年产两千吨海藻糖工艺设计(9)

1.1.1 开发背景 海藻糖最初是Wiggers从黑麦的麦角中首次分离出来，后来发现广泛存在于细菌、真菌、藻类及无脊椎动物体内。海藻糖是一种安全的天然糖类，无毒无害，对人体无副作用，具有优质甜味、非着色性、耐酸、耐热、低吸湿性等特性，它还具有其他双糖所没有的独特的生物学特性。当生物细胞处于饥饿、干燥、高温、高渗透压等恶劣环境时，胞内海藻糖含量迅速上升，对多种大分子具有保护作用，从而维持生物体生命特性，外源性的海藻糖同样随生物和生物大分子有良好的非特异性保护作用，因此在科学界素有“生命之糖”的美誉。随着其独特的生物学性质及功能的发现，海藻糖逐渐成为国际上的研究热点。

1.1.2海藻糖的功能特性 1.抗脱水保护功能

海藻糖对逆境（高温、冷冻、干燥、高渗等）具有高抗性，许多含丰富海藻糖的动植物完全干燥失水后仍然维持活性，一旦遇水立刻复活。

关于海藻糖的防脱水机理有以下三种假说：一种以Crowe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。以上假说均是从分子角度考察海藻糖的作用机理，基本上都是与生物分子形成“分子复合物。

2.抗辐射功能

海藻糖可保护细胞DNA不被放射性物质损伤。据报道，当存在10mmol海藻糖时，DNA可忍受4倍剂量的β，γ-射线，糖含量越高，保护作用越强。其机理为：射线引起的DNA断裂反应主要是由周围水分子解离产生的羟基自由基引发的，而海藻糖可有效的清除。

3.提高植物的抗寒、抗盐功能

经海藻糖处理的绿豆幼苗质膜上Mg2+、K+-ATPase的活性显著提高。用0.1%的海藻糖溶液浸水稻种，经2℃和6℃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，而叶绿素的含量、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遭受低温、盐害而脱水时，维持了细胞膜结构的稳定性，从而提高了作物的抗逆能力。