【中国科学报】稀少糖：物以“稀”为贵
功能糖和糖醇对人口健康意义重大，糖工程产品已在我国食品、保健品、医药及农业领域发挥出十分重要的作用。
目前，甜味剂是人们日常生活所必需的调味品之一。它作为世界上消费量最大的一类食品添加剂，主要用于冷饮、饮料、配制酒、糕点、面包、饼干、蜜饯等十几类食品中。
据统计，全球甜味剂总产量已超过1亿吨，人均年消费量在20kg左右，发达国家已达50kg，发展中国家也超过10kg，我国在8kg左右，因此功能性糖的市场前景十分广阔。
稀少糖是一类低热量新型功能性单糖，具有独特生理学功能和重要的应用价值，作为填充型的功能甜味剂，是糖尿病、肥胖症病人的理想蔗糖替代品，其中，阿洛酮糖在2013年已经被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为安全的食品添加剂。目前利用酶转化法能够规模化生产的稀少糖，由于相应酶的活性并不是很高，最终产物的产量比较低，生产成本仍然较高。
中科院天津工业生物技术研究所孙媛霞研究组以单糖生物转化酶及技术开发作为整个产业链突破点，利用酶偶联及固定化技术对果葡糖浆生产工艺进行提升，研制富含稀少糖高果糖浆高附加值产品，建立了从糖生物质资源到新型稀少糖品生物转化技术体系，推动了功能性稀少糖产业链发展，提升了现有产业化生物制造工艺。
理想的蔗糖替代品
“稀少糖及其衍生物具有独特的生理学功能，具有降血糖、抑制癌细胞生长与脂肪积累等作用，在食品、保健品、医药品与化妆品等领域具有十分重要的应用价值。”中国科学院天津工业生物技术研究所研究员孙媛霞在接受《中国科学报》记者采访时表示。
随着食品质量提高和科技进步，热量已不是制约我国人民营养健康的主要因素，相当多的人还因热量摄入过剩导致罹患各种疾病，因此人体摄入的营养应转向低热量的功能性糖类。
阿洛酮糖作为一种六碳稀少酮糖是近年发现的一种具有特殊保健功能的新型功能性单糖，其甜度相当于蔗糖70%，具有高溶解度、极低的热量值和低血糖反应等有益人体健康的特殊功能，被美国食品导航网评价为最具潜力的蔗糖替代品。
据了解，2011年8月，美国食品药品监督管理局（FDA）确定阿洛酮糖为普遍公认安全食品（GRAS），并可作为食品或食品添加剂组成成分。
“我们研究一方面聚焦在阿洛酮糖异构酶、鼠李糖异构酶等新型的生物催化剂研发，既对其进行挖掘、克隆表达、分离精制，又利用酶固定转化廉价的葡萄糖等单糖实现稀少糖和稀少糖醇的生物合成。”中国科学院天津工业生物技术研究所副研究员朱玥明告诉记者。
另一方面，他们构建了非天然的L-稀少糖、脱氧糖的生物合成路线，这些糖大多作为医药中间体能合成L-核苷类药物，提高其抗肿瘤活性。脱氧糖也是一类重要的稀少糖，具有重要的生理活性，如脱氧核糖是核苷类药物的基础原料和关键中间体，可用于制造抗病毒药物和抗肿瘤药物，多用于治疗艾滋病、乙肝和肿瘤，有着重要的开发价值和市场前景。
“然而，目前主要是利用化学法来合成，原料价格比较贵，反应步骤多，工艺较复杂、产率低，导致能够获得的L-稀少糖、脱氧糖种类很少。”孙媛霞坦言。
研究团队以谷氨酸棒杆菌为底盘微生物，构建稀少糖合成新途径，通过代谢工程手段改造菌株，优化发酵条件，实现高效合成L型稀少糖及脱氧糖，该构建的工程菌株以甘油等小分子底物合成了C4，C5，C6，C7稀少糖，该研究通过绿色工艺技术合成稀少糖策略，实现十余种稀少糖及其衍生物生物合成。
开发具有自主产权的催化剂
稀少糖生物合成所需要的新型、高效酶催化剂开发是研发的关键，也是技术难题。
“在日本稀少糖研究中心工作期间，我们可以把酶催化剂直接用于生物转化合成不同种类的稀少糖并进行功能开发。但回国之后，因为涉及知识产权的问题，我们首先必须要自主开发、不受日本知识产权保护新型的生物催化剂。”孙媛霞说，对于科研人员来说，短时间内要开发出活性高、特异性强的催化剂，是非常难的。
孙媛霞告诉记者，在回国之后遇到最大的问题就是在生物转化中所需要的酶制剂。从新型酶蛋白的发现到功能表征，整个过程需要非常长的时间和精力。
孙媛霞白天用来进行市场调研和企业合作。“但科研的脚步不能停止，所以周一到周五时间的晚间，孙老师几乎都是在研究所度过的。把研究所当家，生活基本格调就是白天做调研，晚上看文献。”天津工业生物技术研究所助理研究员杨建刚告诉记者。
孙媛霞回国之后就到了工业酶国家工程实验室。这里从酶制剂的发现到生产，都有着专业的团队和超前的技术。“有了他们的支持，我们在两年之内就拿到了几种不同微生物来源的酶催化剂。所以我们开发的速度可能在稀少糖开发过程中是比较快的。”孙媛霞说。
虽稀少，前景好
孙媛霞研究组以高果糖浆为底物，开发新型的“健康糖”，将高果糖浆中的葡萄糖、果糖利用酶法异构，转化生成一种零卡路里并且能够改善肠道菌群、降低血糖、抗龋齿的甜味剂D-阿洛酮糖，对改善人类健康具有重要意义。
随着健康领域新变化，以疾病治疗为主正逐渐向治未病趋势发展。为适应这样的趋势变化，营养食品领域也正在以科学论证的营养配方为依据，针对糖尿病及相关慢病人群，开发临床特殊用途稀少糖，在辅助治疗疾病的过程中能起着重要作用。
目前糖尿病全球患者有3.47亿人，并且与心血管疾病、超重者等慢病人群相关联。该类慢病人群在临床治疗过程中，因糖耐量明显降低，需要严格限制单糖、双糖摄入量；同时，恶性肿瘤患者，常因术后放疗或化疗而引起头晕或易患感冒、低热等症状，提高免疫力、减轻或抑制不良症状的反应、维持营养摄入平衡的高品质功能糖开发具有重要意义。
“目前，由于稀少糖来源较少、价格昂贵以及研究手段相对落后，制约了稀少糖的产业化及应用推广。随着工艺的成熟以及生产成本的下降，稀少糖因其独特的功能将在食品、保健品、农业等领域具有更广阔的市场应用。”孙媛霞说。
（原载于《中国科学报》 2015-09-21 第6版 进展)
相关知识
2024年中国稀释剂行业市场全景调研报告
厦门珍稀海洋物种国家级自然保护区
新生儿为什么会头发稀少
“穿L码=烂、XXL=稀巴烂”？全网怒了
孕妇食谱 孕妇可以喝稀饭吗？
大便稀溏怎么办
口臭脸上长痘痘微瘦总拉稀
宝宝拉稀水怎么快速解决
头发稀黄=营养不良吗
昆明送子鸟医院男性精子稀少怎么补回来？
网址: 【中国科学报】稀少糖：物以“稀”为贵 https://m.trfsz.com/newsview342495.html
