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浅析海藻糖的多项功能

来源:http://www.huiyangbio.com/news/2.html    发布时间 : 2017-08-24

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。最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。
4.3.1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,在支链淀粉酶的协同作用下,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。
3.海藻糖的分离纯化方法
3.1一步纯化法
张丽杰等[14]将干酵母用水提取后,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、山梨醇与麦芽三糖醇,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、山梨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。


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