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创新之选、生命之糖—海藻糖

2019-05-12 20:46
  • 创新之选、生命之糖—海藻糖

  • 时间:2013-04-25 
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    (刘峰  保龄宝生物股份有限公司 董事 副总经理)

        创新之选、生命之糖—海藻糖

        刘峰

        (保龄宝生物股份有限公司  董事 山东 禹城  251200)

       

        (刘峰  保龄宝生物股份有限公司 董事 副总经理)

        创新之选、生命之糖—海藻糖

        刘峰

        (保龄宝生物股份有限公司  董事 山东 禹城  251200)

        摘要: 海藻糖是一种安全的天然糖类,无毒无害,具有其他双糖所没有的独特的生物学特性对多种大分子具有保护作用,从而维持生物体生命特性,在科学界素有“生命之糖”的美誉。本文主要研究海藻糖的性质、功效及其在不同领域的应用,希望以此推动海藻糖在国内的生产和应用。

        关键词:海藻糖  生命之糖  抗逆作用  食品  保健品

        Trehalose--Choice of Innovation, Sugar of Life

        Liu Feng

        (Baolingbao Biology Co., Ltd. Yucheng, Shandong, 251200)

        Abstract: Trehalose is a safety natural sugar, non-toxic and harmless, and have a unique biological characteristics, That it protect the varieties of macromolecules so as to maintain the organisms life. So trehalose enjoys "life sugar" reputation in the scientific field . The paper studies the nature,  the effectiveness of the trehalose, and its application in different areas, hoping to promote the production and application of trehalose in domestic.

        Keywords: Life sugar, Trehalose,Anti-adversity role,Foods,Health care products

        海藻糖(Trehalose)是一种安全、可靠的天然糖类,1832年由Wiggers将其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存在含量较高的海藻糖。

        海藻糖是由两个葡萄糖分子以1,1-糖苷键构成的非还原性糖,有3种异构体即海藻糖(α,α)、异海藻糖(β,β)和新海藻糖(α,β),并对多种生物活性物质具有非特异性保护作用。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。国际权威的《自然》杂志曾在2000年7月发表了对海藻糖进行评价的专文,文中指出:“对许多生命体而言,海藻糖的有与无,意味着生命或者死亡”。

        1、海藻糖的性质

        1.1甜度

        海藻糖的甜度约为蔗糖的45%,口感柔和,甜味爽口,食用后不会产生不良后味,与蔗糖相比,海藻糖的甜味能够更好的渗透,可以与蔗糖或者其他甜味剂结合在食品中应用,对甜味的释放和优化有明显效果。

      海藻糖甜度对比

        1.2稳定性

        海藻糖属于非还原性糖,对酸、热都非常稳定,在加热过程中不会与氨基酸和蛋白质发生美拉德反映,在PH值为3.5-10范围之间的溶液中加热到100度,持续24小时分解率仅为1%。海藻糖几乎不被一般的酶分解,只能被特异性的海藻糖酶所分解。

        1.3低致龋齿性

        海藻糖在口腔内不会分解,不产酸,也不会生成不溶性的葡萄糖,并且能够抑制由蔗糖产生的不溶性葡萄糖的附着,因此不会导致龋齿。

        1.4吸湿性

        无水海藻糖具有较强的吸湿性,遇含水物质能够,能有效吸收水分,成为含水结晶海藻糖,可作为有效的脱水剂。二水海藻糖本身吸湿性较低,在相对湿度94%的环境中,没有吸湿性。

        1.5耐受性和安全性

        海藻糖的吸收代谢过程与人们通常食用的其他双糖的代谢途径相同,可以被完全的消化,一般不会出现因耐受性问题而导致的腹胀、腹泻以及排气过多等问题。由于在海藻糖在应用中的添加量一般都比较低,所以人在食用后基本上会被完全消化,不会出现不耐受性。

        海藻糖能够被人体肠道分解成葡萄糖,进而完全吸收,所以其安全性是有保证的。通过各方面的实验证明,除了部分海藻糖酶缺乏等人群可能会出现肠胃不适之外,海藻糖根本不会产生任何毒性。

        世界各国对海藻糖应用的法规也证明了海藻糖的安全性。1995年日本批准海藻糖作为食品添加剂在食品中的应用,作为世界上应用海藻糖最广泛的国家,日本有几千种食品都在使用;1998年,韩国和我国台湾地区批准海藻糖作为食品原料进行使用;2000年联合国粮农组织和世界卫生组织确认对海藻糖的每天摄入量不需要进行限制;2000年美国FDA批准了海藻糖的GRAS认证;2005年我国卫生部批准海藻糖为新资源食品。此外,欧盟以及澳大利亚等地区和国家也对海藻糖的使用进行了安全认证。由此可见,海藻糖的安全性是毋庸置疑的。

        2、海藻糖的功能

        海藻糖的功能最特别的地方是其生物学特性,在很多生物体内海藻糖不仅以游离糖的成分存在,还是各种糖脂的重要组成部分。常年生活热带沙漠中的一些植物和昆虫,在阳光暴晒之下几乎完全脱水,但是仍然保持着生物活性,以极低的新陈代谢长期保持生存状态,一旦遇水就能恢复正常生命活动,就是因为体内存在着较高浓度的海藻糖。

        研究表明,许多物种在极端条件下,比如高温、高压、冷冻等条件下,可以通过调节体内海藻糖来抵御外界的影响。此外海藻糖还具有酒精耐受性,并具有较强的抗辐射的功效。

        海藻糖除了具有出色的生活学功效之外,在食品应用中也具有众多的功效,使之可以在众多的食品和饮料中应用。比如抑制淀粉老化、防止蛋白质变性、抑制鱼腥味的产生、抑制脂质氧化变质、矫味作用等。

        2.1抑制淀粉老化

        海藻糖在抑制淀粉老化方面比蔗糖以及麦芽糖等要有明显的优势。研究发现在含有淀粉和白砂糖的溶液中,用海藻糖部分替代白砂糖,能有效延缓淀粉老化的进程。

        2.2防止蛋白质变性

        牛奶、豆制品、蛋类以及鱼虾等海鲜类产品,在产品加工过程中,由于加热、冷冻或者干燥等工序的影响,化学性质会发生变化,产生沉淀现象,就是所谓的蛋白变性。实验证明,一些富含蛋白质的食品在添加海藻糖之后,有明显的防止蛋白变性的效果。

        2.3抑制鱼腥味的产生

        在鱼类食品加工过程,尤其是在加热处理时会产生三甲胺,这就是鱼类食品令人不快的腥味的主要成分,在加热前加入海藻糖能抑制三甲胺的生成,降低不快臭味的产生,添加海藻糖,也能减轻鸡、鸭、鹅肉等怪味。

        2.4抑制脂质氧化变质

        脂类物质氧化会产生过氧化物和挥发性醛等,使食品风味变差甚至失去食用价值,海藻糖对油脂构成成分中的脂肪酸分解具有很好的抑制作用。

        2.5矫味作用

        少量添加一些物质,方调整食品口味和香味,这种现象叫做矫味,矫香作用。若把海藻糖少量添加在食品材料里,就可起到广泛的矫味,矫香作用。

        3、海藻糖的食品工业中的应用

        由于其优良的特性和功效,海藻糖可广泛应用于食品业,包括饮料、巧克力及糖果、烘烤制品和速冻食品等。作为世界上应用海藻糖最多的国家日本,有几千种食品都在使用海藻糖。

        3.1烘烤制品类

        在烘烤制品中,海藻糖有多种潜在的使用价值:它能抑制淀粉老化,调节蛋糕、饼干和糕点上的糖霜、面包奶油和水果馅的甜味与芳香,延长保质期,使人们品尝到产品原有的风味。

        同时,海藻糖有助于甜饼、面包奶油和糖霜中脂肪的降低,在可口饼及快餐中产生独特的糖霜感觉。海藻糖甜度比较低,口感较好,能够改善焙烤食品的口感和风味。

        海藻糖的这些优良特性可以广泛应用于面包、点心、糕点、年糕等焙烤类食品中,有利于提升品质和改善口感。

        3.2冷冻和保鲜产品

        海藻糖可代替蔗糖,降低冰淇淋和其他冷冻制品的凝结点。可在冻品和冰冻糖果中用于产生新的糖霜,并产生独特的可口的风味、提高耐冻性和防止蛋白质变性。海藻糖还可以应用与蔬菜保鲜方面,防止保鲜蔬菜脱水和抑制异味的产生。海藻糖在速冻和保鲜类产品中的应用非常广泛,包括腌菜、速冻保鲜蔬菜、火腿牛排、烤肉、调味品以及微波炉加热食品等。

        3.3米面制品

        海藻糖在米面制品中使用,可以有效防止淀粉老化和糊化,提高面制品的耐冻性,大米制品在使用海藻糖后可防止米糠味道的产生。

        3.4糖果类

        海藻糖与其它大多数增甜剂混合,可在糖果、果汁饮料和药草产品中使用,以调节产品甜质,从而能真正保持产品的原有风味。

        海藻糖用作糖果的外层可形成一种稳定的非吸湿性保护层。由于 性质的稳定性,海藻糖能在长期高温下进行而不用担心水解和色变,不负面影响产品品质。

        滚海藻糖衣性能极好。海藻糖特有的溶解特性能真正使它们本身滚动形成保护层,这层覆盖物极稳定、坚固,从而改善其它大多数增甜剂相对的白色层面。

        3.5能量产品类

        海藻糖被分解成葡萄糖,但与其他糖相比,海藻糖的血糖反应更平稳,这种独有的特性结合它低致龋性和非泻下性作用,使得海藻糖极适用于按配方制造的饮料,以提供能量和减轻疲劳与压力。

        3.6功克力糖果类

        在巧克力糖果中使用海藻糖,能调节糖果的甜味,特别有益于含有乳制品的软糖及含水果馅的产品,海藻糖还能减少多成分产品中水分游离。在模制品中,海藻糖对产品甜味的改善为创造新 口味巧克力提供了可能性。

        由于它致龋性的降低,作为主要的增甜剂或结合其他低致龋性增甜剂,海藻糖可用于按配方配制益牙产品。特级海藻糖可和多元醇合用于制取巧克力,其溶解时 吸收的热量可使多元醇的冷却效应降到最低。

        3.7饮料

        海藻糖在饮料品中微甜口感好,能与其他大多数增甜剂结合使用,使其甜味更完善,可全面提高产品风味,不会改变饮料本身颜色,并且能够平和饮料的血糖反应。在含酒精的饮料中,海藻糖不损减酒精的感官性能, 使饮料风味更佳。在奶茶中应用可以有效防止蛋白质变性;在咖啡中使用可以改善咖啡的香味;在运动饮料中应用可以起到平和血糖以及能量缓释的作用。

        3.8海鲜

        海藻糖作为一种对海鲜的低温保护剂特别有效,当海藻糖在蛋白质、水界面绝对抑制水的官能度时使海鲜的硬度、伸缩性及凝胶力增加,另外海藻糖的微甜 性质也提高了海鲜的口感质量。与其他的低温保护剂用于处理海鲜不同,海藻糖不会导致喉咙炽热感,且没有泻下问题。

        5、海藻糖在保健品中的应用

        海藻糖是天然绿色糖类,与其它的糖类相比,海藻糖在人体内的吸收缓慢,血糖反应平缓,这可为糖尿病人开发保健食品。海藻糖也适合开发那些提供充足能量、缓解疲劳压力的运饮料和功能性饮料,美国Cargill公司也正在开此类产品。海藻糖还是双歧杆菌的增殖因子,可促进人体内双歧杆菌的增殖,改善肠道微生态环境,加强胃肠道消化吸收功能,有效排除体内毒素,增强机体免疫抗病能力。

        6、海藻糖在医药和化妆品工业中的应用

        海藻糖在医药上的应用主要是作为生物分子的特效保护剂和组织细胞的稳定剂。如血液制品、疫苗、抗体、酶、病毒、激素、重组人体蛋白、离体细胞和组织等生物活性物质,与其他种类的保护剂相比,不仅使其可在常温下保存,还可减少因血液污染引起的乙肝和艾滋病的传播,保证生物制品的质量和安全。Beattie等在胰岛细胞冷冻过程中加入二甲基亚砜(DMSO)和海藻糖,使得成熟胰岛细胞的恢复率达到了92%,比单独使用DMSO高出了34%,且功能与提取的新鲜胰岛细胞无差别。另外,由于无须冷冻保藏,还可节省巨额的冷链保藏费用。

        由于海藻糖具有极强的保湿作用及防晒、防紫外线等多方面的生理功效,可以作为保湿剂、保护剂等添加到乳液、面膜、精华素、洗面奶中,还可作为唇膏、口腔清洁剂、口腔芳香剂等的甜味剂、品质改良剂。日本林原生化研究所发现,海藻糖还具有抑制老年人体臭的功效,准备利用海藻糖开发防止体臭的化妆品和护理用品。无水海藻糖还可以用于化妆品中作为磷脂以及酶的脱水剂,其脂肪酸衍生物还是优良的表面活性剂。目前,用于化妆品的主要是海藻糖的衍生物,日本已将其列为新规格化妆品原料,应用于高级化妆品中。

        7、海藻糖在农作物育种中的应用

        采用生物技术将海藻糖合酶基因导入作物并使其在作物体内表达,构建生产海藻糖的转基因植物,培育抗冻、抗旱转基因植物新品种,提高农作物的抗寒、抗旱能力,而且可使其在收获加工后显得新鲜,且能保持原有的风味和质地。目前,美国科学家已经把来自酵母的海藻糖合酶基因导入烟草,并获得了具有抗旱性的转基因植株。

        海藻糖也可用于种子保存等,在使用海藻糖之后,可以有效地保持种子、种苗的根茎中的水分子,有利于农作物播种,成活率高,同时保护了作物因寒冷而冻伤,这对降低生产成本,特别是北方寒冷干燥的气候对农业的影响,具有重要意义。

        8、海藻糖的市场现状及前景展望

        20世纪90年代后,随着海藻糖的生物学特性引起了人们的密切关注,国内许多科研单位,如中科院微生物研究所,江南大学,江苏省微生物研究所以及广西科学院等也进行了研究。近年来,我国科研人员终于也取得了用生物工程酶法转化淀粉生产海藻糖的技术成果,成为继日本之后又一个用酶法转化淀粉实现工业化生产海藻糖的国家。海藻糖是一种天然糖类,也是一种有着许多重要功能的新型糖。海藻糖在食品、医药、化妆品等领域都具有极为广泛的用途。由于海藻糖的良好功效能够给食品、医疗以及化妆品等领域带来新的机会,欧美、亚太包括中国在内的光大地区对海藻糖的需求不断增加,而生产能力则比较有限,主要集中在日本,日本的年产量在不到4万吨左右,存在着较大的供需缺口。

        国内过去所用的海藻糖基本都是从日本进口,用酶法生产海藻糖产品代替进口产品必将有很大的市场空间。目前国内功能糖得生产设备经过工艺改造后可用于海藻糖的生产,因此加快国内海藻糖生产技术研发和应用研究,必将促进海藻糖在国内的工业化生产和应用,推动我国医疗、化妆品和食品工业的创新和结构调整。

        刘峰  保龄宝生物股份有限公司 董事 副总经理

        中国科学技术学会运动营养食品分会副理事长

        专业从事功能性产品的市场开拓12年,中国健康配料的推动者之一,功能性产品领域有着超强的市场洞察力与市场敏感度,成为较具市场实战的策划者、实践者。在国家级专业刊物发表健康配料相关文章20余篇、推动了中国的健康食品产业的发展。

        在保龄宝公司“与战略客户的战略”宗旨下,成功发展了与可口可乐、雀巢、联合利华、卡夫等国际500强企业,及完美、天狮、达利等中国驰名商标企业的战略合作关系。特别是在与可口可乐的合作中,着眼于未来,为推动果糖在可乐系统中的应用,做出了较大贡献,并充分整合资源,提升质量品质和服务品质,使得保龄宝公司成为了可口可乐中国市场的重要战略供应商。

        参考文献:

        [1]蒙建宗 赵文报.海藻糖的性质及其在新型食品开发中的应用.食品科学2005

        [2]朱明.新型食品添加剂海藻糖的功能及在食品工业中的应用.中国食品添加剂.2003 NO5

        [3]宋云平等.海藻糖对淀粉回生抑制作用的研究.食品工业.2005 NO10

        [4]刘传斌.海藻糖在食物制品活性保护中的应用前景.中国医药工业杂质.1998

        [5]黄日波. 海藻糖—21实际的新型糖类.化学工业出版社.2010

        [6]丁顺华,王宝山.海藻糖在植物抗性方面的研究进展.山东师大学报.2000,15

        [7]张丽杰.新型食品添加剂海藻糖的发展前景.中国食品添加剂,2004(2)