Foodjx导读：海藻糖（Trehalose）是由两分子葡萄糖通过α-1,1糖苷键结合的非还原性双糖[1]，zui初是Wiggers从黑麦的麦角中分离出来，后来发现广泛存在于细菌、真菌、藻类及无脊椎动物体内[2]。海藻糖是一种安全的天然糖类，无毒无害，对人体*，具有甜味、非着色性、耐酸、耐热、低吸湿性等特性，它还具有其他双糖所没有的*的生物学特性。当生物细胞处于饥饿、干燥、高温、高渗透压等恶劣环境时，胞内海藻糖含量迅速上升，对多种大分子具有保护作用，从而维持生物体生命特性，外源性的海藻糖同样随生物和生物大分子有良好的非特异性保护作用，因此在科学界素有“生命之糖”的美誉[3]。随着其*的生物学性质及功能的发现，海藻糖逐渐成为上的研究热点。
　　
　　1.海藻糖的功能特性
　　
　　1.1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*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三种假说：一种以Crowe[4]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。以上假说均是从分子角度考察海藻糖的作用机理，基本上都是与生物分子形成“分子复合物”[5]。
　　
　　1.2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[6]，当存在10mmol海藻糖时，DNA可忍受4倍剂量的β-，γ-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，而海藻糖可有效的清除。
　　
　　1.3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[7]。用0.1%的海藻糖溶液浸水稻种，经2℃和6℃低温处理后，水稻幼苗细胞电解质渗透率显著降低，而*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*的含量均显著降低，而叶绿素的含量、根系活力、干物质的积累和生长速度则提高[8]。这是因为海藻糖能在作物幼前遭受低温、盐害而脱水时，维持了细胞膜结构的稳定性，从而提高了作物幼曲的抗逆能力[9]。
　　
　　1.4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。
　　
　　2.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几种。
　　
　　2.1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。zui初是由欧美等国从面包酵母中抽提获得。后期随着工艺的不断改进，已较为成熟，成为生产海藻糖的重要方法，但是由于提取资源有限，成本高，很大程度上制约着海藻糖大规模工业化生产。
　　
　　2.2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也已获得突破性进展[10]。缺点是转化率低，发酵液成分复杂，海藻糖提取、精制困难。
　　
　　2.3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三种，分别为以葡萄糖为底物、以麦芽糖为底物和以淀粉为底物。
　　
　　2.3.1以葡萄糖为底物
　　
　　利用专一性很强的葡萄糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，经两步作用将两个葡萄糖分子转化为海藻糖。但在整个反应过程中需要消耗高能物质UDP或GDP，所以很难实现大规模工业化生产。
　　
　　2.3.2以麦芽糖为底物
　　
　　利用麦芽糖磷酸化酶、海藻糖磷酸酶共同作用麦芽糖或海藻糖合成酶单独作用于麦芽糖生成海藻糖。其中海藻糖合成酶在催化过程中不需要消耗高能物质，并且不需要磷酸且转化率高达70%~80%，这为海藻糖的大规模生产提供了有利条件[11]。
　　
　　2.3.3以淀粉为底物
　　
　　1995年日本林原生化研究所报道了他们发现的两种新酶低聚麦芽糖基海藻糖合成酶（MTSase）和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶（MTHase）共同作用[12]，可以由淀粉直接通过酶法生成海藻糖，在支链*的协同作用下，海藻糖转化率高达85%。该方法的发现使每公斤海藻糖由数万日元降至数百元。
　　
　　2.4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。荷兰的Mogen和VanderHave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。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[13]。
　　
　　3.海藻糖的分离纯化方法
　　
　　3.1一步纯化法
　　
　　张丽杰等[14]将*用水提取后，加入絮凝剂再调pH值，然后过滤获得澄清滤液，直接浓缩结晶即可得到海藻糖晶体。
　　
　　该方法只需一步就可以纯化分离海藻糖，操作步骤简单，方法易行。
　　
　　3.2两步纯化法
　　
　　胡耀辉等人[15]报道了一种海藻糖的分离纯化方法，包括向酶转化法生产海藻糖所获得的酶反应液中加入糖化酶进行酶解反应和向糖化酶酶解反应液中接种3~10%重量的酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae），在25~30℃，pH5.5~7.5条件下发酵培养，然后再经离心、超滤、离子交换、浓缩、结晶干燥得海藻糖纯品。实验中采用两步法去除酶解液中的杂糖，所得海藻糖纯品经HPLC检测，纯度达到98.0%。同时，还具有分离纯化效率高，海藻糖损失少，成本低廉，工艺简单等优点，必将对简化酶法生产海藻糖生产工艺、提高产量、降低生产成本产生积极的推动作用。
　　
　　3.3色谱分离技术
　　
　　王星云等[16]报道了采用氢化和色谱分离的技术，将利用微生物或酶使淀粉转化得到的海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液，进行加氢反应，使混合液中的杂质生成麦芽糖醇、*与麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，在加氢反应过程中保持不变，然后再采用模拟移动床的色谱分离技术，将海藻糖与混合液中的麦芽糖醇、*和麦芽三糖醇进行分离，使海藻糖的纯度和提取收率大幅提高，进而通过降温结晶的方式，使海藻糖晶体析出，得到海藻糖产品。按此工艺制备海藻糖比采用原有的微生物或酶法生产海藻糖的工艺，提取收率可提高80%以上，副产的麦芽糖醇又具有较高的利用价值，因此对降低海藻糖的生产成本和市场价位，增强海藻糖的市场竞争力具有很好的经济意义和社会意义。
　　
　　4.海藻糖的应用研究
　　
　　4.1食品方面的应用
　　
　　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[17,18]。在乳制品、肉类、水果等商品中使用，可普遍延长这些产品的货架寿命，并且使食品保持了良好的感官品质。
　　
　　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。