海藻糖应用详解

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1、海藻糖海藻糖海藻糖海藻糖 “生命之糖 ” 1.海藻糖基本情况 海藻糖是一种安全的非还原性双糖,广泛存在于自 然界中，其化学性质非常稳定，所具有的非还原 性决定了它对高温、酸、碱的稳定性，使它在生 物体内具有很强的抗脱水作用，在干旱、寒冷、 高盐碱等逆境条件下可保护生物膜、蛋白质等免 受伤。外源性的海藻糖还对生物和生物大分子有 良好的非特异性保护作用，因此海藻糖在科学界 素有“生命之糖”的美誉。 海藻糖 无毒 耐热 低湿 耐酸 稳定性 pH稳定 性 水溶液热 稳定性 储存稳 定性 pH3.510，24h ，存留99% 120，90min, 不褐变 水溶液长期保存不 分解，不褐变 1.1 海藻糖的

2、功能特性 海藻糖的防脱水机理有以下3种假说：一种是以C rowe等人为代表提出的“水替代”假说，他们认 为当生物大分子失去维持其结构和功能特性的结 构水膜时，海藻糖能在生物分子的失水部位以氢 键形式联接，形成一层保护膜以代替失去的结构 水膜。另一种为“玻璃态”假说：认为通过海藻 糖玻璃化转变的趋势，导致无定形连续相的形成 ，在结构上与玻璃态的冰相似，在这种结构中分 子运动和分子变性反应非常微弱。第三种是 优先 排阻”假说。 生物是由生物大分子构成，包括核酸、蛋白质、 脂类以及糖类，而这且大分子的构象及其功能的 行使都离不开水分子的参与，后者在生物体内含 量极高。但是水分子的理化性质的范围较小，

3、比 如冰点在0，沸点在100，在生物体内，当外 界变化往往还没达到沸点和冰点时，水分子已经 开始脱离生物大分子，开始对生物造成不同的伤 害。海藻糖这时充当的功能作用就开始显现了。 防止蛋白质变性：海藻糖防止高温或干燥时蛋白 质变性的效果良好。在含高蛋白质的烘焙食品中 ，可有效地防止营养的劣化。 抑制脂质酸败：油脂在高温焙烤中受氧化分解作 用，会产生过氧化物和挥发性醛等不良风味物 质。海藻糖通过与不饱和脂肪酸的相互作用来保 护脂肪不被氧化分解，抑制油脂酸化所导致的质 变。 保护氨基酸：海藻糖因其非还原性，在与氨基 酸、蛋白质共存时， 即使加热也不会发生褐变反 应(美拉德反应)，因此海藻糖更适用于

4、高温烘焙 后仍需要保持纯色的食品。 防止淀粉老化：由于海藻糖具有防止淀粉老化的 作用，用于烘焙食品特别是需要冷藏的食品效果 显著； 保水性即使食品吸湿也能保持原形，具有材料内 部保湿而外表却不发生变化的效果。因为海藻糖 有很强的持水性，能牢牢锁住食品中的水分，防 止水分流失，但锁住的是食品中的结合水， 自由 水很少，多加的水分并不会使食品表现得水太多 ， 无论是形状和质地上都保持着正常水分时的状 态。而且由于海藻糖能夺走自由水，有减缓细菌 生长的效果。因此，海藻糖非常适合制作既富含 水分又能延长保质期的食品； 2 海藻糖的应用 海藻糖作为一种天然糖类，其在日常生活生产中 的广泛应用是基于其良好

5、的保持细胞活力和生物 大分子的特性。主要集中在： 食品工业 健康保健 医药 化妆品 农业生产 2.1 食品工业 海藻糖可作为优良的食品防腐剂 和抗变性剂、保鲜剂。在鸡蛋中 添加3的海藻糖，45下干燥成 粉状，复水后的产品与鲜蛋液相 差无几，在大米加工过程中加入2 的海藻糖。可使米质保持数年 不变；添加海藻糖制成的奶粉，经水化还原成鲜牛 奶，感官品质和营养物质基本保持不变，这样既可 减小运输体积又可省去冷藏设备，大大降低了成 本。 月饼 （馅 ） 年糕 果冻 奶糖 面包 西点 牛轧 糖 巧克 力 保湿、甜度 温和，明显 减小甜腻 感、抗老 化、延长产 品保存期限 海藻糖占 总用糖量 的 20%3

6、5 % 防止淀粉老化，经 冷藏也可保持Q感 改善味道、低甜 度、食后不留后 味、稳定凝胶、防 止吸湿、防止褐变 前者海藻糖按 淀粉量的25% 添加，后者海 藻糖占总用糖 量的30%40% 低甜度、改 善口感、提 高奶油感 海藻糖按 5%左右添 加 低甜度、保持质地 松软防止淀粉老 化、口感好，非着 色性（强调内部质 地白色）、保湿并 防止吸潮、延长保 存期、增加热稳 定 性 海藻糖占总用 糖量的10% 30%，或按面 粉量的38%添 加来取代部分 砂糖 低甜度、改善口 感、抗淀粉老化 按原料110% 的量添加 低甜度、改善后 味、保持风味 海藻糖占总用 糖量的115% 2.1.1 水产品保鲜

7、传统的水产品保质工艺主要是采用风干、腌制 等、冰冻等。其中最为直接有效、应用最为广泛 即为低温保藏法，温度在-18到10不等。低温 保藏根据具体保藏温度不同可以分为冷藏（ 010）、冰温（冰点0）、微冻（-35 ）、冰冻（-18）。 在水产品保鲜中，Ca+2-ATP 酶活性是水产品鲜度 的主要指标，该酶在生物体内的活性代表着冻产 品的新鲜程度。 对鲈鱼肌原纤维冷冻保藏进行了研究，发现不加 抗冻剂处理的鲈鱼肌原纤维，在-18冻藏30d后 ，其Ca+2-ATP 酶活性已下降了一半，冻藏90 d 后 Ca+2-ATP 酶活性仅为鲜鱼的1.3；而鲈鱼肌原 纤维经10海藻糖在5腌制15min 之后-18

8、冻 藏90d，其Ca+2-ATP 酶活性仍保留93.2，即使仅 用5的海藻糖腌制，Ca+2-ATP 酶活性也仍保留 81.45；鲈鱼肌原纤维经10海藻糖和5海藻 糖处理，冻藏90d 后肌原纤维溶解性可分别保留 81.2和67.3。 2.1.2 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，并且能够和饮料的 血糖反应。含酒精饮料中，海藻糖不损减究竟的感 观性能，使饮料风味更佳。茶饮料中所含的儿茶素 导致饮料口感苦涩，使得消费者难以接受，但海藻 糖的加入可以使儿茶素色调稳定，保护褐变的儿茶 素，缓和儿茶素的风味，能够有

9、效提高口感舒适 度。在果汁饮料中，海藻糖可以有效缓和膜处理清 澄果汁的嫩草味，稳定从果汁中提取的天然成分， 使果汁各种美味得以保持口感清爽。 总之，凡是涉及到保护生物大分子原有结构以及 特性的加工处理都可以应用海藻糖对其进行保护 ，从而保持其原有的口感风味，使产品质量上升 一个层次。 2.2 健康保健 海藻糖是天然绿色糖类，与其他糖类相比 海藻糖 在人体内吸收缓慢，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、缓解疲劳压力的运动饮料和功能性饮 料。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，双歧杆菌的增值能够改善 肠道微生态环境，加强胃肠道消化

10、吸收功能。日 本最新的研究表明 海藻糖还具有防止人体骨质疏 松的功能。因此，海藻糖是开发各种保健食品的 重要原料。 对于含脂肪酸及酯类的产品，添加海藻糖可有效 抑制产品的氧化酸败。日本林原生物研究所发现 ，海藻糖具有抑制中老年人特有体臭的作用。资 料显示，人到中老年以后，皮脂中的脂肪酸，棕 榈酸增多，分解后就容易产生体臭，而海藻糖这 种天然糖质可以有效抑制脂肪酸的分解，从而达 到防止体臭的效果。据悉，林原生物化学公司计 划利用这种天然糖质开发防止体臭的化妆品和护 理用品等。 2.3 医药 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、

11、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。另外，由于无须冷冻保藏，还可 节省巨额的冷链保藏费用。 2.4 化妆品 海藻糖有较好的配伍性、相容性、稳定性，几乎 可以添加到任何化妆品中，如膏霜、乳液、面 膜、精华素、粉底霜、洗发水、护发素、摩丝、 洗面奶等，还可作为唇膏、口腔清洁剂、口腔芳 香剂等的甜味剂、呈味改良剂、品质改良剂。另 外，无水海藻糖可以应用于化妆品中作为磷脂以 及酶的脱水剂。添加量根据其用途可在110% 范围内选择。海藻糖配合透明质酸用于抗皱去皱 类

12、、防晒类化妆品、面膜、眼贴膜效果极佳。 超氧化物歧化酶（SOD）是氧自由基的天然克星 ，是人体防御自由基损伤的第一道防线。由于 SOD在体内半衰期较短，稳定性较差，容易失活 ，SOD护肤品中SOD的活力在存放过程中会很快降 低以至完全失效，以至于消费者不能完全感受到 SOD的功效。表皮生长因子（bEGF）是一类广泛 存在于人和动物体内的小子多肽，由 53个氨基酸 组成，是人体重要的生长因子之一，是去皱、抗 衰老化妆品的首选原料，但是常温保存容易失 活。 2.4.1保护生物活性分子 而今，在高档美容护肤化妆品中运用了海藻糖这 一生物活性保护物质，改写了无法常温与长时间 保持活性的bEGF、SOD

13、等生化物质在化妆品中使 用的历史。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。完美公司很早就认识到海藻糖的 巨大前景，将海藻糖添加到芦荟保湿修护润发乳 中。 2.4.2 抗辐射功能 海藻糖能清除、射线所产生的OH自由基，使 细胞DNA不易发生突变。实验研究证明，10 mmol/kg的海藻糖，可使活细胞承受正常剂量4.3 倍的、射线。海藻糖是皮肤细胞DNA的保护因 子、修复因子，可有效保护DNA免受由放射线引 起的损伤。 2.4.3 对抗氧化物“多酚”有稳定作用 保持活性成分的稳定是化妆品不可缺少的要素。 目前，市场上可以发现许多含绿茶提取物的皮肤

14、 护理品。绿茶之所以引人关注是因其高含量的茶 多酚。绿茶是非常活跃的抗氧剂，在配方中非常 不稳定。海藻糖对抗氧化物“多酚”有稳定作用 ，从而减少产品出现问题的可能性。 2.5 农业生产 采用生物技术将海藻糖合成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。 2.5.1种子的保存 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、种苗根茎中的水分子，有

15、 利于农作物播种提高成活率高，同时避免了作物 被冻伤，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。 经海藻糖处理的绿豆幼苗，质膜上Mg+2、K+- ATPase的活性显著提高。用0.1的海藻糖溶液浸 水稻种子，经低温处理后，水稻幼苗细胞电解质 渗透率显著降低，而淀粉酶活性及幼苗可溶性糖 含量则提高，对寒害的修复能力也提高。而且处 理温度愈低，海藻糖的相对效应就愈显著。 用海藻糖预处理的小麦幼苗在NaCl溶液中生长， 其细胞电解质渗透率和游离脯氨酸的含量均显著 降低，而叶绿素含量、根系活力、干物质的积累 和生长速度则提高。这是因为海藻糖能在作物幼 前遭受低温、盐害而脱

16、水时，维持细胞膜结构的 稳定性，从而提高了作物幼曲的抗逆能力。 2.5.2 植物保护 鉴于海藻糖在昆虫的能量代谢中占有重要的位置 ，而哺乳动物则无此代谢过程。因此，这个代谢 过程成为抑制害虫的靶点之一。海藻糖具有释放 葡萄糖、提供昆虫飞行所需能量的重要作用。而 海藻糖的这种特殊的生化功能必须在海藻糖酶的 直接参与下才能完成。海藻糖酶可将海藻糖分解 成2个葡萄糖。对昆虫和真菌而言，海藻糖酶对其 生命过程具有重要的影响。通过抑制海藻糖酶的 活性，就有可能达到杀死害虫和防治病害的目 的。 2.5.3 育种 通过生物工程技术构建含海藻糖的转基因植物， 特别是粮食和经济作物富含海藻糖，能增强植物 的抗旱性和耐寒性，还能使农作物加工后显得更 鲜，风味更佳；还可用于家畜以及饲养动物的饲 料中，使动物更加喜食，也为改 造沙漠、绿化 荒旱地提供最为有利的保障。荷兰植物生物技术 公司将大肠杆菌的海藻糖合成酶基因导入甜菜、 马铃薯中，在获得大量海藻糖的同时，