揭開(kāi)海藻糖的神秘面紗

婁貞　謝玉強(qiáng)

在南美洲的沙漠中，有一種小植物，當(dāng)水分不足的時(shí)候，就會(huì)自己把根從土壤里拔出來(lái)，卷成球。由于體輕，只要稍微有一點(diǎn)風(fēng)，它就會(huì)隨風(fēng)在地面上滾動(dòng)。一旦滾到水分充足的地方，圓球的根就會(huì)重新鉆到土壤里，立即復(fù)活。這種沙漠植物叫卷葉柏，能有這種非凡抗逆耐受力，得益于它的體內(nèi)含有充足的海藻糖。

人們?nèi)粘Ｉ钪惺秤玫哪⒐筋?、海藻類、豆類、蝦、面包、啤酒及酵母發(fā)酵食品中，均有含量較高的海藻糖。

海藻糖能吃嗎？好吃嗎？怎么吃？

海藻糖不僅能吃，而且好吃。與其他糖類一樣，海藻糖可廣泛應(yīng)用于食品業(yè)，包括飲料、巧克力及糖果、烘烤制品和速凍食品。

在天津科技大學(xué)食品學(xué)院胡云峰教授的實(shí)驗(yàn)室，我們可以直觀地看到添加海藻糖對(duì)食物的影響。加了海藻糖的蛋糕，更加甜美芳香，外觀上也更加細(xì)膩、松軟。蛋黃醬加了海藻糖，腥味明顯減少;蘋果片加了海藻糖，更不容易氧化變色;饅頭加了海藻糖，發(fā)酵得更蓬松，饅頭里的氣孔也更少、更小;冰淇淋加了海藻糖，吃起來(lái)更加清甜、順滑，且融化速度變緩。

海藻糖還有哪些用途[1] ？

在醫(yī)藥工業(yè)方面：

在醫(yī)學(xué)上已經(jīng)成功地應(yīng)用海藻糖替代血漿蛋白作為血液制品、疫苗、淋巴細(xì)胞、細(xì)胞組織等生物活性物質(zhì)的穩(wěn)定劑。不僅可以常溫條件下干燥存放，更重要的是可以防止因血源污染而引起乙肝、艾滋病等致命疾病的傳播，世界衛(wèi)生組織對(duì)此十分重視。

英國(guó)劍橋的Quadrant研究基金會(huì)將小兒麻痹癥疫苗與海藻糖混合凍干后，發(fā)現(xiàn)在干燥狀態(tài)下45℃時(shí)其穩(wěn)定性和液態(tài)4℃時(shí)保存條件相當(dāng)。這項(xiàng)目研究成功，將大大減化疫苗處理工序，降低疫苗的儲(chǔ)存及運(yùn)輸成本，且保證了長(zhǎng)距離運(yùn)輸疫苗仍可保持相當(dāng)高的活性，大大有助于世界衛(wèi)生組織實(shí)現(xiàn)在較大范圍內(nèi)消滅小兒麻痹癥的目標(biāo)。

美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的約翰克勞及其同事將海藻糖與制造血小板的細(xì)胞混合，經(jīng)干燥脫水使細(xì)胞變干后，將其凍干在室溫下可長(zhǎng)時(shí)間保存。實(shí)踐證明，加入海藻糖并經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間保存的血小板在水化后仍有85%存活，存活率比大多數(shù)血庫(kù)短期保存的血小板還高。

海藻糖還可應(yīng)用于研究用生物試劑的保存，例如各種工具酶、細(xì)胞膜、細(xì)胞器、抗體、抗原及病毒等等，使得生命科學(xué)研究更為方便、快捷、有效，英國(guó)大學(xué)Camilo.C等詳細(xì)地研究了海藻糖對(duì)DNA限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶和DNA聚合酶的保護(hù)作用，結(jié)果表明，所有加入海藻糖干燥的酶樣，在70℃保存35天或在37℃保存9個(gè)月后，其活力并無(wú)損失，仍能精確地將DNA截?cái)?。我?guó)中科院微生物研究所應(yīng)用海藻糖干燥制備、用于人血清膽固醇測(cè)定的三種診斷工具酶，在室溫下長(zhǎng)期保存后，活性保持率都在90%以上，現(xiàn)已成功地進(jìn)入于臨床應(yīng)用。這是目前其他種類的保護(hù)劑都不可能達(dá)到的效果，利用海藻糖作為診斷工具酶等生物試劑的穩(wěn)定劑和保護(hù)劑，可置于常溫條件下干燥并保存，不僅簡(jiǎn)化了生物試劑的制備過(guò)程，也給我國(guó)幅員廣闊的農(nóng)村地區(qū)患者的疾病診治帶來(lái)便利。

在化妝品應(yīng)用方面：

海藻糖在化妝品上的應(yīng)用是基于其具有優(yōu)異的保持細(xì)胞活力和生物大分子活性的特性。皮膚細(xì)胞，尤其是表皮細(xì)胞在高溫、高寒、干燥、強(qiáng)紫外線輻射等環(huán)境下，極易失去水分發(fā)生角質(zhì)化，甚至死亡脫落使皮膚受損。海藻糖在這種情況下能夠在細(xì)胞表層形成一層特殊的保護(hù)膜，從膜上析出的粘液不僅滋潤(rùn)著皮膚細(xì)胞，還具有將外來(lái)的熱量輻射出去的功能，從而保護(hù)皮膚不致受損。隨著人們對(duì)海藻糖功能和作用的認(rèn)識(shí)，海藻糖作為新一代的超級(jí)保濕因子將成為化妝品市場(chǎng)消費(fèi)的一個(gè)熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外已有不少?gòu)S家成功將海藻糖添加到化妝品中。

另外，特別是來(lái)自深海的海藻，因?yàn)槠洫?dú)特的生長(zhǎng)環(huán)境，提取的海藻糖保濕效果顯著。2013年國(guó)內(nèi)外一些比較著名的化妝品企業(yè)等都已將產(chǎn)品中的海藻糖作為產(chǎn)品宣傳的重點(diǎn)內(nèi)容。

海藻糖如何制備？

早期，由于只能靠從生物體中分離等方式取得海藻糖，缺乏海藻糖的量產(chǎn)技術(shù)，因此價(jià)格居高不下。直到1994年，日本林原株式會(huì)社發(fā)明了海藻糖量產(chǎn)的技術(shù)，而我國(guó)國(guó)內(nèi)的海藻糖基本上靠從日本進(jìn)口。如今，中科院微生物研究所陶勇教授團(tuán)隊(duì)使用酶合成法，將玉米淀粉轉(zhuǎn)化為海藻糖，且轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品價(jià)格低。具體步驟大體分為三步：

1.培養(yǎng)微生物：將菌種放入液體培養(yǎng)基，通過(guò)二分裂方式繁殖菌種。

2.微生物產(chǎn)生酶：培養(yǎng)好的微生物在合適的條件下會(huì)合成我們需要的酶，酶是一種蛋白質(zhì)，它是催化淀粉水解物生成海藻糖的一種生物催化劑。

3.淀粉轉(zhuǎn)化成糖：把粗酶液加到淀粉水解液里，在適宜的溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，淀粉就能轉(zhuǎn)化成高附加值的海藻糖。

中國(guó)玉米淀粉的產(chǎn)量高，這項(xiàng)工作無(wú)疑對(duì)中國(guó)減少海藻糖進(jìn)口和蔗糖進(jìn)口都作出了巨大貢獻(xiàn)。海藻糖既可以作為蔗糖的替代品，又有很廣泛的用途，酶合成法使得海藻糖在中國(guó)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，有望減少中國(guó)對(duì)海藻糖以及蔗糖的進(jìn)口依賴。期待海藻糖走進(jìn)千家萬(wàn)戶，給更多人送去甜蜜。

參考文獻(xiàn)

[1]王乃強(qiáng)，張艷君，薛雅鶯，欒慶民，楊海軍. 海藻糖的性質(zhì)及應(yīng)用[J]. 精細(xì)與專用化學(xué)品，2014，22（01）：35-37

1. 在醫(yī)學(xué)上已經(jīng)成功地應(yīng)用海藻糖替代血漿蛋白作為血液制品

2. “科學(xué)密探”探訪實(shí)驗(yàn)室海藻糖制備

推薦單位 / 北京科學(xué)技術(shù)期刊學(xué)會(huì)、《菌物學(xué)報(bào)》

成果來(lái)源 / 中科院微生物研究所、天津科技大學(xué)食品學(xué)院

科研代表 / 陶勇、胡云峰? ? ?轉(zhuǎn)化作者 / 婁貞、謝玉強(qiáng)