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海藻多糖在医疗方面的研究进展海藻多糖在医疗方面的研究进展摘要：海藻多糖是海藻中的天然生物活性物质，今年来其在医疗方面的研究成为热点。
本文通过总结近些年的研究，归纳出海藻多糖在改善人体免疫力，防止胃黏膜损伤，降血脂，治疗类风湿性关节炎，抵抗癌症等方面的作用，体现出海藻多糖在医疗方面有很大的研究发展前景。
也联系实际情况，发现目前对于海藻多糖的研究还存在的不足之处，对其发展做出假设。
关键词：海藻多糖;类风湿关节炎;抗肿瘤;免疫调节;抗病毒;降血脂作用;胃粘膜损伤The research progress of seaweed polysaccharidesin medical treatmentAbstract: seaweed polysaccharides is a natural biological active substance of seaweed, this year it become the study hotspot in medical treatment. This paper summarizes the research in recent years, summarized out of alga to improve human immunity, prevent gastric mucosa damage, fall hematic fat, the treatment of rheumatoid arthritis, resist cancer and so on, embody out to sea alga has a lot of research and development prospect in medical treatment. Also contact the actual situation, found that at present the study of sea alga still exist deficiencies, make assumptions for its development.Keywords:Seaweed polysaccharides;RA;Anti-tumor;immune regulation;antiviral;hypolipidemic effect;Gastric mucosal injury0 引言我国藻类资源丰富，养殖区域广，产量大，价格低廉，主要有蓝藻、绿藻、红藻和褐藻4 大类。
海藻糖(Trehalose)是一种非还原双糖，由两个葡萄糖分子以α,α1-1糖苷键连接而成的，分子式为C 12H 22O 11·2H 2O ，相对分子量为378.33。
1832年Wiggers 等在黑麦的麦角菌中首次发现了海藻糖。
随后法国化学家Berthelot 在小亚细亚沙漠里一种象鼻虫分泌的糖蜜中也发现了该糖，并将其命名为海藻糖。
海藻糖广泛存在于细菌、酵母菌、霉菌、食用菌、低等植物、昆虫和无脊椎动物等各种生命体中。
另外，在高等植物中也发现了海藻糖的存在[1-2]。
海藻糖的熔点为97℃，甜味较弱(相当于蔗糖甜度的45%)，PH 值稳定，能溶解于水和热醇中，不溶解于乙醚，不能使斐林试剂还原，也不能被α-糖苷酶水解，无毒无害[3]。
海藻糖的非还原性决定了它对酸、碱、高温的稳定性。
此外，海藻糖还具有良好的抗辐射性[4]和防腐蚀性[5]。
由于海基金项目：北京市自然科学基金会资助项目“利用叶绿体基因工程培育耐旱节水的高羊茅草坪草”（5062012）。
第一作者简介：刘占磊，男，1982年出生，硕士，研究方向：菊花遗传育种。
通信地址：100097北京市海淀区板井路北京市农林科学院生物中心308，E-mail ：LZL11603@ 。
通讯作者：吴忠义，男，副研究员，E-mail ：zwu22@ 。
收稿日期：2008-11-10，修回日期：2008-12-16。
海藻糖的应用及其合酶基因TPS 在植物转基因中的研究进展刘占磊1,2，黄丛林2，张秀海2，吴忠义2(1首都师范大学生命科学学院，北京100048；2北京市农林科学院北京农业生物技术研究中心，北京100097)摘要：海藻糖是一种非还原性双糖，具有很高的稳定性和很强的吸水性等性质，能够提高生物体对各种非生物胁迫的抵抗能力。
目前有很多研究表明通过转化海藻糖合酶基因增加体内海藻糖含量可能成为选育作物抗逆品种的新方法。
该文对海藻糖的理化性质、生物学特性及其应用情况作了简要的概述，并介绍了编码酵母海藻糖合酶复合体基因的组成以及各个组成基因的功能，着重阐述了海藻糖合酶基因在植物转基因方面（尤其在提高植物抗逆性）的研究进展。
海藻糖的生产制备及应用前景摘要海藻糖是一种广泛分布于细菌、真菌和动植物体内的双糖，是由两个吡喃环葡萄糖分子以α- 1 ，1 糖苷键连接的非还原性二糖。
从海藻糖的理化性质、海藻糖的长期毒理性实验、生产制备方法、应用研究概况以及应用前景方面做了详细的综述，以期促进这一产业的进一步发展。
关键词海藻糖；生产制备；应用前景海藻糖又称酵母糖，分子式为C12 H22O11·2H2O，是由两个吡喃环葡萄糖分子以α-1，1糖苷键连接的非还原性二糖。
1832年由Wigger从黑麦中首次分离得到海藻糖，之后研究发现海藻糖广泛存在于动植物体和微生物体内。
因海藻糖对生物活性物质具有重要的抗逆保鲜作用，许多生物体在逆境条件下都能通过体内调节增加海藻糖的含量来抵御外界不良的伤害。
此外，海藻糖通过外加式同样能对生物体和生物大分子起着良好的非特异性保护作用。
因此，海藻糖在食品、生物学、医药、农业、保健品、化妆品等方面具有广阔的市场前景。
而且它是一种极好的干燥剂和保鲜剂，同时也是一种新型功能性低聚糖。
故在果蔬防腐、保鲜方面又多了一渠道。
特别是一些干燥食品在复水后如果添加海藻糖仍能保持其原有形状、色泽、口味、组织和维生素。
海藻糖正是因其独特的生物学特性而倍受关注，成为当今国际研究和开发的热点[1]。
1海藻糖的理化性质海藻糖的熔点97.0℃，溶解度为68.9g/100g H2O（25℃），它的甜度相当于蔗糖甜度的45%，在RH90%以下，无吸湿性。
由于它不具有还原性，因此对热和酸都具有非常好的稳定性。
在加热过程中不易发生美拉德反应，在pH值为3.5～10.0范围的溶液中，于100℃保持24h，分解率仅为1%。
海藻糖几乎不能被一般的酶所分解，只有少数特异性的海藻糖酶才能水解海藻糖。
无水结晶海藻糖具有很强的吸水性，如遇含水物质，能有效地吸收该物质中的水分子，自身成为含水结晶海藻糖。
因此，无水结晶海藻糖是一种理想的热敏性物质脱水剂。
2024年海藻糖市场发展现状1. 引言海藻糖是一种天然的甜味剂，被广泛应用于食品和饮料领域。
它具有低卡路里、高甜度和良好的稳定性等特点，在消费者中越来越受欢迎。
本文将对海藻糖市场的发展现状进行分析和探讨。
2. 市场规模近年来，海藻糖市场呈现出迅猛增长的态势。
据市场研究报告显示，全球海藻糖市场规模从2015年的X亿美元增长到2020年的X亿美元，年均复合增长率为X%。
其中，亚太地区是海藻糖市场的主要消费地区，占据了全球市场份额的X%。
3. 市场驱动因素海藻糖市场的增长受到多个因素的驱动。
首先，健康意识的提高是海藻糖市场增长的重要原因之一。
消费者对于健康食品的需求不断增加，海藻糖作为一种天然甜味剂，受到了更多人的选择和青睐。
其次，海藻糖的广泛应用也推动了市场的发展。
海藻糖不仅可以用于食品和饮料制造，还可以用于药品、口腔护理产品、化妆品等领域，应用范围广泛，市场需求量大。
另外，科技进步也推动了海藻糖市场的发展。
生产海藻糖的技术不断创新，提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本，进一步推动了市场的发展。
4. 市场挑战虽然海藻糖市场存在巨大的发展潜力，但也面临一些挑战。
首先，竞争日益激烈。
海藻糖市场的竞争日趋激烈，市场上出现了越来越多的海藻糖品牌，消费者的选择范围变得更加广泛，品牌之间的竞争压力不断增加。
其次，市场监管不健全。
由于海藻糖市场的新兴性和多样性，相关规范和标准尚未完全成熟，在市场监管方面存在一定的不足。
另外，产品质量参差不齐也是市场的一个难题。
一些低质量、劣质的海藻糖产品存在于市场上，给行业的发展带来一定的负面影响。
5. 市场前景尽管海藻糖市场面临一些挑战，但其市场前景依然广阔。
首先，随着消费者对健康食品需求的增加，海藻糖市场有望继续保持较高的增长率。
其次，海藻糖的独特优势将推动其在更多领域的应用。
随着科技的进步和创新，海藻糖有望在医药、化妆品、口腔护理等领域得到更广泛的应用，进一步推动市场的发展。
海藻糖的开发应用及研究摘要：海藻糖（Trehalose）是一种安全、可靠的21世纪新型天然糖类。
广泛应用于生物学、食品、医药、化妆品等行业。
本文主要对其理化性质、生物学特性、应用前景、提取方法等方面进行综述。
关键词：海藻糖生物学特性提取应用海藻糖又称酵母糖,是由两个吡喃环葡萄糖分子以a- 1, 1 糖苷键连接的非还原性二糖。
科学家们发现，沙漠植物卷叶柏在干旱时几近枯死，遇水后却又可以奇迹般复活；高山植物复活草能够耐过冰雪严寒；一些昆虫在高寒、高温和干燥失水等条件下不冻结、不干死，就是它们体内的海藻糖创造的生命奇迹。
海藻糖因此在科学界素有“生命之糖”的美誉。
国际权威的《自然》杂志曾在2000年7月发表了对海藻糖进行评价的专文，文中指出：“对许多生命体而言，海藻糖的有与无，意味着生命或者死亡”。
1832年, Wigger从黑麦中首次分离得到海藻糖,之后研究发现海藻糖广泛存在于动植物体和微生物体内,如磨菇、海带、面包酵母等。
它的分子式为C12H22O11。
因海藻糖对生物活性物质具有重要的抗逆保鲜作用,许多生物体在逆境(如脱水、干旱、高温、冷冻、高渗透压及有毒试剂等)条件下都能通过体内调节增加海藻糖的含量来抵御外界不良的伤害。
此外,海藻糖通过外加式同样能对生物体和生物大分子起着良好的非特异性保护作用。
因此, 海藻糖在生物学、医药、食品、农业、保健品、化妆品等方面具有广阔的市场前景。
1、海藻糖的性质1.1海藻糖的结构海藻糖是一种由两个葡萄糖分子通过半缩醛羟基以a-1，1糖苷键结合的非还原性双糖。
它有(a，a)、(a，p)、(p，p)三种光学异构体，天然存在的海藻糖一般为(a，a)型，分子式为1．2 海藻糖的理化性质海藻糖是白色晶体，带有两分子结晶水，能溶于水、冰醋酸和热乙醇中，不溶于乙醚、丙酮。
海藻糖的理化性质非常稳定，不能使斐林试剂还原，也不能被a-糖苷酶水解，但在强酸条件下能被水解为两个葡萄糖分子[1]。
《自然》子刊：科学家发现海藻糖新用处！激活巨噬细胞，治疗动脉粥样硬化科学大发现然而，平时的高脂饮食、久坐、抽烟喝酒等等都在无声无息的引诱着AS的形成，一旦发生了怎么办？只能吃吃药、搭搭桥或是放放支架了。
动脉粥样硬化阻塞血管示意图那除此之外科学家们就没有更好的办法了吗？最近，华盛顿大学医学院的研究人员给出了一个简单又可行的新办法——用一种天然糖类海藻糖来“刺激”巨噬细胞，让它们“重振雄风”，吞噬动脉内的粥样斑块！他们的研究发表在了《自然通讯》杂志上[1]。
大家可能会疑惑，为什么说是“重振雄风”呢？这就要说到巨噬细胞的“本职工作”了。
巨噬细胞本是负责清除畸形蛋白、过量脂质和失去功能的细胞器等等“废物”的免疫细胞，吞掉粥样斑块也算是它的分内之事，然而事实并不像我们想象中那么顺利。
在AS初期，巨噬细胞会被募集到斑块周围，吸收斑块中的脂质，然后通过细胞内的“自噬”作用“消化”掉，延缓AS的进展。
“自噬”是由细胞内的一个细胞器——溶酶体完成的，溶酶体中含有几十种水解酶，它相当于一个“垃圾处理点”，负责“废物”的回收和分解。
细胞中的溶酶体然而随着不断的吞噬，巨噬细胞内脂质增多，巨噬细胞的自噬作用逐渐不“起效”了，就好像“吃撑之后消化不良”一样，巨噬细胞不能再高效的完成吞噬，最终被“撑死”。
没有了巨噬细胞的管制，斑块又可以继续“野蛮生长”。
那么这个“消化不良”的问题出在了哪里？有研究人员发现，自噬过程中的两个蛋白——LC3和p62似乎对此很重要，LC3的水平与自噬过程的进展有关，而p62的水平则与自噬的停滞和功能失调有关[2]，于是，在新的研究中，研究人员首先对它们两个的作用进行了验证。
通过小鼠的体内实验和从手术中获取的人粥样斑块的体外实验，研究人员确定，在几个可能因素中，p62蛋白的积聚正是自噬功能出现问题，推动AS发展的原因所在。
如何解决这个捣乱的蛋白呢？我们的海藻糖就派上用场了！海藻糖是一种天然糖类，在海藻、豆类、蘑菇和面包等食物中存在。
48.海藻糖的提取与应用开发（1）项目简介海藻糖是2分子葡萄糖以1，1糖苷键结合的非还原性二糖，不但具有分子结构简单、惰性、无毒、低甜味的特性，而且具有非还原性、保湿性、耐冻性、干燥性等特点，特别是具有非常奇特的生物功能，即在干态下保护细胞膜、蛋白质等生物活性，使物质免遭破坏。
（2）应用范围①食品领域主要作为防腐保鲜剂，如对香蕉、草莓、芒果、鳄梨、苹果等干果泥，甚至炒鸡蛋，复水后仍保持原有的色泽、风味、质地和香气。
在此领域可广泛开发应用。
②医药领域主要作为试剂和诊断药的稳定剂。
用其干燥的抗体、血小板、酶、病毒、淋巴细胞等生物活性物质无需冷冻，复水后均能恢复活力。
可代替血浆作为生物制品的稳定剂。
本品不仅能在常温下保存生物制品，还可防止因血源污染而引起的乙肝、艾滋病等传染性疾病的传播，保证了生物制品的质量和安全性。
③化妆品领域主要是用海藻糖的衍生物，用在护肤品，如洗面奶等化妆品中，具有抑制皮肤干燥的作用，可在唇膏、口腔清凉剂、口腔香味剂等产品中用作甜味剂、橙味改良剂和稳定剂。
另外，无水海藻糖可用于护肤霜等产品中，作为磷脂和酶的脱水剂。
④其他领域应用基因技术，可将转合成海藻糖的基因用于植物中，它不仅可提高植物的抗旱能力，而且能使农作物在收获加工后更新鲜，风味更佳。
用在动物饲料中，可提高其食欲。
（3）开发前景目前，由于市场出售的该品价格为200-300美元/公斤，对它的研究偏重于医学和生物分子学方面。
在日本已相继开发了几条工业化路线，预计价格为50美元/公斤。
我校在该品的提取过程中，采用了新的提取技术，生产成本大大降低。
所以随着进一步研究开发，在食品工业以及其他领域中一定会广泛应用。
（4）经济分析生产总成本6万元/吨，市场销售价 160万元 /吨，利税154万元/吨。
（5）生产规模与投资如果工厂具有厂房、设备与水、电、气供应，建成生产海藻糖的生产线约需投资50至70万元，按年产10吨海藻糖计算，每年获利税1540万元。
2023年海藻糖行业市场发展现状海藻糖作为一种天然甜味剂和功能性食品添加剂，近年来受到越来越多的关注和广泛应用。
对于海藻糖行业来说，其市场发展现状主要体现在以下几个方面：一、市场需求增长迅速随着人们生活水平和健康意识的提高，对于健康食品和天然食品添加剂的需求也越来越强烈。
而海藻糖作为一种天然的甜味剂和功能性食品添加剂，不仅能够增加食品的甜味，还能够调节肠道菌群、增强免疫力等，得到了广泛的市场认可和应用。
据市场研究机构的数据显示，2019年全球海藻糖市场规模已经超过2.5亿美元，而预计到2024年，该市场规模将达到3.6亿美元，年复合增长率为7.6%。
从国内市场角度来看，在食品工业、保健品、化妆品、医药等领域，都有海藻糖的应用需求。
二、海藻糖的应用范围广泛海藻糖除了作为甜味剂和功能性食品添加剂外，还具有其他的应用价值。
例如，海藻糖可以用于制备具有生物活性的磷脂质类化合物，可以用于制备软糖、巧克力、口香糖、饼干、粮食制品等食品的调味、保鲜等。
同时，海藻糖还可以用于医药制品中，如制备生物合成的多糖药物、核糖核酸聚合体等。
三、海藻糖行业面临的挑战尽管海藻糖行业市场前景广阔，但是面临着一些挑战。
首先，国内的海藻糖供应量有限，且销售价格较高，这会对海藻糖在市场上的竞争力造成影响。
其次，由于海藻糖是天然甜味剂，与传统化学合成的甜味剂相比，其甜度较低。
这就要求制造商在食品加工过程中，需要增加海藻糖的使用量，从而增加成本。
此外，海藻糖的生产技术也需要进一步优化和提高。
目前，国内的海藻糖生产企业大多采用传统的酸水解法。
而这种方法生产的海藻糖含有较多的杂质及人造甜味剂，同时也容易造成酸废水的污染。
因此，海藻糖行业需要加强技术创新，推动技术升级，提高产品质量与技术含量。
综上所述，海藻糖行业虽然面临一些挑战，但是在市场需求增长迅速和应用范围广泛的支持下，其未来的市场前景依然广阔。
随着技术的进一步提升和成本的降低，海藻糖行业将迎来更为广阔的发展。
海藻糖的研究进展及其应用前景张树珍(中国热带农业科学院热带作物生物技术国家重点实验室 海口 571101)摘要 综述海藻糖的理化性质、来源、相关的酶及其对生物分子的保护特性、作用机理和可能的应用前景。
关键词 海藻糖 理化性质 作用机理1 海藻糖的理化性质及来源海藻糖(Trehalose)是一种稳定的非还原性双糖,它由两个吡喃环葡萄糖分子与1,1糖苷键连结而成[1]。
在理论上它存在三种不同的正位异构体(Anomers),即α,α-海藻糖(又叫蘑菇糖,Mycose),α,β-海藻糖(新海藻糖,Neotr ehalose),β,β-海藻糖(异海藻糖,Isotrehalose)。
海藻糖可以几种固体形式存在,最常见的是二水化合物,熔点达97℃,将其加热至130℃,其失去结晶水,成为无水结晶体时,熔点可达214～216℃。
其水溶液性质稳定,无色无嗅,口感略带甜味,它不会焦糖化[2]。
海藻糖的理化性质十分稳定,不能使斐林试剂还原,也不能被α-糖苷酶水解,但在强酸条件下能被水解为两个葡萄糖分子。
海藻糖的某些理化性质如下[3]:①熔点:含结晶水的为97.0℃,不含结晶水的为214～216℃。
②溶解热:含结晶水的为57.8kJ mol,不含结晶水的为53.4kJ mol。
③甜度:相当于蔗糖的45%。
④溶解度:10℃时为55.3,50℃时为140.1,90℃时为602.9。
⑤稳定性:a.pH稳定性:在pH3.5、100℃、24h条件下,99%残存。
b.热稳定性: (水中)120℃、90min,褐变。
c.热稳定性: (含蛋白质溶液)沸水、90min,褐变。
d.水溶液保存期:在37℃下可保存12个月。
海藻糖最初是从生活在沙膜中的一种甲虫蛹中分离得到,后来发现它存在于低等维管植物、藻类、细菌、真菌、酵母、昆虫及无脊椎动物中。
近年来还发现人体的肾脏也存在海藻糖,其中磨菇中海藻糖比较丰富,占其干重的11%～17%,所以海藻糖又称作蘑菇糖[4]。
2 生物体中海藻糖的代谢及其有关的酶在不同的生物体中海藻糖具有不同的代谢途径,其相应的酶及作用的底物也不相同。
目前把海藻糖的代谢途径分为如下几类。
2.1 通过海藻糖-6-磷酸合酶和海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶合成海藻糖大肠杆菌(Esc herichia coli)和酿酒酵母(Sacchar omyces cerevisiae)其海藻糖的合成均通过海藻糖-6-磷酸合酶和海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶催化,合成途径为:第6卷第3期 华南热带农业大学学报 2000年9月 Vol.6No.3 JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TROPICAL AG RICULTURE Sept.2000 UDP-葡萄糖6-磷酸葡萄糖海藻糖-6-磷酸合酶6-磷酸海藻糖海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶海藻糖在大肠杆菌中此二酶的基因已被克隆[5]。
它们构成一个操纵子OtsB A(OtsA编码海藻糖-6-磷酸合酶,OtsB编码海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶)。
荷兰植物生物技术公司把OtsBA导入甜菜、马铃薯中,在获得大量廉价的海藻糖的同时,增强了植物的抗旱性和抗寒性[6]。
而在酿酒酵母中此二酶由三个肽链组成,相应的基因也已被克隆[7]。
其中TPS1基因编码海藻糖-6-磷酸合酶、TPS2基因编码海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶、TPS3基因编码的蛋白有利于复合体的聚集。
三个蛋白基因都含有GAANNTTC和C4T热休克单元,这是热诱导提高酶活性的遗传基础[8]。
美国科罗拉多医科大学已把酵母菌的TPS1基因转入烟草,并获得具抗旱性的转基因植株[9,10]。
2.2 通过海藻糖合酶与葡萄糖为底物合成海藻糖在担子菌(basidiomycete)灰树花(grifola frandosa)中,海藻糖是由海藻糖合酶(Tsase)催化合成,合成途径[11]为:D-葡萄糖α-D-葡萄糖-1-磷酸海藻糖合酶海藻糖其中合成代谢大于分解代谢,海藻糖合酶基因已被克隆[12,13],作者已把海藻糖合酶基因导入甘蔗,经PCR-Southern分析表明海藻糖合酶基因已整合进甘蔗的基因组,进一步的遗传分析及抗旱性分析正在进行。
2.3 通过海藻糖合酶以麦芽糖为底物合成海藻糖脂肪杆菌(pimelobacter sp)R48和恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)H262以及一些嗜热菌(Ther mus)菌株中,发现了一个新酶———海藻糖合酶(tnehalose synthase),它能将麦芽糖转化为海藻糖,其合成途径为:麦芽糖海藻糖合酶海藻糖,其中合成代谢大于分解代谢,其作用底物非常专一,只作用于麦芽糖[14]。
2.4 通过海藻糖磷酸化酶合成海藻糖海藻糖磷酸化酶(trehalose phosphor y-lase)存在于Euglena gracilis,Flammulina velu-tipes,Bradyr hicobium japonicium中,催化下列可逆的反应[14]:海藻糖+Pi 海藻糖磷酸化酶β-葡萄糖-1-磷酸+葡萄糖2.5 通过糖基转移酶和淀粉酶合成海藻糖在嗜超高温古细菌———硫矿硫化叶菌(sulfolobus solfataricus)KM1中存在一种新型的葡糖基转移酶和一种淀粉酶[15],合成途径是:23第3期 张树珍: 海藻糖的研究进展及其应用前景 淀粉(或麦芽寡糖)糖基转移酶α-1,1葡糖基海藻糖淀粉酶海藻糖2.6 通过麦芽寡糖基海藻糖合酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶合成海藻糖麦芽寡糖基海藻糖合酶(Maltooligosyl-trehalose synthase,T re Y)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltooligosyltr ehalose tr ehalohydrolase, Tr e Z)是在节杆菌Arthrobacter sp.Q36中发现的两个新酶,也存在于Brevibacterium hel-volum,Micrococcus roseus,sulfolobus acidocal-darium等菌中,此二酶的基因已被克隆。
Tre Y和TreZ构成一个操纵子,并有一个核苷酸重叠[16]。
其合成途径为:麦芽糊精麦芽寡糖基海藻糖合酶麦芽寡糖基海藻糖麦芽寡糖基海藻糖水解酶海藻糖 自然界中存在多种海藻糖合成途径,随着研究的不断深入,有关酶基因将进一步被克隆和利用。
3 胁迫环境条件下,机体细胞内海藻糖含量的变化自然界中存在着一类隐生生物(hidden life),这类生物在极端干燥的条件下,可将体内99%的水脱去而不死亡,仍能以一种极低新陈代谢或停止生命活动的状态生存下来,若重新给予水份时,又能回复到正常的生命活动状态。
其奥秘就在于它们的细胞中含有大量的海藻糖。
例如面包中的酵母菌,念珠菌属的地木耳,其标本保存85年后,只要给予一定的水份仍能复活;以抗旱而闻名的沙膜旱生植物膜叶卷柏,在吸水后植物枯黄卷缩的部分可以迅速张开,并重新变为绿色,外观上与正常植物无区别[17]。
海藻糖的这种奇妙功效在于它具有保存生物活力的特殊能力,使生物体在许多异常的情况下,如高温,脱水和冷冻时仍保持细胞内湿润,防止细胞因失水而造成细胞内养分损失,从而使这些生物处于无水生活状态。
3.1 热休克(heat shock)酵母内海藻糖的积累随温度的升高而增加,在适当温度下,用葡萄糖作碳源,细胞处于指数生长期,胞内几乎找不到海藻糖。
如果加温,随着温度的升高,海藻糖含量也随之增加。
这是由于海藻糖-6-磷酸合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)和海藻糖6-磷酸磷酸酯酶活性随温度升高而增加,从而导致胞内海藻糖积累的增加[18]。
研究还表明,酵母这种抗热休克效应除与海藻糖有关外,还与一种热休克蛋白(Hsp-104)有关,它们相互协同在高温下起着保护细胞的作用。
海藻糖和Hsp-104具有特殊的生物化学功能,海藻糖作为稳定蛋白的热保护剂,防止热失活。
而Hsp -104通过难溶的凝聚体增溶来修补破坏的蛋白质。
这两种功能在热休克反应中互相协调,共同作用,从而使酵母细胞能在高温下生存[19]。
3.2 低温胁迫(cold stress)海藻糖的积累与低温下生存的关系是24 华南热带农业大学学报 第6卷通过对昆虫的研究得出的,如一些耐冻的昆虫,即使在-85℃条件下仍能生存。
在这种情况下,海藻糖是生物合成的低温保护剂,其保护作用是通过降低冰的熔点实现的[20]。
3.3 干燥胁迫(desiccation stress)细胞脱水干燥也涉及几个胁迫因子,如室温下干燥细胞要受到渗透压胁迫因子的影响;高温下干燥,涉及热和渗透压等因子,酵母胞内海藻糖积累与其耐干燥能力具有一致的关系。
而一些孢子即使“完全脱水”其活力仍不丧失[21]。
许多低等生物,其对抗胁迫环境也是靠海藻糖。
细胞内海藻糖的含量与细胞对逆境的耐受程度平行增减,它在细胞中是一种典型的应激代谢物,一种优良的渗透调节剂,它使得生物体具有抗旱、抗寒、抗冻等生物特性。
4 海藻糖对生物分子的保护作用及可能的作用机制海藻糖对生物分子有特殊的保护作用,它能使许多生物在异常条件下,如高温、脱水和冷冻时仍保持原活性,所以海藻糖对脱水干燥的生命物质有明显的保护作用。
4.1 海藻糖对生物膜的保护作用膜表面结合水的存在对膜的稳定及保持完整有着重要作用。
正常的情况下,膜表面都存在大量的结合水,例如PC脂质体,通常每一磷脂头部都结合10～15个水分子。
结合水的存在使膜表面能降低,且使膜与膜间的紧密接触———膜融合的第一步不能实现。
但一旦失去结合水,膜结构将发生一系列变化,出现诸如磷脂相变温度升高[22],磷脂侧向相分离[23],膜脂缺陷及形成非双层相[24]等等,从而使膜通透性增高乃至产生膜融合。
海藻糖或其它糖类(甘露糖,葡萄糖等)由于拥有许多羟基,则能够替代水和磷脂头部发生氢键结合,从而取代失去的结合水,维持着膜表面“水化”状态。
如Crowe等从兔肌肉分离得到的肌浆网,在不存在海藻糖条件下进行干燥时,其形态发生改变,再水化时,其转运钙的功能明显丧失,然而,当存在一定浓度的海藻糖时(相当于无水生活体内的浓度),在干燥过程中,形态几乎不受损害,再水化时,转运钙的能力可恢复到原有水平[25]。
用其它生物膜作实验也得到类似的结果。
曾科等研究发现海藻糖对聚乙二醇诱导的脂质体融合具有抑制作用[26]。
童济等发现存在海藻糖时,包载抗肿瘤药物的阿糖胞苷和阿霉素的脂质体,在经干燥,再水化后,其原有的内含物80%以上被保留下来,比无海藻糖存在时增加4倍以上[27]。
海藻糖能稳定脂质体的结构,在干燥状态下亦保持其结构的完整性,这便于脂质体的贮存,包装和运输,有利于脂质体在制药工业上的应用。
