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寡糖的生产状况与功能

时间:2016-03-10 13:31来源:未知 作者:admin 点击:
自然界许多生物体中存在着各种寡糖,如大豆中的棉子糖、洋葱中的果寡糖及人乳汁中存在的多种寡糖等。此外,自然界存在的各种多糖经特定的生物降解或化学降解后,可以得到各种结构不同、聚合度不同及生物活性不同的寡糖链。如此构成了自然界多种不同功能的活性寡糖化合物。近年的研究表明,无论是在基本的生命过程中,还是在疾病的发生和发展中(如炎症及自身免疫疾病、老化、癌细胞异常增殖及转移、病原体感染、植物与病原菌相互作用等),都涉及寡糖链的参与,糖链在这些生命和疾病过程中起着特异的识别和调控的作用。国际上糖生物工程产业正成为应用于医药、食品、饲料、农业各领域的重要产业。
近年来,功能性寡糖的开发已成为国际生物技术领域的重要课题和研究热点。它的开发依赖于新酶种、新菌种及新的酶工艺的应用。化学合成方法会慢慢淡出,生物技术手段,其中包括生物制造及酶工程技术会变得越来越重要,而酶法合成、酶法降解等酶工程手段已成为寡糖开发的重点。
在国际上,寡糖产业作为一个重要的生物技术产业,市场化品种已有20多种,正在研发的品种有近百种,年产量10多万吨,并催生了300多亿美元的功能食品市场及100多亿美元的功能饲料市场,而且每年仍以10%的速度增长,有几个品种年产量已达几千吨甚至万吨以上。日本目前寡糖年产量近4万吨,产量最大的是异麦芽寡糖,超过1万吨,其次为果寡糖和半乳寡糖。欧洲产量最大的是菊苣制取的果寡糖,其次是以乳糖为原料制取的半乳寡糖。
我国对功能性寡糖的研发已有10年之久,取得了不少研究和开发成果,目前能实现规模化生产的主要产品有异麦芽寡糖、果寡糖、大豆寡糖、异麦芽酮糖、壳寡糖、甘露寡糖、半乳寡糖、木寡糖、乳果寡糖和海藻糖等。与此同时,科学家对壳寡糖、褐藻寡糖、甘露寡糖、肝素寡糖等进行了抗肿瘤、抗病毒、抑菌等功能的研究;对应用于寡糖开发和生产的几丁质酶、甘露聚糖酶、肝素酶、海藻多糖酶、唾液酸酶等,进行了从基因结构、纯化、特性到寡糖生成的研究;开发了十几种有特殊功能的寡糖物质及寡糖的衍生物等,其中有些产品已进行中试研究。
寡糖并不能被人体的胃酸破坏,也无法被人体消化酶分解。但它可以被肠中的细菌发酵利用,转换成短链脂肪酸及乳酸。随着结肠内发酵方式与吸收状态的不同,这些无法直接吸收、却能发酵的碳水化合物,每克约可产生0大卡~2.5大卡的热量。寡糖的生理活性,更受到重视。
壳寡糖是壳聚糖降解的产物,它们的聚合度一般在20个单糖以下。研究和开发壳寡糖具有特殊的意义。
壳寡糖以其原料的丰富和多样性见长,这是其他任何一种寡糖无法与之相比的。甲壳素的生物质量仅次于纤维素,作为可再生资源,每年可获得量大于亿吨,而且来源丰富,除了最为常见的虾和蟹外,已经利用的还有酵母等真菌和蚕蛹。一些可以饲养的昆虫,例如蝗虫,也有可能作为可利用的甲壳素的原材料。为此,甲壳素、壳聚糖和壳寡糖完全是一个可持续发展的生物工程产业。
绝大多数寡糖是中性分子,另有一些是酸性寡糖,例如寡聚半乳糖醛酸和肝素的片段。而只有壳寡糖是目前仅知的唯一碱性寡糖。不论是细菌表面还是动物细胞表面几乎都是酸性的环境。就这点而言,壳寡糖可以说是非常具有“个性”的。
另外,在自然界中存在着一些与甲壳素及其片段几丁寡糖特异地结合的凝集素。在聚合度较高(比如说聚合度为10个单糖)的壳寡糖中如果存在一些几丁三糖,其表现的生物学活性更强,这可能是几丁三糖和有关凝集素相互作用所致。
在自然界存在诸多不同种类的寡糖中,壳寡糖具有极其特殊的结构和功能。自然界中壳寡糖是如何形成的?科学家有什么方法可以大量制备获得?与其他寡糖相比,壳寡糖有哪些特点?为什么会对人体健康有诸多的影响?在日常生活中又有哪些用途?这一系列的问题将在以后连载中逐一介绍。

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