當前位置:首頁> 產品論壇

寡糖的生產狀況與功能

時間:2016-03-10 13:31:54

自然界許多生物體中存在著各種寡糖,如大豆中的棉子糖、洋蔥中的果寡糖及人乳汁中存在的多種寡糖等。此外,自然界存在的各種多糖經特定的生物降解或化學降解后,可以得到各種結構不同、聚合度不同及生物活性不同的寡糖鏈。如此構成了自然界多種不同功能的活性寡糖化合物。近年的研究表明,無論是在基本的生命過程中,還是在疾病的發生和發展中(如炎癥及自身免疫疾病、老化、癌細胞異常增殖及轉移、病原體感染、植物與病原菌相互作用等),都涉及寡糖鏈的參與,糖鏈在這些生命和疾病過程中起著特異的識別和調控的作用。國際上糖生物工程產業正成為應用于醫藥、食品、飼料、農業各領域的重要產業。

近年來,功能性寡糖的開發已成為國際生物技術領域的重要課題和研究熱點。它的開發依賴于新酶種、新菌種及新的酶工藝的應用?;瘜W合成方法會慢慢淡出,生物技術手段,其中包括生物制造及酶工程技術會變得越來越重要,而酶法合成、酶法降解等酶工程手段已成為寡糖開發的重點。

在國際上,寡糖產業作為一個重要的生物技術產業,市場化品種已有20多種,正在研發的品種有近百種,年產量10多萬噸,并催生了300多億美元的功能食品市場及100多億美元的功能飼料市場,而且每年仍以10%的速度增長,有幾個品種年產量已達幾千噸甚至萬噸以上。日本目前寡糖年產量近4萬噸,產量最大的是異麥芽寡糖,超過1萬噸,其次為果寡糖和半乳寡糖。歐洲產量最大的是菊苣制取的果寡糖,其次是以乳糖為原料制取的半乳寡糖。

我國對功能性寡糖的研發已有10年之久,取得了不少研究和開發成果,目前能實現規?;a的主要產品有異麥芽寡糖、果寡糖、大豆寡糖、異麥芽酮糖、殼寡糖、甘露寡糖、半乳寡糖、木寡糖、乳果寡糖和海藻糖等。與此同時,科學家對殼寡糖、褐藻寡糖、甘露寡糖、肝素寡糖等進行了抗腫瘤、抗病毒、抑菌等功能的研究;對應用于寡糖開發和生產的幾丁質酶、甘露聚糖酶、肝素酶、海藻多糖酶、唾液酸酶等,進行了從基因結構、純化、特性到寡糖生成的研究;開發了十幾種有特殊功能的寡糖物質及寡糖的衍生物等,其中有些產品已進行中試研究。

寡糖并不能被人體的胃酸破壞,也無法被人體消化酶分解。但它可以被腸中的細菌發酵利用,轉換成短鏈脂肪酸及乳酸。隨著結腸內發酵方式與吸收狀態的不同,這些無法直接吸收、卻能發酵的碳水化合物,每克約可產生0大卡~2.5大卡的熱量。寡糖的生理活性,更受到重視。

殼寡糖是殼聚糖降解的產物,它們的聚合度一般在20個單糖以下。研究和開發殼寡糖具有特殊的意義。

殼寡糖以其原料的豐富和多樣性見長,這是其他任何一種寡糖無法與之相比的。甲殼素的生物質量僅次于纖維素,作為可再生資源,每年可獲得量大于億噸,而且來源豐富,除了最為常見的蝦和蟹外,已經利用的還有酵母等真菌和蠶蛹。一些可以飼養的昆蟲,例如蝗蟲,也有可能作為可利用的甲殼素的原材料。為此,甲殼素、殼聚糖和殼寡糖完全是一個可持續發展的生物工程產業。

絕大多數寡糖是中性分子,另有一些是酸性寡糖,例如寡聚半乳糖醛酸和肝素的片段。而只有殼寡糖是目前僅知的唯一堿性寡糖。不論是細菌表面還是動物細胞表面幾乎都是酸性的環境。就這點而言,殼寡糖可以說是非常具有“個性”的。

另外,在自然界中存在著一些與甲殼素及其片段幾丁寡糖特異地結合的凝集素。在聚合度較高(比如說聚合度為10個單糖)的殼寡糖中如果存在一些幾丁三糖,其表現的生物學活性更強,這可能是幾丁三糖和有關凝集素相互作用所致。

在自然界存在諸多不同種類的寡糖中,殼寡糖具有極其特殊的結構和功能。自然界中殼寡糖是如何形成的?科學家有什么方法可以大量制備獲得?與其他寡糖相比,殼寡糖有哪些特點?為什么會對人體健康有諸多的影響?在日常生活中又有哪些用途?這一系列的問題將在以后連載中逐一介紹。