生物工程酶法转化木薯淀粉生产海藻糖

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海藻糖的特性、功能及应用

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海藻糖的特性、功能及应用
作者：靳文斌，李克文，胥九兵，张友亮，肖兆玲，张倩，刘开昌，龚魁杰
作者单位：靳文斌,李克文,胥九兵,张友亮,肖兆玲,张倩(保龄宝生物股份有限公司,山东禹城251200;山东省功能糖提取与应用技术重点实验室,山东禹城251200)，刘开昌,龚魁杰(山东省农业科学院,山东济南,250100)刊名：
精细与专用化学品
英文刊名：Fine and Specialty Chemicals
年，卷(期)：2015,23(1)
引用本文格式：靳文斌.李克文.胥九兵.张友亮.肖兆玲.张倩.刘开昌.龚魁杰海藻糖的特性、功能及应用[期刊论文]-精细与专用化学品 2015(1)。

海藻糖说明书

海藻糖说明书[size=15pt]南宁中诺生物工程有限责任公司[size=15pt]海藻糖说明书产品名称：海藻糖（Trehalose）是自然界的动植物和微生物中广泛存在的一种双糖，它是由2个葡萄糖通过α,α-1,1-糖苷键所形成的非还原性糖，按其化学结构可写成α-D-吡喃葡萄糖基-(1→1)-α-D-吡喃葡萄糖苷，此外还有α,β-型的新海藻糖和β,β-型的异海藻糖两种异构体，但在自然界中很少见。

我公司生产海藻糖为α-D-吡喃葡萄糖基-(1→1)-α-D-吡喃葡萄糖苷，俗称D型海藻糖或蕈糖。

1832年由Wiggers将海藻糖从黑麦的麦角菌中首次提取出来，随后的研究发现海藻糖在自然界中许多可食用动植物及微生物体内都广泛存在，如人们日常生活中食用的蘑菇类、海藻类、豆类、虾、面包、啤酒及酵母发酵食品中都有含量较高的海藻糖。

海藻糖自身性质非常稳定，并对多种生物活性物质具有神奇的保护作用。

科学家们发现，沙漠植物卷叶柏在干旱时几近枯死，遇水后却又可以奇迹般复活；高山植物复活草能够耐过冰雪严寒；一些昆虫在高寒、高温和干燥失水等条件下不冻结、不干死，就是它们体内的海藻糖创造的生命奇迹。

海藻糖因此在科学界素有“生命之糖”的美誉。

生产原理: 海藻糖是以木薯淀粉为原料，经过生物酶技术产生出海藻糖。

它的化学结构如下图：理化特性：1：甜度、甜质海藻糖的甜度是蔗糖的45%，其温和爽口的甜质、恰到好处的甜度是蔗糖所不能比拟。

海藻糖与食品材料调和后，其淡爽的低甜度可突出食品材料的原有风味。

2：不褐变海藻糖是非还原性糖，在与氨基酸、蛋白质共存时，即使加热也不会产生褐变(美拉德反应,Maillard Reaction)，非常适用于需加热处理或高温保存的食品、饮料等。

3：耐热性及耐酸性海藻糖是天然双糖中最稳定的糖，即使在100℃、pH3.0条件下加热30分钟也不会着色、分解。

4：溶解性及结晶性海藻糖的溶解度在低温时低于蔗糖的溶解度，在高温时高于蔗糖的溶解度，具有非常好的结晶性，在酸性条件下也不会减弱，在大量含其他糖分的条件下也能结晶。

海藻糖制备方法及应用研究概述

海藻糖制备方法及应用研究概述周培华，刘　兰，刘　赛*，侯文慧，周　颖，袁列江（湖南省产商品质量检验研究院，湖南长沙 410017）摘　要：海藻糖为一种性质稳定且不具有还原性的功能糖，具有保护生物活性物质的特殊功能，在各行各业中应用广泛，且具有广阔的发展前景。

本文主要综述了目前海藻糖的制备方法和海藻糖的应用研究，探讨了海藻糖的发展动态及应用前景，以供相关人员参考。

关键词：海藻糖；功能糖；制备方法；应用研究Review on Preparation and Application of Trehalose ZHOU Peihua, LIU Lan, LIU Sai*, HOU Wenhui, ZHOU Ying, YUAN Liejiang(Hunan Provincial Institute of Product and Goods Quality Inspection, Changsha 410017, China) Abstract: Trehalose is a stable and non reducing functional sugar with special functions of protecting bioactive substances. It is widely used in various industries and has broad development prospects. In this paper, the preparation methods of trehalose and the application of trehalose were reviewed, and the development trend and application prospect of trehalose were discussed, for reference by relevant personnel.Keywords: trehalose; functional sugar; preparation method; application research海藻糖是由两个葡萄糖分子以α-1,1糖苷键构成的非还原性糖，性质很稳定，属于一种功能性糖，它具有保护生物活性物质的特殊功能，能很好地保护细胞和营养物质的结构，使生物体在极端异常情况下，仍能保持生命活力[1]。

海藻糖生物转化生产新技术

海藻糖生物转化生产新技术1研究背景1.1海藻糖的分子结构及理化性质海藻糖（Trehalose）是由两个葡萄糖分子以1,1-糖苷键连结而成，分子内不存在游离的半缩羟基，是一种稳定的非还原性二糖。

海藻糖有3种光学异构体，其中αβ型和ββ型在自然界中很少存在，而αα型是最常见的海藻糖。

图a.海藻糖的分子结构（αα型）海藻糖无色无嗅，具很强的热稳定性、酸稳定性和化学稳定性，对蛋白质、核酸、细胞膜等活体成分有很强的稳定作用，在活体受到外界压力（如干燥、冻结、渗透压等）时有保护作用。

1.2海藻糖的来源海藻糖广泛存在于植物（藻类）、细菌、真菌、酵母和无脊椎动物体内（昆虫）。

1.3海藻糖的工业应用由于海藻糖具备稳定的细胞膜和蛋白质结构，海藻糖具有抗冷冻性、保湿性、耐高温性、干燥抗性、非还原性等良好的加工特性，加之外源性的海藻糖具有良好的非特异性保护作用，因此广泛应用于食品、医药、精细化工和化妆品等领域。

海藻糖可作为冷冻食品的保护剂。

使用淀粉的食品，易因淀粉的老化而变硬，出现松散、白浊等现象，工业上主要通过添加糖类抑制淀粉老化，而其中海藻糖防止淀粉老化的作用明显优于其他糖类。

在有效的保护蛋白质分子的天然结构的同时，也保持了食品的质地和风味。

目前已成功利用海藻糖干燥的食品有牛奶、咖啡、果汁、脱水蔬菜等。

海藻糖甜度低，渗透压与蔗糖相当，具有抗龋齿功能，可在食品中代替蔗糖使用。

作为保护牙齿食品的甜味剂广泛应用于各种糖果、口香糖、糕点、饮料、冰淇淋、巧克力等。

海藻糖具有保护生物分子的独特功能，是生物分子的特效保护剂和组织细胞的稳定剂，为医用生物制品，如血液制品、酶、疫苗、病毒、激素、单克隆抗体、重组人体蛋白等的干燥保存、运输和使用带来极大的方便。

英国剑桥Quadsant公司和WHO进行合作，利用海藻糖干燥脊髓灰质炎疫苗，解决从生产地到第三世界一些国家的长途运输中的冷冻问题，统计仅此一项即可节省数百万美元的冷冻系统费用。

海藻糖也可应用于保健品产业。

海藻糖介绍

海藻糖介绍我们都知道，水是生命的源泉。

在各种生物体内，都含有不等量的水。

以植物为例，水生植物的含水量可高达98％，而有些沙漠植物的含水量却只有16％。

如果低于这个百分比，这些植物细胞中的原生质就会遭受破坏而死去。

可是，有这么一种植物，即便含水量降低到5％以下，几乎成为“干草”了，仍然可以保持生命。

有人把这种植物全株做成干制标本，放在植物分类标本橱中，几年后，这株干草无意中落到了水池中，待第二天被人发现时，它竟舒展开全部枝叶，又变得生机勃勃了。

南美洲的沙漠中，也有一种小植物，当水分不充足的时候，它就会自己把根从土壤里拔出来，让整个身体缩卷成一个圆球状。

由于体轻，只要稍有一点儿风，它就会在地面上滚动，一旦滚到水分充足的地方，圆球就会迅速地打开，根重新钻到土壤里，暂时安居下来。

当水分又一次不足，它住得不称心如意时，就会继续游走寻找充足的水源。

这两种植物，都属卷柏科植物，别名有“一把抓、老虎爪、长生草、万年松，九死还魂草，风滚草”等，因为它的不死神奇，引发了一场研究热潮。

人们给这类植物取了一个新的名词“隐生生物(crypohidden life)”。

后来科学家们发现，隐生生物其实广泛存在于生物界，这类生物在干燥时脱水，以极低或停滞的新陈代谢形式处在一种保存状态，当环境允许再水化时它们可立即复活。

目前对这种隐生现象的分子机制还不清楚，但有一点可以肯定：这类生物在干燥时其组织中的海藻糖(trehalose)含量都很高。

海藻糖可能与隐生现象密切相关：在有水的时候，海藻糖帮助卷柏吸收和储存水分，干燥时，海藻糖可以取代组织中的水，保护细胞免遭脱水的伤害，维持细胞的天然结构，保护生物组织与生命物质不受破坏的作用，从而延续着生命的奇迹！享誉世界的天然海藻糖研究表明，海藻糖对生物分子能起到非常重要的保护作用。

现在一些医用生物产品，如血液制品、菌苗、疫苗、单克隆抗体、载药脂质体等容易失活，多采用冷冻干燥制备和低温保存。

如果能利用海藻糖干燥这些生物产品，不仅可以保存其生物活性，而且能改善工艺条件，并在常温下存放。

酶法生产海藻糖研究进展

ｔｒｄｃｒｈｌｓ．Ｉｐｉｔｈｔｉｈｅｍｅｔｔｎｍｅｈｄｆｐｏｕｉｇｔｈｌｓ，ｃｎｉｕｕｒｄｃｉｎｏｅａｏｐｏｕｅｔａｏｅｔｏｎｓａｎｔｅｆｒｎａｉｔｏｓｏｒｄｃｎｒａｏｅｅｏｅｏｔｏｓｐｏｕｔｆｔｈ — ｎｏｒｌｓｈｏｇｎｙｔｏｈｗｓａｔｎｎｔｅｆｔｒｏｅｔｒｕｈｅｚｍｅｍｅｈｄｓｏｅｄｉｈｕｅ，ｅｐｃａｌｌｈｓａｂｏｄｐｏｐｃｆａｐｉａｉｎｔａｎｒｕｓｅｉｙｉｗｉａｒａｒｓｅｔｐｌｔｈｔｅ— ｌｔｌｏｃｏｏｓｅｒｃｓｎｔｅｔｎｆｒａｉｎｆｍｌｓｎｏｔｈｌｓｉｒｈｌｓｙｔａｅ，ｗｅｈｎｙｃｉｉｓｉｔｐｐｏｅｓｉｈｒｓｏａｍｔｒｏｏｍａｔｅｉｔｅａｏｅｗｔｔａｏｅｓｎｈｓｏｈｅｈｎｔｅｅｚｍｅａｔｔｉｍ— ｖｙｐｏｅｙｇｎｔｎｉｅｒｇａｄｉｒｖｄｂｅｅｉｅｇｎｅｎｎｍｍｏｉｚｄｂｏｓｓａｐｉｄｃｉｂｌｅｉｍａｓｉｐｌ．ｉｅＫｅｒｓｔｈｌｓ；ｔｈｌｓｙｔａｅｐｒｅｂｌｅｅｌ；ｅｚｍｅｓｎｈｓｓｙｗｏｄ：ｒａｏｅｒａｏｅｓｎｈｓ；ｅｅｅｍａｉｚｄｃｌｉｓｎｙｙｔｅｉ

海藻糖

海藻糖——“生命之糖”我们都知道，水是生命的源泉。

在各种生物体内，都含有不等量的水。

以植物为例，水生植物的含水量可高达98％，而有些沙漠植物的含水量却只有16％。

如果低于这个百分比，这些植物细胞中的原生质就会遭受破坏而死去。

可是，有这么一种植物，即便含水量降低到5％以下，几乎成为“干草”了，仍然可以保持生命。

南美洲的沙漠中，也有一种小植物，当水分不充足的时候，它就会自己把根从土壤里拔出来，让整个身体缩卷成一个圆球状。

由于体轻，只要稍有一点儿风，它就会在地面上滚动，一旦滚到水分充足的地方，圆球就会迅速地打开，根重新钻到土壤里，暂时安居下来。

当水分又一次不足，它住得不称心如意时，就会继续游走寻找充足的水源。

这两种植物，都属卷柏科植物，别名有“一把抓、老虎爪、长生草、万年松，九死还魂草，风滚草”等，因为它的不死神奇，引发了一场研究热潮。

人们给这类植物取了一个新的名词“隐生生物(crypohidden life)”。

目前对这种隐生现象的分子机制还不清楚，但有一点可以肯定：这类生物在干燥时其组织中的海藻糖(trehalose)含量都很高。

现在一些医用生物产品，如血液制品、菌苗、疫苗、单克隆抗体、载药脂质体等容易失活，多采用冷冻干燥制备和低温保存。

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公司简介
The Brief Introduction
2001 年成立的民营科技型企业。注册资本 1400 万元。
Private high-tech company registered in 2001 with capital of 14 million Yuan RMB
2003 年末总资产额为 1679 万元、总收入 1600 万元、净利润 386万元。
2003年中国市场需求总量为 5000吨，以后每年将以 200% 以上的速度增长。
Only enterprise in China that is able to produce trehalose
The domestic demand in 2003 was 5000 tons and the demand will keep growing by 200% annually in next 5 years
?Strengthen the management ?Expand the sales network ?Improve the quality of employees
管理团队 Management Team
黄日波，公司董事长、总经理，广西大学教授 Mr. Huang Ribo, the president and general manage, professor of Guangxi University.
市场分析 Market Analysis
2003年全球对海藻糖的需求量达到 22万吨。目前，生产能力仅为 7.4万吨/年。
In 2003 total demand was 220,000 tons and world output was only 74,000 tons .
南宁中诺是国内唯一具有工业化规模生产海藻糖的能力的企业。
?16.79 million Yuan RMB in total assets
?16 million in revenues
?3.86 million in net income
目标与战略 Goal & Strategy
成为国际品牌的国内食品行业的龙头企业。 ?要依靠技术进步； ?在产品开发上，抢占功能性海藻糖产品的制高点 ;
主要客户 Main Clients ? Doosan Corn Products Korea, Inc. (韩国） ? Swabuana Rekaselaras, pt (印尼) ? 六和化工股份有限公司（中国台湾） ? Pacific Technologies Development & Trading
Applied widely in the industry
医药用极好稳定剂；
Best stabilizer for medical use
保护皮肤化妆品添加剂；
Best additive for cosmetics industry
食品良好的保鲜剂。
Best product for food preservatives
Company Ltd., (越南) ? 寰基有限公司（ Unifoundation Limited. 香港） ? Addway Limited (英国) ? Nordzucker （德国）
客户名称山东日冷食品武汉亚太食品广西富新科技广东生物制品厂山东科兴
所在行业冷冻食品调味品保健品动物疫苗活菌胶襄
?Only manufacturer in China ?Technique & economy international level ?Technology patented ?Saves energy & protects environment
Leader in the food industry of China with popular international brand. ? Development of the technologies ?Products well positioned
? 加强内部管理； ? 加强营销网络建设； ? 提高员工的素质。
浙江海正制药药业
中牧股份南京药厂
南京福润德
大成美食
兽药兽药肉制品
单位：吨 200000 150000 100000 50000 0 2003
2005
2007
国内市场需求总量
竞争优势 Competitive Advantage
?国内唯一掌握该技术的企业 ?各项技术经济指标接近或超过国际先进水平 ?知识产权为自有 ?节约能源、环保
客户名称所在行业
北京百胜食品斯
武汉飞喜保健品乐生物
上海中岚生物制品精细化工
中国文物标本制作研究所
甄沾记
调味品
客户名称所在行业山东பைடு நூலகம்荣成水产保鲜泰祥水产维奥（四生物制品川）生物珠海太初化妆品
广西北生中成药制药扬大港药化妆品
客户名称佛山海天吉林威特珠海贝美汕头一然广州欣颖
所在行业调味品保健品化妆品化妆品化妆品
龙丹乳业大连精和食品北京北大绿色科技
奶粉保鲜水产保鲜保健品
南宁荔园月饼食品
长春军需战备食品大学
广西冰泉食品集团
浙江海通脱水果菜食品珠海天添生物药品
梁树华，管理副总经理，工商企业管理硕士，主管公司营销、财务。 Mr. Liang Shuhua, the deputy general manager, an MBA graduate, in charge of sales and financial affairs
产品 Products
海藻糖在食品、农业、医学、化妆品业等领域具有巨大的用途。
南宁中诺生物工程有限责任公司
Nanning Sinozyme Biotechnology Co., Ltd.
副总经理梁树华 Deputy Manager: Shu-Hua Liang
生物工程酶法转化木薯淀粉生产海藻糖
The Production of Trehalose from Cassava Starch into the Disaccharide