淺析海藻糖的多項功能

1.2抗輻射功能
海藻糖可保護細胞DNA不被放射性物質損傷。據報道[6]，當存在10mmol海藻糖時，DNA可忍受4倍劑量的β-，γ-射線，糖含量越高，保護作用越強。其機理為：射線引起的DNA斷裂反應主要是由周圍水分子解離產生的羥基自由基引發的，而海藻糖可有效的清除。
1.3提高植物的抗寒、抗鹽功能
經海藻糖處理的綠豆幼苗質膜上Mg2+、K+-ATPase的活性顯著提高[7]。用0.1%的海藻糖溶液浸水稻種，經2℃和6℃低溫處理后，水稻幼苗細胞電解質滲透率顯著降低，而淀粉酶活性及幼苗可溶性糖含量則提高，對寒害的修復能力也提高。而且處理溫度愈低，海藻糖的相對效應就愈顯著。用海藻糖預處理的小麥幼苗在NaCL溶液中生長，其細胞電解質滲透率和游離脯氨酸的含量均顯著降低，而葉綠素的含量、根系活力、干物質的積累和生長速度則提高[8]。這是因為海藻糖能在作物幼前遭受低溫、鹽害而脫水時，維持了細胞膜結構的穩定性，從而提高了作物幼曲的抗逆能力[9]。
1.4其他功能
海藻糖還具有抗冷凍保護功能、防止淀粉老化、防止蛋白質變性、防蛀牙、穩定組織細胞結構與保鮮效果、穩定物料中超氧化物歧化酶等諸多功能。
2.海藻糖的生產制備
海藻糖的生產方法目前主要有微生物抽提法、微生物發酵法、酶轉化法以及基因工程法幾種。
2.1微生物抽提法
該方法是以乳酸菌、酵母、霉菌及其他一些含海藻糖的菌體為原料，通過干燥、改變滲透壓等方法進行處理，然后經過乙醇等有機溶劑抽提、精制，從而得到較高純度的海藻糖晶體。最初是由歐美等國從面包酵母中抽提獲得。后期隨著工藝的不斷改進，已較為成熟，成為生產海藻糖的重要方法，但是由于提取資源有限，成本高，很大程度上制約著海藻糖大規模工業化生產。
2.2微生物發酵法
該方法是以酵母、諾卡氏菌屬、微球菌屬等微生物經過誘變、細胞融合或基因重組選育出高產海藻糖的菌株，在高濃度或高滲基質上發酵培養，再從發酵液中提取精制而成。日本首先從發酵液中提取海藻糖，提取率可達到88.6%，同時純度達到99.5%。國內杭州商學院在研究開發深層灰樹花中提取海藻糖也已獲得突破性進展[10]。缺點是轉化率低，發酵液成分復雜，海藻糖提取、精制困難。
2.3酶轉化法
酶轉化法制取海藻糖的途徑有多種，根據作用底物不同主要分為三種，分別為以葡萄糖為底物、以麥芽糖為底物和以淀粉為底物。
4.3.1以葡萄糖為底物
利用專一性很強的葡萄糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶，經兩步作用將兩個葡萄糖分子轉化為海藻糖。但在整個反應過程中需要消耗高能物質UDP或GDP，所以很難實現大規模工業化生產。
2.3.2以麥芽糖為底物
利用麥芽糖磷酸化酶、海藻糖磷酸酶共同作用麥芽糖或海藻糖合成酶單獨作用于麥芽糖生成海藻糖。其中海藻糖合成酶在催化過程中不需要消耗高能物質，并且不需要磷酸且轉化率高達70%~80%，這為海藻糖的大規模生產提供了有利條件[11]。
2.3.3以淀粉為底物
1995年日本林原生化研究所報道了他們發現的兩種新酶低聚麥芽糖基海藻糖合成酶(MTSase)和低聚麥芽糖基海藻糖水解酶(MTHase)共同作用[12]，可以由淀粉直接通過酶法生成海藻糖，在支鏈淀粉酶的協同作用下，海藻糖轉化率高達85%。該方法的發現使每公斤海藻糖由數萬日元降至數百元。
2.4基因工程法
用“工程微生物”或構建具有抗逆性的轉基因植物生產海藻糖，不僅可以提高質量還可以降低成本。荷蘭的Mogen和VanderHave公司已經開發出了提高甜菜和馬鈴薯等作物中海藻糖產量的技術，并獲得了專利。隨著基因重組技術的發展，該方法一定會越來越廣泛應用于工業生產。
3.海藻糖的分離純化方法
3.1一步純化法
張麗杰等[14]將干酵母用水提取后，加入絮凝劑再調pH值，然后過濾獲得澄清濾液，直接濃縮結晶即可得到海藻糖晶體。
該方法只需一步就可以純化分離海藻糖，操作步驟簡單，方法易行。
3.2兩步純化法
胡耀輝等人[15]報道了一種海藻糖的分離純化方法，包括向酶轉化法生產海藻糖所獲得的酶反應液中加入糖化酶進行酶解反應和向糖化酶酶解反應液中接種3~10%重量的釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)，在25~30℃，pH5.5~7.5條件下發酵培養，然后再經離心、超濾、離子交換、濃縮、結晶干燥得海藻糖純品。實驗中采用兩步法去除酶解液中的雜糖，所得海藻糖純品經HPLC檢測，純度達到98.0%。同時，還具有分離純化效率高，海藻糖損失少，成本低廉，工藝簡單等優點，必將對簡化酶法生產海藻糖生產工藝、提高產量、降低生產成本產生積極的推動作用。
3.3色譜分離技術

王星云等[16]報道了采用氫化和色譜分離的技術，將利用微生物或酶使淀粉轉化得到的海藻糖與麥芽糖、葡萄糖、麥芽三糖的混合液，進行加氫反應，使混合液中的雜質生成麥芽糖醇、山梨醇與麥芽三糖醇，而海藻糖由于不具有還原性，在加氫反應過程中保持不變，然后再采用模擬移動床的色譜分離技術，將海藻糖與混合液中的麥芽糖醇、山梨醇和麥芽三糖醇進行分離，使海藻糖的純度和提取收率大幅提高，進而通過降溫結晶的方式，使海藻糖晶體析出，得到海藻糖產品。按此工藝制備海藻糖比采用原有的微生物或酶法生產海藻糖的工藝，提取收率可提高80%以上，副產的麥芽糖醇又具有較高的利用價值，因此對降低海藻糖的生產成本和市場價位，增強海藻糖的市場競爭力具有很好的經濟意義和社會意義。