海藻糖的特性分析及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

孫常文　李發(fā)財(cái)　龐明利　楊海軍

海藻糖是從淀粉中提取出的非還原性糖，是由兩分子的葡萄糖通過(guò)α-1，1糖苷鍵構(gòu)成的非還原性二糖。當(dāng)生物本身處于高溫、高寒、干燥失水等極其惡劣的環(huán)境中時(shí)，體內(nèi)的海藻糖會(huì)大量增加，以類似保護(hù)膜的形式包裹在細(xì)胞的表面，保護(hù)蛋白質(zhì)分子不會(huì)變性失活，從而對(duì)生物體起到保護(hù)作用。因此海藻糖是一種典型的應(yīng)激代謝產(chǎn)物，具有抗逆的獨(dú)特生物學(xué)特性，以及良好的維持生命體的生命過(guò)程和生物特征的作用。而且其自身性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐熱、耐酸性極強(qiáng)，優(yōu)良的加工性能使其可以廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。

海藻糖的理化性質(zhì)

海藻糖的性狀：海藻糖為白色晶體，含兩個(gè)水分子，易溶于水和熱乙醇中，不溶于乙醚。很難被其他酶水解，只能被特異性的海藻糖酶水解。強(qiáng)酸水解時(shí)會(huì)得到2個(gè)分子的葡萄糖。

海藻糖的甜度和甜質(zhì)：海藻糖的甜度是砂糖的45%。甜味持久溫和，可以與其他甜味劑調(diào)和復(fù)配，改善產(chǎn)品味道，無(wú)不良后味。

防止褐變：海藻糖是非還原性二糖，不發(fā)生美拉德反應(yīng)。在加熱過(guò)程中也不會(huì)與氨基酸、蛋白質(zhì)等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生褐變。適合于須加熱處理或高溫保存的食品、飲料等。

良好的加工穩(wěn)定性：海藻糖具有極強(qiáng)的耐熱耐酸性能，是性質(zhì)很穩(wěn)定的天然雙糖，良好的耐熱耐酸性使海藻糖具有優(yōu)良的食品加工性能。即使在100℃，PH3.5～10.0條件下加熱24小時(shí)也不褪色不分解，保留率高達(dá)99%，可廣泛使用于食品加工行業(yè)。

低吸濕性：海藻糖放置在相對(duì)濕度90%以上的地方超過(guò)1個(gè)月，海藻糖也幾乎不會(huì)吸濕。固體飲料，粉末調(diào)味品、干燥食品等容易吸濕吸潮，導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，將海藻糖應(yīng)用于該類食品中可以降低食品的吸濕性，有效的延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。

玻璃化相變熱：海藻糖有高達(dá)115℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

海藻糖的生理功能

低熱量值：海藻糖是種低熱量的糖，不易被人體消化吸收，可抑制血清，肝臟中的膽固醇積累，所以可以被糖尿病患者食用，不會(huì)引起血糖的升高。

防止淀粉老化：使用海藻糖能夠抑制淀粉的老化，改善產(chǎn)品的品質(zhì)，延長(zhǎng)如年糕、饅頭、餅干、面類、米飯、奶油類，調(diào)味汁和炸餅等食品的保質(zhì)期，尤其在低溫和冷凍條件下，防止淀粉老化的現(xiàn)象更明顯其效果要遠(yuǎn)高于其他糖類。

抑制脂肪酸化：脂肪等脂類物質(zhì)在酸化或受熱分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化物以及揮發(fā)性醛等，會(huì)嚴(yán)重影響食品風(fēng)味，甚至無(wú)法食用。大部分食品都會(huì)含有定的脂肪，抑制脂肪變質(zhì)是保證食品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。海藻糖在此環(huán)節(jié)能發(fā)揮其抑制脂肪變質(zhì)的效果。對(duì)于肉類、油炸類等含有較多脂肪的食品，海藻糖可以起到抑制脂肪酸化，保持食品優(yōu)良的品質(zhì)。

抑制蛋白質(zhì)變性：對(duì)于魚(yú)類，蛋類等含有豐富蛋白質(zhì)的食品，海藻糖可以抑制蛋白質(zhì)的變性，保持該類食品良好的口感。

非致齲齒性：海藻糖不被口腔中變異鏈球菌所利用，不會(huì)產(chǎn)生引起齲齒的酸性物質(zhì)。海藻糖不被齲齒菌所利用的功能與糖醇是相同的（赤蘚糖醇、木糖醇、山梨糖醇等），雖然海藻糖不是糖醇，屬于糖類，但它具有抗齲齒性，與糖醇具有同樣的意義。

矯味作用：海藻糖可以使食品的甜味、成味、酸味等純正的味道得到保留、加強(qiáng)和改善，有利于味道的散發(fā)，使口感更優(yōu)：對(duì)苦味，澀味等不良味道具有掩蓋和減輕的作用。在嬌味作用方面，海藻糖有很突出的特點(diǎn)，如可以減少咖啡、紅茶的苦澀味、改善草藥的腥臭味、減輕牛奶等制品的腥味、降低檸檬汁的酸味等等。

海藻糖的生產(chǎn)方法

從天然植物或藻類中直接提取海藻糖

以傳統(tǒng)工藝制備海藻糖，優(yōu)點(diǎn)是成本較低，步驟相對(duì)簡(jiǎn)單：缺點(diǎn)是能源消耗較大。制備流程：活性干酵母一熱乙醇水溶液攪拌提取→冷卻和離心→取上清液→活性炭脫色→離子交換→超濾→濃縮→結(jié)晶→離心過(guò)濾→干燥→海藻糖成品。

在傳統(tǒng)方式提取海藻糖的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已有新思路來(lái)提高海藻糖的產(chǎn)量。步驟為首先采用微波預(yù)處理破壞酵母細(xì)胞，然后通過(guò)水、乙醇、三氧乙酸提取海藻糖。結(jié)果顯示用微波處理后的酵母細(xì)胞中提取海藻糖的量要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，既能提高提升效率又能節(jié)省成本。

酶促轉(zhuǎn)化法

以葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉等為底物，通過(guò)相應(yīng)的酶作用于底物轉(zhuǎn)換為海藻糖，不同的酶催化控制相應(yīng)的合成環(huán)節(jié)。其中磷酸化酶很不穩(wěn)定，因此很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。而海藻糖生成酶或麥芽糖海藻糖轉(zhuǎn)換酶是目前發(fā)現(xiàn)的有應(yīng)用價(jià)值并適合工業(yè)化生產(chǎn)的酶，轉(zhuǎn)化率在70%以上。麥芽糖苷基海藻糖生成酶和麥芽糖苷基海藻糖水解酶，以及新型葡萄糖轉(zhuǎn)移酶和a-淀粉酶均是適合工業(yè)化生產(chǎn)的酶。

微生物發(fā)酵法

利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)海藻糖周期短，菌種和原料廣泛，而酵母菌和革蘭氏陽(yáng)性菌是生產(chǎn)海藻糖的主要材料。此方法的關(guān)鍵步驟是通過(guò)誘變、細(xì)胞融合、基因重組等方式選育高產(chǎn)的菌株，之后利用高濃度培養(yǎng)基得到含量較高的海藻糖產(chǎn)物。此法涉及菌種篩選、發(fā)酵工藝、后提取等方面的技術(shù)。

利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)海藻糖

利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)海藻糖，將合成海藻糖的基因?qū)肫胀ㄖ参锶缣鸩?、馬鈴薯中，可以在植物成長(zhǎng)過(guò)程中收獲積累大量的海藻糖。

膜法酵母提取海藻糖

膜分離技術(shù)作為新型的分離純化技術(shù)，是以壓力作為推動(dòng)，使各組分物質(zhì)進(jìn)行分離、濃縮的純化方法。膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為分離效率高，能耗小，操作簡(jiǎn)單等。

海藻糖在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

海藻糖是種能夠改善食品風(fēng)味的天然食品添加劑，可應(yīng)用于焙烤制品類食品、糖果類食品、飲料、奶粉、蔬菜汁、風(fēng)味調(diào)料等領(lǐng)域。

海藻糖能夠抑制食品中的不良?xì)馕?，例如魚(yú)類、肉禽類加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生三甲胺，有強(qiáng)烈的腥臭味。使用前加入適量海藻糖可降低三甲胺的生成，掩蓋產(chǎn)生的異味和臭味，另外海藻糖還能夠抑制脂肪酸化、蛋白質(zhì)變性，可以保持此類食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和特定風(fēng)味。

海藻糖可用于生物制品的保存，由于海藻糖具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)等生物大分子的功能并具有保鮮的作用，可以廣泛應(yīng)用于多種生物制品中。海藻糖作為保護(hù)劑、穩(wěn)定劑，在保存藥品及生物制品方面有很強(qiáng)大的功效，如保存疫苗、血液制品、病毒、酶、細(xì)胞、組織器官、單克隆抗體等。

海藻糖應(yīng)用法規(guī)現(xiàn)狀

在美國(guó)，海藻糖于2000年10月獲得FDA授予的GRAS認(rèn)證，并被批準(zhǔn)進(jìn)入美國(guó)食品領(lǐng)域：歐盟于2001年9月批準(zhǔn)海藻糖作為新型食品或食品配料進(jìn)入市場(chǎng)：聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)（JECFA）于2000年11月確認(rèn)不需限制海藻糖的日允許攝入量（ADI）且無(wú)需規(guī)定ADI值，這是對(duì)食品配料安全性的最高評(píng)價(jià)。

中國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2009年11月批準(zhǔn)發(fā)布《海藻糖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 23529-2009）》并正式實(shí)施。

海藻糖功能強(qiáng)大，作為安全、天然的食品及食品原料，海藻糖的應(yīng)用研究正在逐步發(fā)展，應(yīng)用前景極其廣泛。相信在不久的將來(lái)，海藻糖會(huì)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，讓越來(lái)越多的消費(fèi)者受益。