该海藻糖是由两个葡萄糖α-d-发现在许多昆虫,真菌和微生物的二糖,但不能由脊椎动物来合成。像蔗糖一样,它是一种非还原性的二糖,可以形成简单的晶体。
海藻糖是一种几乎没有甜味的碳水化合物,非常易溶于水,并被用作能源,并在许多昆虫中形成了几丁质外骨骼。它是合成各种昆虫和微生物的细胞膜的一部分。
海沃氏在海藻糖中的表现(来源:Fvasconcellos 18:56,2007年4月17日(UTC)通过Wikimedia Commons)
在食品工业中用作稳定剂和保湿剂。它作为甘蔗切开后形成的产品存在于甘蔗汁中,并且对加热和对酸性介质特别稳定。
在人的肠中,由于海藻糖酶(存在于小肠的绒毛中),海藻糖被分解成葡萄糖,并与钠一起被吸收。海藻糖酶的缺乏会导致对蘑菇的不耐受。
特征与结构
维格斯首先在1832年将海藻糖描述为一种有毒真菌“黑麦麦角”(Claviceps purpurea)中存在的一种未知糖。
后来,Berthelot在名为Larinus Maculata(通常称为海藻)的甲虫的茧中发现了它。因此,海藻糖这个名字就起源了。
海藻糖(α-D-吡喃葡萄糖基α-D-吡喃葡糖苷)是一种非还原性二糖,其中两个D-葡萄糖残基通过异头氢相互连接。海藻糖广泛分布于植物,酵母,昆虫,真菌和细菌中,但在脊椎动物中未发现。
昆虫外骨骼中的几丁质是由UDP-N-乙酰基葡萄糖胺通过被称为几丁质合成酶的糖基转移酶的作用而形成的。在昆虫中,UDP-N-乙酰基-葡萄糖胺是从海藻糖合成的。
生物合成
海藻糖生物合成有五种主要途径,其中三种是最常见的途径。
第一种描述于酵母中,涉及UDP-葡萄糖和6-磷酸葡萄糖通过葡糖基转移酶海藻糖6-磷酸合成酶的缩合,生成海藻糖6-磷酸并通过海藻糖6-磷酸磷酸酶水解磷酸酯。
第二种途径是皮毛杆菌属物种中的首次描述,涉及麦芽糖向海藻糖的转化,海藻糖合成酶(一种转葡糖苷酶)催化了该反应。
第三种途径已经在原核生物的不同属中进行了描述,并且涉及通过一系列酶的作用产生麦芽糖的麦芽寡糖末端麦芽糖残基的异构化和水解。
虽然大多数生物仅使用这些途径中的一种进行海藻糖形成,但分枝杆菌和棒状杆菌使用所有这三种途径进行海藻糖合成。
海藻糖被称为海藻糖的葡糖苷水解酶水解。尽管脊椎动物不合成海藻糖,但海藻糖在摄入时会在肠道中获得并被海藻糖水解。
在工业上,海藻糖是由玉米淀粉底物通过麦芽糖杆菌的麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖羟化酶酶促合成的。
特征
对于海藻糖已经描述了三种基本的生物学功能。
1-作为碳和能源的来源。
2-作为应力保护剂(干旱,土壤盐渍化,热和氧化应力)。
3-作为植物新陈代谢的信号或调节分子。
与其他糖相比,海藻糖具有更大的稳定膜和蛋白质以防脱水的能力。此外,海藻糖还可以保护细胞免受氧化和热量胁迫。
即使某些生物失去了高达90%的水分,它们也可以生存,而且这种能力在许多情况下与大量海藻糖的产生有关。
例如,在缓慢脱水下,线虫Aphhelenchus avenae将其干重的20%以上转化为海藻糖,其存活与该糖的合成有关。
海藻糖充当细胞膜脂质双层的保护剂的能力似乎与其独特的结构有关,该结构使膜保持液体。这防止了膜相的融合和分离,因此防止了其破裂和崩解。
由彼此相对的两个糖环形成的蛤型海藻糖(双壳类)的结构构象,可以保护蛋白质和许多酶的活性。海藻糖能够在脱水条件下形成非晶态玻璃状结构。
海藻糖是一种重要的广泛分布的二糖,也是无脊椎动物植物和动物中许多低聚糖结构的一部分。
它是昆虫血淋巴中的主要碳水化合物,在激烈的活动(如飞行)中被迅速消耗。
行业职能
在食品工业中,它被用作稳定剂和湿润剂,可以在调味乳饮料,冷茶,鱼加工品或粉状产品中找到它。它还在制药行业中有应用。
它用于保护冷冻食品,并且由于它对温度变化稳定,因此可以防止饮料的深色变化。它也用于抑制气味。
由于其强大的保湿力和对蛋白质的保护功能,它被用于许多皮肤和头发护理产品中。
在工业上,它还用作甜味剂,以替代糖果和面包店,巧克力和酒精饮料中的糖。
实验生物学功能
在实验动物中,一些研究表明海藻糖能够激活一个基因(aloxe 3),该基因可改善胰岛素敏感性,降低肝葡萄糖并增加脂肪代谢。这项研究似乎显示出在未来治疗肥胖,脂肪肝和II型糖尿病方面的前景。
其他工作显示了在实验动物中使用海藻糖的一些好处,例如增加巨噬细胞的活性以减少动脉粥样斑块,从而“清洁动脉”。
这些数据非常重要,因为它们将来会有效影响某些非常常见的心血管疾病的预防。
参考文献
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