D (+) - trehaloza dihidrataje stabilen ne -redukcijski disaharid, sestavljen iz dveh molekul glukoze v alfa, sestavljen iz 1,1 - glikozidnih vezi. Prvotno izvlečeno iz gliv Ergot v rži, pozneje je bilo ugotovljeno, da je v živalih, rastlinah in mikroorganizmih v naravi široko prisoten, zlasti pri glivah, algah, mahovih in nevretenčarjih z visokimi nivoji. Molekularna formula C12H22O11 · 2H2O, CAS 6138-23-4, je beli kristal, ena molekula D (+)-trehaloza dihidrata pa vsebuje dve molekuli kristalne vode. Topna je v vodi, ledeni ocetni kislini in vročem etanolu, vendar netopna v etru in acetonu. Ko se segreje na 130 stopinj, Trehalose izgubi kristalno vodo in postane amorfna. Na ogromnem področju biokemije imajo ogljikovi hidrati ključno vlogo kot bistveni viri energije in strukturne sestavine življenjskih dejavnosti. Med njimi je ta na videz navadna, a skrivnostna spojina s svojimi edinstvenimi lastnostmi in funkcijami pokazala široko paleto možnosti uporabe v znanstvenih raziskavah, živilski industriji in celo farmacevtskih področjih.
|
Kemična formula |
C12H26O13 |
|
Natančna masa |
378.14 |
|
Molekularna teža |
378.33 |
|
m/z |
378.14 (100.0%), 379.14 (13.0%), 380.14 (2.7%) |
|
Elementarna analiza |
C, 38.10; H, 6.93; O, 54.98 |
|
|
|
D (+) - trehaloza dihidrata, Kemično znana kot - d - glucopyranosil - (1 → 1) - - d - 1-glikozidnih vezi. Njegova molekularna formula je običajno C12H22O11 · 2H2O, z molekulsko maso približno 342,30 (nekateri podatki kažejo tudi kot 378,3, morda zaradi razlik v načinu izračuna vsebnosti vlage v različnih podatkih). Ima stabilno molekularno strukturo in lahko zaščiti druge biomolekule v organizmu pred poškodbami v ekstremnih pogojih, kot so visoka temperatura, mraz, suhost, visok osmotski tlak itd. Zaradi tega značilnosti jo označuje kot "sladkor življenja".
(1) Celična membrana in zaščita biomolekul: V naravi lahko mnogi organizmi preživijo v ekstremnih okoljih, predvsem zaradi kopičenja d - (+) - trehaloze v telesu. Učinkovito lahko zaščiti biološke makromolekule, kot so celične membrane, beljakovine in DNK pred poškodbami, in je eden od pomembnih mehanizmov za organizme, ki se lahko spopadejo s stisko. Ta zaščitni mehanizem naredi d - (+) - trehalose v biomedicinskem polju široke možnosti uporabe.
(2) Krvni proizvodi in zaščita cepiva: v medicini se uspešno uporablja kot stabilizator za bioaktivne snovi, kot so krvni proizvodi, cepiva in celična tkiva. To ne samo da podaljša čas skladiščenja pri sobni temperaturi, ampak tudi preprečuje onesnaženje krvi. Medtem se kot zamrznitev - zaščita sušenja se pogosto uporablja tudi v bioloških izdelkih. V primerjavi s saharozo lahko zagotovi boljšo zaščito za beljakovine.
(3) Snov za rezervo energije: Čeprav trehaloza ni glavni vir energije, služi kot snov za rezervo energije v nekaterih organizmih, kot so nekatere glive in žuželke, in jo je mogoče hitro razčleniti na glukozo za oskrbo z energijo med pomanjkanjem hrane. Ta značilnost ima potencialno vrednost uporabe na področju kmetijstva in vrtnarstva. Z brizganjem ali namakanjem se lahko odpornost na sušo, odpornost na mraz in odpornost na bolezni pridelkov znatno izboljša.
(4) Izboljšanje telesne odpornosti: Nedavne študije so pokazale, da ima d - (+) - trehaloza tudi funkcijo uravnavanja imunskih odzivov, povečanje telesne odpornosti na patogene, spodbujanje celjenja ran in prikazuje potencialno vrednost na področju medicine. Ta imunski regulativni učinek je lahko povezan z njegovo sposobnostjo zaščite imunskih celic pred poškodbami.
(1) Slaščica in kalorije: Kot naravno sladilo ima zmerno sladkost, nizke kalorije in ne bo povzročil ostrih nihanj krvnega sladkorja. Je idealna izbira za bolnike s sladkorno boleznijo in ljudi, ki zasledujejo zdravo prehrano.
(2) Peki in bomboni: odlična vlažilna in stabilnost naredijoD (+) - trehaloza dihidrataVse bolj se uporablja v pekovskih izdelkih, bombonih, pijačah in drugih poljih.
(3) kapljice za oči in ohranjanje cepiva: dodajanje trehaloze kapljice za oči lahko učinkovito zaščiti celice roženice in zmanjša draženje zdravil; Pri ohranjanju cepiva lahko trehaloza znatno poveča stabilnost in učinkovitost cepiv.
3. Uporaba v kozmetični industriji
(1) Vlažilna funkcija: vlažilna funkcija trehaloze je pomembna sestavina v visoki - končni kozmetiki. Učinkovito se lahko zaklene v vlago kože, zmanjšuje zunanjo škodo na okolju na koži in spodbuja zdravje kože.
(2) Popravilo antioksidantov in kožne pregrade: Trehalose poleg vlažilne funkcije ima tudi antioksidantne in kožne pregrade. Te značilnosti imajo trehalozo široke možnosti uporabe v kozmetiki, kot sta staranje proti - in proti občutljivosti.
4. Kmetijske in vrtnarske aplikacije
(1) Odpornost na sušo, odpornost na mraz in odpornost na bolezni: z brizganjem ali namakanjem zdravljenja lahko d - (+) - trehaloza bistveno izboljša odpornost na sušo, odpornost na hladno in odpornost na bolezni. Ta učinek povečanja stresne odpornosti pomaga pri pridelkih ohraniti rast in donos v težkih okoljih.
(2) Ohranjanje cvetov: Glede na ohranjanje cvetov d - (+) - trehaloza kaže tudi velik potencial. Z brizganjem ali namakanjem se lahko obdobje gledanja cvetov podaljša, kar ohranja njihovo svetlost in svežino.
5. Druge aplikacije
(1) Kemične surovine: široko se uporabljajo tudi na področju finih kemikalij. Uporablja se lahko kot kemična surovina za sintezo drugih spojin, ki zagotavlja surovino za proizvodnjo finih kemičnih izdelkov.
(2) Ohranjanje encimov in celičnih membran: lahko ga uporabimo tudi za ohranjanje raziskovalnih bioloških proizvodov, kot so gensko inženirski encimi in drugi encimi, celične membrane, protitelesa, antigene, organele itd. Ti biološki proizvodi imajo pomembno vlogo pri njihovih dejavnostih in njihovi zaščitni učinek.
Obstajajo različne proizvodne metode zaD (+) - trehaloza dihidrata, v glavnem vključno z naravno ekstrakcijo, kemično sintezo in biotransformacijo.
Vir surovin:
Naravna metoda ekstrakcije predvsem izvleče iz rastlin (na primer alge in morske alge) ali mikroorganizmov (na primer kvas in plesni), bogat s trehalozo. Te surovine so bogate s trehalozo, zaradi česar so idealen vir za pridobivanje trehaloze.
Proces ekstrakcije:
Postopek ekstrakcije običajno vključuje korake, kot so obdelava surovin, ekstrakcija, ločitev in čiščenje. Z vrsto kemijskih reakcij in fizikalnih operacij lahko iz surovin izvlečete visoke - izdelke čistosti.
Prednosti in slabosti:
Naravna metoda ekstrakcije ima prednosti širokega razpona virov surovin in sorazmerno preprost postopek ekstrakcije; Pomanjkljivost je, da je rezultat omejen in da so stroški visoki, zato je težko zadovoljiti potrebe velike proizvodnje -.
Načelo sinteze:
Metoda kemične sinteze neposredno sintetizira snov s kemičnimi sredstvi. Ta metoda uporablja kemične reakcije za pretvorbo substratov, kot je glukoza v trehalozo.
Proces sinteze:
Proces sinteze običajno vključuje korake, kot so izbira substrata, izbira katalizatorja in optimizacija reakcijskih pogojev. S prilagoditvijo reakcijskih pogojev in vrst katalizatorja je mogoče izboljšati učinkovitost sinteze in čistost izdelka.
Prednosti in slabosti:
Prednosti metode kemijske sinteze so visoka učinkovitost in visoka čistost izdelka; Pomanjkljivost je, da lahko uvede škodljive snovi in vpliva na varnost izdelka. Zato je pri uporabi kemične sinteze za proizvodnjo te snovi treba strogo nadzorovati reakcijske pogoje in kakovost izdelka.
Načelo pretvorbe:
Metoda biotransformacije uporablja mikroorganizme ali encime, da katalizira proizvodnjo trehaloze iz substratov, kot je glukoza. Ta metoda uporablja encimski sistem znotraj organizma za katalitične reakcije in ima značilnosti, da je okolju prijazen, varen in učinkovit.
Proces pretvorbe:
Proces pretvorbe običajno vključuje korake, kot so gojenje mikrobov, ekstrakcija encimov, katalitična reakcija itd. Z optimizacijo pogojev mikrobne kulture in encimskih katalitičnih pogojev, lahko izboljšamo učinkovitost pretvorbe in čistost izdelka.
Prednosti in slabosti:
Prednosti metode biotransformacije so zelene, okolju prijazne, varne in učinkovite; Pomanjkljivost je, da so proizvodni stroški razmeroma visoki, kar zahteva zapletene fermentacije in ekstrakcijske procese. Vendar pa je z nenehnim razvojem biotehnologije biotransformacije postopoma postala glavna proizvodna metoda in ima široke možnosti uporabe.
Viri surovin in pred -
ProizvodnjaD (+) - trehaloza dihidratatemelji na utekočinjanju škroba kot osnovnega surovin. Pogosto se uporabljajo obnovljivi viri, kot sta koruzni škrob in kasava škrob. Škrob mora opraviti utekočinjanje: pri visoki temperaturi (90 - 100 stopinj) in kislim pogojem škrobna zrnca absorbirajo vodo, se širijo in razbijajo, ki tvorijo raztopino dekstrina; Nato se encimska hidroliza (kot je -amilaza) izvede za nadaljnjo razgradnjo v oligosaharide, kar zagotavlja primerne podlage za poznejše encimske reakcije.
Osnovni proizvodni postopek: Multi - encim sinergistična kataliza
Sinteza trehaloze se doseže z več - encimsko kaskadno reakcijo. Ključni encimi vključujejo:
Maltotrioza - na osnovi trehaloze sintaze (mtsase)
Ta encim razreže dve glukozni enoti iz ne -, ki zmanjšuje konec maltotrioze, ki tvori trehalozni vmesnik s preostalim oligosaharidom.
Maltotrioza - na osnovi trehaloze hidrolaze (mthase)
Nadaljnja hidrolizira vmesni del, da sprosti prosti trehalozo.
Škrobna glukozidaza (AMG)
Razčleni preostali oligosaharid v glukozo in poveča čistost trehaloze.
Tipičen procesni tok:
Utekočinjena raztopina škroba (DE vrednost 10-15) → Prilagodite pH na 6,0-6,5 → Dodajte mtsazo in mthazo (razmerje 1: 1) → reagirate pri 50-60 stopinj 12-24 ur → toplote do 80 stopinj do inaktiviranih encimov → Dodajte AMG za nadaljnjo reakcijo za 4-6 ur → Dodajte reakcijo in ohladite.
Čiščenje in kristalizacija: od surovega izdelka do visokih - kristalov čistosti
Začetno čiščenje
Aktivirana razgradnja ogljika: odstranite pigmente in organske nečistoče iz reakcijske raztopine.
Ionska izmenjava kromatografija: z nizom kationskih izmenjalnih smol (na primer tip H⁺) in anionske izmenjevalne smole (na primer tip OH⁻), odstrani soli, beljakovine in majhne molekule.
Membranska filtracija: Uporabite ultrafiltracijske membrane (z rezanjem molekulske mase - izklop 10-30 kDa), da se nadaljujete s koncentracijo in odstranjevanje velikih molekul.
Koncentracija in kristalizacija
Koncentracija vakuumskega izhlapevanja: koncentrirajte prečiščeno raztopino vsebnosti morskih alg, večje ali enake 60% (m/v).
Inducirana kristalizacija:
Hladilna kristalizacijska metoda: Počasi ohladimo koncentrirano raztopino do 10-15 stopinj, dodajte semenske kristale (dihidratni mikrokristali morskega alga sladkorja), da sprožite kristalizacijo.
Metoda kristalizacije izhlapevanja: vodo neprekinjeno izhlapete pri 50-60 stopinj, dokler raztopina ne doseže kritične vrednosti prenasičenosti in se naravno kristalizira.
Krmiljenje tipa kristala: Prilagodite temperaturo kristalizacije, hitrost mešanja in semensko dodajanje kristala, da zagotovite tvorbo enakomernih kristalov rombičnega dihidrata (tališče 97 stopinj, ki vsebujejo 2 molekuli kristalne vode).
Centrifugiranje in sušenje
Centrifugalna ločitev: uporabite vodoravno centrifugo (rotacijska hitrost 3000-4000 vrt./min.
Fluidizirano sušenje postelje: kristale posušite v vročem zraku pri 40-50 stopinj, pri čemer nadzira vsebnost vlage manj kot 1,5% (izogibanje dehidraciji za pridobitev brezvodnega sladkorja z morskimi algami).
Pregled in embalaža: ocena z vibriranjem zaslona (velikost mreže 200-400), končni izdelek pa je beli kristalni prah s čistostjo večje ali enake 98%.
Nadzor kakovosti in standardi
Preskušanje čistosti
Visokozmogljiva tekoča kromatografija (HPLC): Amino stolpec uporabite kot stacionarno fazo, acetonitril - voda kot mobilno fazo in zaznajte delež območja vrha morskega alga.
Optični merilnik vrtenja: Določite specifično vrtenje [] ²⁰ᴰ=+199 stopnja (5% vodna raztopina), da potrdite čistost konfiguracije d -.
Nadzor nečistočev
Težke kovine: za odkrivanje svinčeve in arzenske vsebnosti uporabite atomsko absorpcijsko spektrometrijo (AAS) z mejo manjše ali enake 1 mg/kg.
Mikroorganizmi: Preizkusite skupno število bakterij (manj kot ali enako 1000 CFU/g) in patogene bakterije (ki niso zaznavne) v skladu s kitajsko farmakopejo.
Test stabilnosti
Pospešen test: 6 mesecev postavite na 40 stopinj in 75%vlažnost, zaznajte spremembo čistosti (manj kot ali enaka 0,5%) in vsebnost kristalne vode (stabilizirano pri 10-11%).
Tehnološke inovacije in trendi v industriji
Encimska tehnologija imobilizacije
Pritrdite mtsazo in mthazo na magnetne nanodelce ali nosilce smole, da dosežete večkratno uporabo encimov (časi kolesarjenja, večji ali enaki 50 -krat), kar zmanjša stroške proizvodnje.
Neprekinjena proizvodnja
Razvijte membranski bioreaktor (MBR), par encimske katalitične reakcije z ločevanjem membrane, da dosežete neprekinjeno sintezo in čiščenje sladkorja morskih alg, kar poveča učinkovitost proizvodnje za 3 -krat.
Zelena proizvodnja
Za zmanjšanje porabe vodnih virov uporabite organsko topilo - dvojna - fazna kristalizacija; Uporabite metodo mikrobne fermentacije za proizvodnjo encimskih pripravkov, nadomeščanje encimov kemijske sinteze in zmanjšanju emisij ogljika.
Območja aplikacij in tržne možnosti
D (+) - trehaloza dihidratase pogosto uporablja v:
Živilska industrija: kot nizka - sladilo kalorij (s 45% kalorij saharoze) in vlažico se uporablja v pekovskih izdelkih, bombonih in zamrznjenih pijačah.
Biomedical: Kot stabilizator beljakovin (na primer cepiva, zdravila protitelesa) in zamrznjena celica - zaščitno sredstvo za sušenje povečuje stopnjo preživetja bioloških produktov.
Kozmetika: zavira izhlapevanje vlage iz kože Stratum Corneum in se uporablja v visokih - končnih izdelkih za nego kože in izdelkih za zaščito pred soncem.
Po podatkih tržnih raziskovalnih institucij se bo globalna velikost trga trehaloze povečala z letno stopnjo 6,2% in naj bi do leta 2027 presegla 500 milijonov ameriških dolarjev.
Priljubljena oznake: D (+) - Trehalose dihidrat CAS 6138-23-4, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, veleprodajna, nakup, cena, razsuti, za prodajo