【AVT】常用于生物藥品的海藻糖的來源與基本性質(zhì)
本期AVT小編給大家分享一下常用于生物藥品的海藻糖的來源與基本性質(zhì)，感興趣的小伙伴快來了解一下吧！
1.海藻糖結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
海藻糖是是一種穩(wěn)定的非還原性雙糖，由兩個葡萄糖分子以α，α，1，1-糖苷鍵構(gòu)成，海藻糖最初是從黑麥的麥角菌中提取的，隨后發(fā)現(xiàn)它在自然界的動植物和微生物中廣泛存在。海藻糖是白色晶體，一分子海藻糖含有兩分子結(jié)晶水，能溶于水、冰醋酸和熱乙醇，不溶于乙醚、丙酮。當(dāng)加熱至130℃時，海藻糖失去結(jié)晶水變成無水晶體。海藻糖的基本性質(zhì)見下表。
海藻糖是一種儲存性碳水化合物，在高溫、高寒、高滲透壓及干燥失水等惡劣環(huán)境條件下能穩(wěn)定細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，有效地保護(hù)細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)分子不變性失活，從而維持生命體的生命過程和生物特征[3]。而自然界中如蔗糖、葡萄糖等其它糖類，均不具備這一功能。這一獨(dú)特的功能特性，使得海藻糖除了可以作為蛋白質(zhì)藥物、酶、疫苗和其他生物制品的優(yōu)良活性保護(hù)劑以外，還是保持細(xì)胞活性、保濕類化妝品的重要成分，更可作為防止食品劣化、保持食品新鮮風(fēng)味、提升食品品質(zhì)的獨(dú)特食品配料，大大拓展了海藻糖作為天然食用甜味糖的功能。
2.海藻糖的來源
海藻糖廣泛存在于低等蕨類植物、藻類、細(xì)菌、真菌、酵母、昆蟲及無脊椎動物中，特別是在酵母、霉菌等真菌中，含量可高達(dá)生物體干重的20%以上。
海藻糖的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過了大量的研究，其制備方法包括化學(xué)合成法、微生物提取法、微生物發(fā)酵法、酶合成法、基因工程法�，F(xiàn)將其制備方法進(jìn)行匯總，詳見下表。
1.海藻糖結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
海藻糖是是一種穩(wěn)定的非還原性雙糖，由兩個葡萄糖分子以α，α，1，1-糖苷鍵構(gòu)成，海藻糖最初是從黑麥的麥角菌中提取的，隨后發(fā)現(xiàn)它在自然界的動植物和微生物中廣泛存在。海藻糖是白色晶體，一分子海藻糖含有兩分子結(jié)晶水，能溶于水、冰醋酸和熱乙醇，不溶于乙醚、丙酮。當(dāng)加熱至130℃時，海藻糖失去結(jié)晶水變成無水晶體。海藻糖的基本性質(zhì)見下表。
海藻糖的基本性質(zhì)
| 項(xiàng)目 | 數(shù)據(jù) | |||||||||
| 融點(diǎn) | 含2H2O結(jié)晶 | 97℃ | ||||||||
| 無水結(jié)晶 | 210.5℃ | |||||||||
| 融解熱 | 含2H2O結(jié)晶 | 57.8kJ/mol | ||||||||
| 無水結(jié)晶 | 57.8kJ/mol | |||||||||
| 甜度 | 為蔗糖甜度的45% | |||||||||
| 吸濕性 | 含2H2O結(jié)晶 | 在RH90%以下沒有吸濕性 | ||||||||
| 無水結(jié)晶 | 在RH30%以上有吸濕性，轉(zhuǎn)變?yōu)槎Y(jié)晶 | |||||||||
| 溶解度 | 溫度/℃ | 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 | |
| 飽和濃度/% | 35.6 | 40.8 | 46.3 | 52.2 | 58.3 | 64.8 | 71.5 | 78.5 | 85.8 | |
| 滲透壓 | 濃度%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） | 5 | 10 | 20 | 30 | |||||
| 滲透壓mOsm/kg | 193 | 298 | 690 | 1229 | ||||||
| 穩(wěn)定性 | pH | pH3.5~10,100℃，24h，99%殘存 | ||||||||
| 水溶液 | 120℃，90min，不褐變 | |||||||||
| 含氨基酸水溶液 | 沸水中，90min，不褐變 | |||||||||
| 含蛋白質(zhì)水溶液 | 沸水中，90min，不褐變 | |||||||||
海藻糖是一種儲存性碳水化合物，在高溫、高寒、高滲透壓及干燥失水等惡劣環(huán)境條件下能穩(wěn)定細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，有效地保護(hù)細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)分子不變性失活，從而維持生命體的生命過程和生物特征[3]。而自然界中如蔗糖、葡萄糖等其它糖類，均不具備這一功能。這一獨(dú)特的功能特性，使得海藻糖除了可以作為蛋白質(zhì)藥物、酶、疫苗和其他生物制品的優(yōu)良活性保護(hù)劑以外，還是保持細(xì)胞活性、保濕類化妝品的重要成分，更可作為防止食品劣化、保持食品新鮮風(fēng)味、提升食品品質(zhì)的獨(dú)特食品配料，大大拓展了海藻糖作為天然食用甜味糖的功能。
2.海藻糖的來源
海藻糖廣泛存在于低等蕨類植物、藻類、細(xì)菌、真菌、酵母、昆蟲及無脊椎動物中，特別是在酵母、霉菌等真菌中，含量可高達(dá)生物體干重的20%以上。
海藻糖的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過了大量的研究，其制備方法包括化學(xué)合成法、微生物提取法、微生物發(fā)酵法、酶合成法、基因工程法�，F(xiàn)將其制備方法進(jìn)行匯總，詳見下表。
海藻糖的制備方法
| 制備方法 | 方法概述 |
| 化學(xué)合成法 | 2,3,4,6 -四乙�；咸呛�3,4,6-三乙酰-1,2-脫水-D-葡糖之間產(chǎn)生環(huán)氧乙烷加成生成。 該法制備海藻糖的缺點(diǎn)是產(chǎn)率低、分離困難，目前還處于研究階 |
| 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為提取源，首先通過改變微生物的生長條件，使其體內(nèi)積累更多的海藻糖，然后采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒑Ｔ逄翘崛〕鰜怼?br /> 微生物提取法生產(chǎn)海藻糖生產(chǎn)周期長，提取率低，成本高，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 |
| 微生物發(fā)酵法 | 通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)海藻糖，再從發(fā)酵液中提取純化。其關(guān)鍵是通過誘變、細(xì)胞融合及基因重組等方法選育高產(chǎn)海藻糖的菌株。 日本味之素公司[6]，利用氨基酸生產(chǎn)菌體外培養(yǎng)大量生產(chǎn)海藻糖，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該法轉(zhuǎn)化率低，副產(chǎn)物多。 |
| 酶合成法 | 以葡萄糖為底物。 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-磷酸合酶對底物專一性較強(qiáng)，且需要高能量的UDP-葡糖作為底物 ，因此這一途徑不適于工業(yè)化生產(chǎn)。 |
| 以麥芽糖為底物。 麥芽糖+Pi麥芽糖磷酸化酶 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，且磷酸化酶不穩(wěn)定等問題，因而也難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 |
|
| 以淀粉為底物。利用低聚麥芽糖基海藻糖合酶和低聚麥芽糖基海藻糖水解酶的協(xié)同作用，將一定鏈長的直鏈淀粉轉(zhuǎn)化為海藻糖，轉(zhuǎn)化率可達(dá)80%以上。 | |
| 基因工程法 | 將海藻糖合成酶的基因?qū)胫参锘蛭⑸�，可利用工程微生物或轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)海藻糖。 |
海藻糖常被用于生物藥品的制備過程中，是一款優(yōu)質(zhì)的生物制品凍干保護(hù)劑，它的基本性質(zhì)與來源先介紹到這里，我們下期再會！
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