能。
海藻糖的生产制备
海藻糖的生产方法目前主要有微生物抽提法、微生物发酵法、酶转化法以及基因工程法4种。
微生物抽提法
该方法是以乳酸菌、酵母、霉菌及其他一些含海藻糖的菌体为原料，通过干燥、改变渗透压等方法进行处理，然后经过乙醇等有机溶剂抽提、精制，从而得到较高纯度的海藻糖晶体。
微生物发酵法
该方法是以酵母、诺卡氏菌属、微球菌属等微生物经过诱变、细胞融合或基因重组选育出高产海藻糖的菌株，在高浓度或高渗基质上发酵培养，再从发酵液中提取精制而成。日本首先从发酵液中提取海藻糖，提取率可达到88.6%，同时纯度达到99.5%。国内杭州商学院在研究开发深层灰树花中提取海藻糖项目也已获得突破性进展。
酶转化法
酶转化法制取海藻糖的途径有多种，根据作用底物不同主要分为3种，分别为以葡萄糖为底物、以麦芽糖为底物和以淀粉为底物。
基因工程法
用工程微生物或构建具有抗逆性的转基因植物生产海藻糖，不仅可以提高质量还可以降低成本。荷兰Mogen和Vander Have公司已经开发出了提高甜菜和马铃薯等作物中海藻糖产量的技术，并获得了专利。随着基因重组技术的发展，该方法一定会越来越广泛应用于工业生产。
海藻糖的应用研究食品方面的应用
海藻糖可作为优良的食品防腐剂和抗变性剂。由于常用的防腐技术和工艺容易产生蛋白质变性问题，且化学防腐剂又有一定的毒性，普通的蔗糖虽然也有保护作用，但其甜度较高，而海藻糖恰好能弥补这些技术缺陷。据有关报道，在鸡蛋中添加3%的海藻糖，45℃下干燥成粉状，复水后的产品与鲜蛋液相差无几；在大米加工过程中加入2%的海藻糖，可使米质保持数年不变；添加海藻糖制成的奶粉，经水化还原成鲜牛奶，感官品质和营养物质基本保持不变，这样既可减小运输体积又可省去冷藏设备，大大降低了成本。
此外，还可作为优良的脱水剂，防止粉末食品黏结。由于海藻糖具有很强的吸水性，在淀粉类食品中添加海藻糖可明显抑制淀粉的老化，延长产品的货架期。海藻糖作为高稳定、低甜度、抗龋齿的天然食品甜味剂，可广泛应用于各种糖果、糕点、饮料以及调味品中。
保健品方面的应用
海藻糖是天然绿色糖类，与其他糖类相比，海藻糖在人体内吸收缓慢，血糖反应平缓，这可为糖尿病人开发保健食品。海藻糖也适合开发那些提供充足能量、缓解疲劳压力的运动饮料和功能性饮料。海藻糖还是双歧杆菌的增殖因子，可促进人体内双歧杆菌的增殖，改善肠道微生态环境，加强胃肠道消化吸收功能，有效排除体内毒素，增强机体免疫抗病能力。此外，海藻糖的抗辐射作用使细胞DNA不易发生突变，实验室研究证明，含有lOmmoL/kg的海藻糖，可使活细胞承受正常4.3倍剂量的B射线及Y射线，应用这些特性可以将海藻糖开发为接受放疗的癌症病人的保健食品。日本最新的研究表明，海藻糖还具有防止人体骨质疏松的功能。因此，海藻糖是开发各种保健食品的重要原料。
医药工业方面的应用
海藻糖在医药上的应用主要是作为生物分子的特效保护剂和组织细胞的稳定剂。如血液制品、疫苗、抗体、酶、病毒、激素、重组人体蛋白、离体细胞和组织等生物活性物质，与其他种类的保护剂相比，不仅使其可在常温下保存，还可减少因血液污染引起的乙肝和艾滋病的传播，保证生物制品的质量和安全。另外，由于无须冷冻保藏，还可节省巨额的冷链保藏费用。
化妆品方面的应用
由于海藻糖具有极强的保湿作用及防晒、防紫外线等生理功效，可以作为保湿剂、保护剂等添加到乳液、面膜、精华素、洗面奶中，还可作为唇膏、口腔清洁剂、口腔芳香剂等的甜味剂、品质改良剂。日本林原生化研究所发现，海藻糖还具有抑制老年人体臭的功效，准备利用海藻糖开发防止体臭的化妆品和护理用品。无水海藻糖还可以用于化妆品中作为磷脂以及酶的脱水剂，其脂肪酸衍生物还是优良的表面活性剂。目前，用于化妆品的主要是海藻糖的衍生物，日本已将其列为新规格化妆品原料，应用于高级化妆品中。
农作物育种中的应用
采用生物技术将海藻糖合酶基因导入作物并使其在作物体内表达，构建生产海藻糖的转基因植物，培育抗冻、抗旱转基因植物新品种，提高农作物的抗寒、抗旱能力，而且可使其在收获加工后显得新鲜，且能保持原有的风味和质地。目前，美国科学家已经把来自酵母的海藻糖合酶基因导入烟草，并获得了具有抗旱性的转基因植株。
海藻糖也可用于种子保存等，在使用海藻糖之后，可以有效地保持种子、种苗根茎中的水分子，有利于农作物播种，成活率高，同时避免了作物被冻伤，这对降低生产成本，特别是北方寒冷干燥的气候对农业的影响，具有重要意义。
海藻糖的应用前景
目前国际市场对海藻糖的需求量很大，估计年需求量达10万吨以上，而目前国际上海藻糖的生产能力不到5万吨。国内过去所用的海藻糖基本都是从日本进口，用酶法生产海藻糖产品代替进口产品必将有很大的市场空间。由于国内现有的功能性糖生产设备和工艺可改造并用于海藻糖的生产，因此加快对海藻糖工业化生产的核心技术研究和应用开发，必将推动我国功能性糖行业产品的结构调整和质量提升，同时也给我国食品工业及相关行业新产品的开发带来新的机遇。, 百拇医药(徐娟 袁卫涛 杨海军)
海藻糖的功能特性抗脱水保护功能
海藻糖对逆境(高温、冷冻、干燥、高渗等)具有高抗性，许多含丰富海藻糖的动植物完全干燥失水后仍然维持活性，一旦遇水立刻复活。
关于海藻糖的防脱水机理有以下3种假说：一种是以Crowe等人为代表提出的“水替代”假说，他们认为当生物大分子失去维持其结构和功能特性的结构水膜时，海藻糖能在生物分子的失水部位以氢键形式联接，形成一层保护膜以代替失去的结构水膜。另一种为“玻璃态”假说，认为通过海藻糖玻璃化转变的趋势，导致无定形连续相的形成，在结构上与玻璃态的冰相似，在这种结构中分子运动和分子变性反应非常微弱。第三种是“优先排阻”假说。
抗辐射功能
海藻糖可保护细胞DNA不被放射性物质损伤。据报道，当存在10mmoL海藻糖时，DNA可忍受4倍剂量的B射线及Y-射线，糖含量越高，保护作用越强。其机理为：射线引起的DNA断裂反应主要是由周围水分子解离产生的羟基自由基引发的，而海藻糖可有效清除。提高植物的抗寒、抗盐功能
经海藻糖处理的绿豆幼苗质膜上Mg2+、K+-ATPase的活性显著提高。用0.1%的海藻糖溶液浸水稻种，经低温处理后，水稻幼苗细胞电解质渗透率显著降低，而淀粉酶活性及幼苗可溶性糖含量则提高，对寒害的修复能力也提高。而且处理温度愈低，海藻糖的相对效应就愈显著。用海藻糖预处理的小麦幼苗在NaCl溶液中生长，其细胞电解质渗透率和游离脯氨酸的含量均显著降低，而叶绿素含量、根系活力、干物质的积累和生长速度则提高。这是因为海藻糖能在作物幼前遭受低温、盐害而脱水时，维持细胞膜结构的稳定性，从而提高了作物幼曲的抗逆能力。其他功能
海藻糖还具有抗冷冻保护功能、防止淀粉老化、防止蛋白质变性、防蛀牙、稳定组织细胞结构与保鲜效果、稳定物料中超氧化物歧化酶等诸多功能。
海藻糖的生产制备
海藻糖的生产方法目前主要有微生物抽提法、微生物发酵法、酶转化法以及基因工程法4种。
微生物抽提法
该方法是以乳酸菌、酵母、霉菌及其他一些含海藻糖的菌体为原料，通过干燥、改变渗透压等方法进行处理，然后经过乙醇等有机溶剂抽提、精制，从而得到较高纯度的海藻糖晶体。
微生物发酵法
该方法是以酵母、诺卡氏菌属、微球菌属等微生物经过诱变、细胞融合或基因重组选育出高产海藻糖的菌株，在高浓度或高渗基质上发酵培养，再从发酵液中提取精制而成。日本首先从发酵液中提取海藻糖，提取率可达到88.6%，同时纯度达到99.5%。国内杭州商学院在研究开发深层灰树花中提取海藻糖项目也已获得突破性进展。
酶转化法
酶转化法制取海藻糖的途径有多种，根据作用底物不同主要分为3种，分别为以葡萄糖为底物、以麦芽糖为底物和以淀粉为底物。
基因工程法
用工程微生物或构建具有抗逆性的转基因植物生产海藻糖，不仅可以提高质量还可以降低成本。荷兰Mogen和Vander Have公司已经开发出了提高甜菜和马铃薯等作物中海藻糖产量的技术，并获得了专利。随着基因重组技术的发展，该方法一定会越来越广泛应用于工业生产。
海藻糖的应用研究食品方面的应用
海藻糖可作为优良的食品防腐剂和抗变性剂。由于常用的防腐技术和工艺容易产生蛋白质变性问题，且化学防腐剂又有一定的毒性，普通的蔗糖虽然也有保护作用，但其甜度较高，而海藻糖恰好能弥补这些技术缺陷。据有关报道，在鸡蛋中添加3%的海藻糖，45℃下干燥成粉状，复水后的产品与鲜蛋液相差无几；在大米加工过程中加入2%的海藻糖，可使米质保持数年不变；添加海藻糖制成的奶粉，经水化还原成鲜牛奶，感官品质和营养物质基本保持不变，这样既可减小运输体积又可省去冷藏设备，大大降低了成本。
此外，还可作为优良的脱水剂，防止粉末食品黏结。由于海藻糖具有很强的吸水性，在淀粉类食品中添加海藻糖可明显抑制淀粉的老化，延长产品的货架期。海藻糖作为高稳定、低甜度、抗龋齿的天然食品甜味剂，可广泛应用于各种糖果、糕点、饮料以及调味品中。
保健品方面的应用
海藻糖是天然绿色糖类，与其他糖类相比，海藻糖在人体内吸收缓慢，血糖反应平缓，这可为糖尿病人开发保健食品。海藻糖也适合开发那些提供充足能量、缓解疲劳压力的运动饮料和功能性饮料。海藻糖还是双歧杆菌的增殖因子，可促进人体内双歧杆菌的增殖，改善肠道微生态环境，加强胃肠道消化吸收功能，有效排除体内毒素，增强机体免疫抗病能力。此外，海藻糖的抗辐射作用使细胞DNA不易发生突变，实验室研究证明，含有lOmmoL/kg的海藻糖，可使活细胞承受正常4.3倍剂量的B射线及Y射线，应用这些特性可以将海藻糖开发为接受放疗的癌症病人的保健食品。日本最新的研究表明，海藻糖还具有防止人体骨质疏松的功能。因此，海藻糖是开发各种保健食品的重要原料。
医药工业方面的应用
海藻糖在医药上的应用主要是作为生物分子的特效保护剂和组织细胞的稳定剂。如血液制品、疫苗、抗体、酶、病毒、激素、重组人体蛋白、离体细胞和组织等生物活性物质，与其他种类的保护剂相比，不仅使其可在常温下保存，还可减少因血液污染引起的乙肝和艾滋病的传播，保证生物制品的质量和安全。另外，由于无须冷冻保藏，还可节省巨额的冷链保藏费用。
化妆品方面的应用
由于海藻糖具有极强的保湿作用及防晒、防紫外线等生理功效，可以作为保湿剂、保护剂等添加到乳液、面膜、精华素、洗面奶中，还可作为唇膏、口腔清洁剂、口腔芳香剂等的甜味剂、品质改良剂。日本林原生化研究所发现，海藻糖还具有抑制老年人体臭的功效，准备利用海藻糖开发防止体臭的化妆品和护理用品。无水海藻糖还可以用于化妆品中作为磷脂以及酶的脱水剂，其脂肪酸衍生物还是优良的表面活性剂。目前，用于化妆品的主要是海藻糖的衍生物，日本已将其列为新规格化妆品原料，应用于高级化妆品中。
农作物育种中的应用
采用生物技术将海藻糖合酶基因导入作物并使其在作物体内表达，构建生产海藻糖的转基因植物，培育抗冻、抗旱转基因植物新品种，提高农作物的抗寒、抗旱能力，而且可使其在收获加工后显得新鲜，且能保持原有的风味和质地。目前，美国科学家已经把来自酵母的海藻糖合酶基因导入烟草，并获得了具有抗旱性的转基因植株。
海藻糖也可用于种子保存等，在使用海藻糖之后，可以有效地保持种子、种苗根茎中的水分子，有利于农作物播种，成活率高，同时避免了作物被冻伤，这对降低生产成本，特别是北方寒冷干燥的气候对农业的影响，具有重要意义。
海藻糖的应用前景
目前国际市场对海藻糖的需求量很大，估计年需求量达10万吨以上，而目前国际上海藻糖的生产能力不到5万吨。国内过去所用的海藻糖基本都是从日本进口，用酶法生产海藻糖产品代替进口产品必将有很大的市场空间。由于国内现有的功能性糖生产设备和工艺可改造并用于海藻糖的生产，因此加快对海藻糖工业化生产的核心技术研究和应用开发，必将推动我国功能性糖行业产品的结构调整和质量提升，同时也给我国食品工业及相关行业新产品的开发带来新的机遇。, 百拇医药(徐娟 袁卫涛 杨海军)
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