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磐升小课堂|海藻糖为什么被称为“生命之糖”？

2024-06-21 20:30:36 阅读
磐升小课堂|海藻糖为什么被称为“生命之糖”？
海藻糖在科学界被称为“生命之糖”，国际权威学术期刊《Nature》曾发布专题文章，给予了海藻糖极高的评价：对很多生命体而言，海藻糖的有无，意味着生存或死亡。

从上推断，海藻糖并非仅存在于海藻中。自从1832年Wiggers首先从黑麦的麦角溶液中发现并结晶了海藻糖后，至今已发现上百种生物能合成海藻糖，这些生物广泛分布于植物（尤其是复苏植物）、动物（昆虫和其他无脊椎动物）、真菌（酵母、霉菌和担子菌等）、藻类和原生动物、原核生物（细菌和蓝细菌等）以及古菌等几大生物类群。



海藻糖是一种天然存在的糖（结晶形式）

在不同的生物中，海藻糖具有不同的生理功能，这些功能包括作为抗逆代谢应急物、储藏碳源或能源物质以及组成细胞的结构物质，还有对生物体、生物组织和器官以及生物大分子的非特异性保护作用。

对于人类而言，海藻糖凭借其独特的化学结构赋予的理化性质和生物学功能，被应用于食品工业、医学、农业、化妆品工业、分子生物学等领域。

食品工业

海藻糖的一些独特的理化特性和生物学功能，使其在食品加工业中可以有多方面的应用。如其非还原性，使其不发生美拉德反应，从而在食品加工中表现出低呈色性；而其低吸湿性和保湿性，使其可以应用于蔬菜和水果的保鲜；其冻结和干燥抗性，可以使其作为蛋白抗变性剂和稳定剂应用于如蛋制品、乳制品、肉制品、鱼制品及豆制品等多种富含蛋白质的食品加工中；其低而柔和的优质甜味，可以使其替代蔗糖作为甜味剂（尤其需要低甜味时）和口感改良剂等。





医药工业

海藻糖在医药工业和健康保健品工业领域中的应用研究较多，已作为试剂药和诊断药的稳定剂。目前，正从海藻糖具有的非还原性、稳定性、对生物大分子的保护作用及提供能源、低吸湿性和高保湿性等功能和特性出发，探讨多方面的应用。如用作移植器官的保存液、作为淋巴、激素、疫苗、抗生素、维生素、酶等各种生物制品以及含有这些生理活性物质的药品、功能性食品的稳定剂或品质改良剂。也可用作药物牙膏、内服药、药片的稳定剂和品质改良剂，以及作为易失活物质的常温脱水剂用于高品质的脱水药品、脱水保健品的制造等。


相比于普通水（右图），添加海藻糖的水（左图）可以增加肠道细胞中的脂滴

化妆品工业

在我们熟悉的化妆品领域，海藻糖已得到广泛应用，而被应用的原因，无非因为它具有以下四个特性：

抗氧化、抗辐射特性

海藻糖是一种潜在的自由基清除剂。其糖环上的还原性羟基可以结合脂质过氧化链式反应中的活性氧，从而阻断过氧化的进行，起到抗氧化的作用。海藻糖还可以清除α、β射线产生的自由基，有效保护细胞DNA免受损伤。

保湿特性

海藻糖分子含有多个羟基和极性基团，可与周围环境的水分子形成氢键，牢牢锁住水分，起到保水作用。此外，海藻糖还可与其他多糖在胞外基质中形成一层保护膜，降低皮肤表面水分的蒸发，从而实现保湿润肤的功效。

抗高渗保护

国内外对海藻糖具有抗高渗保护的研究较多。认为微生物对逆境生长的环境会做出及时的自我保护应急反应，比如酿酒酵母在高渗条件下，体内会合成部分海藻糖，以保护自身不受恶劣环境的侵害，说明海藻糖可以作为天然的渗透压保护剂。

抗冷冻保护特性

海藻糖在细胞保存方面具有特殊的作用。国外研究表明，添加外源性的海藻糖可以显著提高酵母细胞的存活率。在冷、热处理细胞时，发现这种细胞对抗逆环境耐受力有所提高，认为其主要原因是延缓了细胞的流动性。

基于以上特性，海藻糖可作为化妆品里的洁肤剂、皮肤保湿剂、紫外吸收剂，还有口红、唇膏的品质改良剂、稳定剂原料。此外，无水海藻糖可用作美毛剂、育毛剂中卵磷脂、生乳脂、蜂蜜、甘草抽提物、香料、着色料、酶等组分的高品质脱水物。更进一步，海藻糖的脂肪酸衍生物还可作为优良界面活性剂，用于各种皮肤化妆品或者香波配方中。



罗肤兰海藻糖皮肤屏障修复敷料通过在创面表面形成保护层，起物理屏障作用，降低炎症反应。不仅如此，还可以用于小创口、擦伤、切割伤等非慢性创面及周围皮肤的护理。
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综上，海藻糖因其特殊的理化性质，在化妆品、生物医药等领域中得到了广泛应用。但天然生物中海藻糖的含量非常低，且分离纯化成本高，这严重限制了海藻糖工业的发展。

不过，我们并不用过多担心，因为现代分子生物学技术尤其DNA重组技术与发展起来的合成生物学技术，为基因工程菌株的构建与异源高效表达提供了新的方向；宏基因组学则突破了传统培养的弊端，可以直接提取环境中全部微生物的总基因组，并克隆到合适的可培养微生物宿主中来筛选目的基因，拓展了海藻糖合成相关基因的来源。随着科技的发展，宏基因组学与合成生物学技术日趋完善，相信更多的基因工程菌株将越来越广泛的应用于海藻糖的工业生产。


文章链接如下：
http://www.jnpantheon.com/html/news/companynews/251.html