海藻糖的生产及其应用
杭州食品科技 20O3年第 l期 总第 68期
摘要:简述海藻糖的主要生产方法及其低甜度、低湿性、热稳定性等性质在食品加工方面
的应用。
关键词:海藻糖 生产方法 性质 应用
前言
海藻糖是自然界的动植物和微生物中广泛存在的一种双糖,它是由2个葡萄糖通过 a。a
— l—l键所形成的非还原性糖,按其化学结构可写成a—D一呲喃葡萄糖基一(1一)a—D二呲
喃葡萄糖苷,此外还有(It,p一型的新海藻糖和&p一型的异海藻糖等2种异构体,但在自然界
中很少见。海藻糖最初是从黑麦的麦角茵中提取碍到的,后来发现它...
杭州食品科技 20O3年第 l期 总第 68期
摘要:简述海藻糖的主要生产方法及其低甜度、低湿性、热稳定性等性质在食品加工方面
的应用。
关键词:海藻糖 生产方法 性质 应用
前言
海藻糖是自然界的动植物和微生物中广泛存在的一种双糖,它是由2个葡萄糖通过 a。a
— l—l键所形成的非还原性糖,按其化学结构可写成a—D一呲喃葡萄糖基一(1一)a—D二呲
喃葡萄糖苷,此外还有(It,p一型的新海藻糖和&p一型的异海藻糖等2种异构体,但在自然界
中很少见。海藻糖最初是从黑麦的麦角茵中提取碍到的,后来发现它广泛存在于昆虫、霉菌、
酵母、地衣、显花植物等生物体内。它是昆虫体内主要存在的血糖;而在动植物中,由于它的结
构类似于水分子,是不可缺少的水的替代物。随着科学的发展,海藻糖独特的物理、化学、生物
学性质及功能被人们逐渐发现,成为国际上一大研究热点。各种生产方法相继问世。
1 生产方法
1.1 微生物抽提法
这是传统的海藻糖生产方法,以乳酸菌、酵母、霉菌及其他一些含海藻糖的菌体为提取源。
由于海藻糖在酵母中的含量最大,可达细胞干重的20%,所以通常以酵母提取为主。首先通
过干燥、改变渗透压等方法处理菌体,使其体内积累更多的海藻糖,然后经过乙醇等有机溶剂
抽提、精制,而得到较高纯度的海藻糖晶体。经过多次工艺改进.目前,这种工艺已相当成熟。
但由于制造成本高、收率低的缺点未能在食品工业中得到广泛应用。
1.2 发酵法 。
用一定的基质.在一定条件下(PH、温度、渗透压等)培养微生物.通过微生物发酵产生海
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藻糖,再从培养液中提取精制而成。—般先通过诱变、细胞融合选育产海藻糖高的菌株,然后
采用高浓度的培养基及高渗发酵,并在发酵结束前让茵体。饥饿”2~3小时,从而得到含海藻
糖较高的培养物。据报道国外一些大型食品公司已经用 1种氨基酸生产菌于体外培养条件
下,大量生产海藻糖,实现工业化生产。日本用 C~t+JlAtospora femlg a生产海藻糖,产率达
70%。据文献报道真茵有2o几个属33种,均是开发海藻糖的菌种资源。特别值得注意的是
某些蘑菇茵,昕含海藻糖占其干重的 l1%--15%,有人称这种双糖为蘑菇糖。目前,引起广泛
的是灰树花,其价值不仅在于海藻糖的含量极高,而且含许多种活性物质如多糖、双糖、维生
素、微量:元素等。
1.3 酶法转化
该方法采用淀粉、葡萄糖、蔗糖等为底物,通过有关酶的作用转换成海藻糖。酶法生产海
藻糖有多种方法,常见的有以TJ1,~: ’
几种酶法收得牢的比较
方 法 . 原料 !fiI擗 %
使用海藻糖酶的缩合反应 葡萄糖 5
使用麦芽糖磷酸化酶与海藻糖磷酸化酶 麦芽糖 60
使用蔗糖磷酸化酶与海藻糖磷酸化酶 蔗糖 70
利用 M 和 M'IT1ase酶法 多种淀粉 80
葡糖基转移酶和新裂淀粉酶 多种淀粉 80
利用麦芽糖海募糖转变酶 麦芽糖 80
其生产过程如下图所示:
糖类悬浊液
糊化
液化
糖化
海藻糖含量 85%以上的糖液
l l脱色
、过滤、浓缩、结晶、分离
l 。
含2分子结晶水的海藻糖
u- 1干燥、装袋 ,
, l
海藻塘成品
图 1 酶法生产结晶海藻糖工艺
1.4 采用基因重组法
该方法包括两个方面:—是利用海藻糖基因构建具有抗逆性的转基因植物;二是利用工程
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微生物和酶工程改进海藻糖生产,提高产量降低成本。目前,荷兰的iogeri与Vander Have公
司已经开发出了提高甜菜和马铃薯等作物中海藻糖产量的技术,并获得了生产专利。美国
Calgane公司研究入员发现将葡萄糖转化为海藻糖的基因导 )、植物,该构建的重组植物具有生
产海藻糖的能力。据报道,已从嗜热古细菌中克降了耐热酶MTHase和MT 毙的基因.它们
在高温下能利用麦芽塘或直链淀粉生产海藻糖,与其他酶系相比,产量和反应效率更高,目前
在工业茵中利用这2种酶进行大规模生产已在规划之中。日本几家机构合作,研制出利用这
一 酶系日产200Kg海藻糖的设备。上述基因工程茵株可常温培养,产酶活力高,有工业应用
前景。随着生物基因遗传重组技术的不断发展,此方法一定会越来越广泛地被用于工业生产。
2.1 低甜度性质
海藻糖的甜度仅相当于蔗糖的45%,口感柔和,无后味,爽口。不为—般酶所分解,只为
具有特异性的海藻糖酶水解。与蔗糖一样,能在小肠内被消化吸收,可作营养源,这点与一般
功能性低聚糖不同。此外还具有抗腐蚀性,不生成引起龄齿的不溶性葡聚糖,且能抑制由蔗糖
产生的不溶性葡萄糖的附着。所以不能被口腔病原菌所利用。因此它常用作新型甜昧剂,添加
于奶粉、口香糖、巧克力、冰淇淋、糖果等食品中。
2.2 极强的热稳定性与PH值稳定性 .
由于海藻糖对酸、对热都非常稳定,是天然双糖中最稳定的糖类,不具有还原性,在食品加
工过程中不会产生美拉德反应,因此,在食品加过程中添加一定量的海藻糖,对于淀粉类食品
可抑制淀粉的老化,延长食品的保质期;对于蛋白质含量丰富的食品可抑制蛋白质变性,保持
食品原有的风味;而对于肉类、油炸类等含脂肪较多的食品,添加海藻糖可有效地抑制脂肪的
酸化。保持食品的优良品质。
2.3 非特异性保护作用与抗辐射作用 .
海藻糖对生物体组织和生物大分子具有非特异性保护作用。它在生物体内既可以作为结
‘ 构成分,又可以用于提供能量,而且它还是许多生物的应激代谢物。据研究表明,某些物种对
外界不良环境所表现出来的抗逆耐受力和它们体内存在的海藻糖密切相关。
海藻糖具有较强的抗辐射作用,它能清除 8、a一射线所产生的 OH自由基,使细胞 DNA
不易发生突发。实验研究证明,含有 10mmoVlm的海藻糖,可使活细胞承受正常4.3倍剂量
的8、a 射线。因此海藻糖可被开发成具有保健功能的食品。
2.4 优异的脱水稳定性
海藻糖2水结晶相对湿度9o%以下无吸湿性,无水结晶相对湿度30%以上有吸湿性。这
— 性质使其既具有低吸湿性,又具有高保湿性和脱水功能。固体饮料、块状调用品、粉末状调
味品、干燥食品往往容易吸潮变质,添加海藻糖后可降低食品的吸湿性,延长保存期,且能使食
品的色、香、味及生理活性成分等稳定地保存下来。所以海藻糖常被用作天然脱水稳定化物
质,添加于脆米饼、快餐点心、营养糖、保健食品等。 ’ .
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3 展望
以前由于各种因素,海藻糖的特性不为人们所熟知。随着海藻糖生产方法的不断开发,生
产成本的不断降低,海藻糖的各种性质正被人们逐渐认识与利用,海藻糖的应用领域也越来越
广。据报道,除了在食品工业中,海藻糖还可用于医药、化妆品工业。在医药方面,海藻糖可作
为酶、蛋白等生物药和生物制剂的保护剂。在化妆品方面,也可被开发成高级化妆品。总之,
随着科学的发展海藻糖一定具有广泛的应用前景。
参:考文献:
[1]杨 琳等.生物学通报[J].1999,34(4):11~13
[2]尤新主编.功能性发酵制品[M].北京:中国轻工业出版社,2000
3]Co~ J H,Cmwe L M et a1.science[J].1984,224:701--703
[4]罗明典.微生物学通报[J].1996,23(4):252-254
巴西蘑菇(Agaricus blazei Murril1)原产于南美巴西等地,译名为柏氏蘑菇或阿加里斯茸。
这种药用蘑菇的商品名已被注册为“姬松茸”,1998年 5月,应邀来华讲学的日本著名药用菌
学家水野卓先生建议,中国今后可使用阿加里斯茸或巴西蘑菇这一名称,巴西蘑菇是继双孢蘑
菇(A.bisporus)和双环蘑菇(A.bitorguis)之后可进行人工栽培的一种草腐菌,它属于担子菌亚
门层菌纲毛隔担子菌亚纲伞菌目蘑菇科蘑菇属。巴西蘑菇具苦杏仁香味,蛋白质和糖的含量
为香菇的二倍以上,所含的甘露聚糖对肿瘤,特别是腹水瘤、痔疾、增强机体免疫力等具有神奇
功效。并因其具有味美的果肉和细嫩的纤维组织而有较高的食用价值、药用价值,深受人们欢
迎。
1 巴西蘑菇的营养成分
巴西蘑菇含有丰富的蛋白质和糖类,营养价值很高。新鲜的巴西蘑菇(子实体)含水分 85—
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