D (+) - trehalose dihydrateadalah disaccharide yang tidak stabil yang terdiri daripada dua molekul glukosa dalam alpha, yang terdiri daripada bon glikosida 1,1 -. Pada asalnya diekstrak dari kulat Ergot di Rye, ia kemudiannya didapati secara meluas dalam haiwan, tumbuh -tumbuhan, dan mikroorganisma, terutamanya dalam kulat, alga, lumut, dan invertebrata dengan tahap yang tinggi. Formula molekul C12H22O11 · 2H2O, CAS 6138-23-4, ia adalah kristal putih, dan satu molekul D (+)-trehalose dihydrate mengandungi dua molekul air kristal. Ia larut dalam air, asid asetik glasier, dan etanol panas, tetapi tidak larut dalam eter dan aseton. Apabila dipanaskan hingga 130 darjah, trehalose kehilangan air kristal dan menjadi amorf. Dalam bidang biokimia yang luas, karbohidrat memainkan peranan penting sebagai sumber tenaga penting dan komponen struktur untuk aktiviti kehidupan. Antaranya, kompaun yang seolah -olah biasa namun misteri ini, dengan sifat dan fungsinya yang unik, telah menunjukkan pelbagai prospek aplikasi dalam penyelidikan saintifik, industri makanan, dan juga bidang farmaseutikal.
|
Formula kimia |
C12H26O13 |
|
Jisim tepat |
378.14 |
|
Berat molekul |
378.33 |
|
m/z |
378.14 (100.0%), 379.14 (13.0%), 380.14 (2.7%) |
|
Analisis Elemental |
C, 38.10; H, 6.93; O, 54.98 |
|
|
|
D (+) - trehalose dihydrate, secara kimia dikenali sebagai {- d - glucopyranosyl - (1 → 1) - - d - glucopyranosil dihydrate, Sambungan bon 1-glikosid. Formula molekulnya biasanya C12H22O11 · 2H2O, dengan berat molekul kira -kira 342.30 (beberapa data juga menunjukkannya sebagai 378.3, mungkin disebabkan oleh perbezaan dalam kaedah pengiraan kandungan kelembapan dalam data yang berbeza). Ia mempunyai struktur molekul yang stabil dan dapat melindungi biomolekul lain dalam organisma dari kerosakan di bawah keadaan yang melampau seperti suhu tinggi, sejuk, kekeringan, tekanan osmotik yang tinggi, dan lain -lain. Ciri ini menjadikannya dikenali sebagai "gula hidup".
(1) Membran sel dan perlindungan biomolekul: Secara semula jadi, banyak organisma dapat bertahan dalam persekitaran yang melampau sebahagian besarnya disebabkan oleh pengumpulan d - (+) - trehalose dalam badan. Ia secara berkesan dapat melindungi makromolekul biologi seperti membran sel, protein, dan DNA dari kerosakan, dan merupakan salah satu mekanisme penting untuk organisma untuk mengatasi kesukaran. Mekanisme pelindung ini menjadikan D - (+) - Trehalose mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam bidang bioperubatan.
(2) Produk darah dan perlindungan vaksin: Ia telah berjaya digunakan dalam bidang perubatan sebagai penstabil untuk bahan bioaktif seperti produk darah, vaksin, dan tisu sel. Ini bukan sahaja memanjangkan masa penyimpanan pada suhu bilik, tetapi juga menghalang pencemaran darah. Sementara itu, sebagai pembekuan - pelindung pengeringan, ia juga digunakan secara meluas dalam produk biologi. Berbanding dengan sukrosa, ia dapat memberikan perlindungan yang lebih baik untuk protein.
(3) Bahan Rizab Tenaga: Walaupun trehalose bukan sumber tenaga utama, ia berfungsi sebagai bahan rizab tenaga dalam organisma tertentu, seperti kulat dan serangga tertentu, dan boleh dengan cepat dipecah menjadi glukosa untuk bekalan tenaga semasa kekurangan makanan. Ciri ini mempunyai nilai aplikasi yang berpotensi dalam bidang pertanian dan hortikultur. Dengan menyembur atau merendam, rintangan kemarau, rintangan sejuk, dan rintangan penyakit tanaman dapat ditingkatkan dengan ketara.
(4) Meningkatkan rintangan badan: Kajian baru -baru ini telah menunjukkan bahawa d - (+) - Trehalose juga mempunyai fungsi mengawal tindak balas imun, meningkatkan ketahanan badan terhadap patogen, mempromosikan penyembuhan luka, dan menunjukkan potensi nilai dalam bidang perubatan. Kesan pengawalseliaan imun ini mungkin berkaitan dengan keupayaannya untuk melindungi sel -sel imun dari kerosakan.
(1) Sweeteness dan kalori: Sebagai pemanis semulajadi, ia mempunyai rasa manis yang sederhana, kalori rendah, dan tidak akan menyebabkan turun naik yang tajam dalam gula darah. Ia adalah pilihan yang ideal untuk pesakit diabetes dan orang yang mengejar diet yang sihat.
(2) barang dan gula -gula yang dibakar: pelembab dan kestabilan yang sangat baik membuatD (+) - trehalose dihydrateSemakin banyak digunakan dalam barang bakar, gula -gula, minuman, dan ladang lain.
(3) titisan mata dan pemeliharaan vaksin: Menambah trehalose ke titisan mata secara berkesan dapat melindungi sel -sel kornea dan mengurangkan kerengsaan dadah; Dalam pemeliharaan vaksin, trehalose dapat meningkatkan kestabilan dan keberkesanan vaksin.
3. Permohonan dalam industri kosmetik
(1) Fungsi Pelembap: Fungsi pelembab trehalose menjadikannya bahan penting dalam kosmetik akhir -. Ia dapat mengunci kelembapan kulit dengan berkesan, mengurangkan kerosakan alam sekitar luaran pada kulit, dan menggalakkan kesihatan kulit.
(2) Pembaikan penghalang antioksidan dan kulit: Sebagai tambahan kepada fungsi pelembab, trehalose juga mempunyai fungsi pembaikan antioksidan dan halangan kulit. Ciri -ciri ini menjadikan trehalose mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam kosmetik seperti anti - penuaan dan kepekaan anti.
4. Aplikasi pertanian dan hortikultur
(1) rintangan kemarau, rintangan sejuk, dan rintangan penyakit: Melalui rawatan penyemburan atau merendam, D - (+) - Trehalose dapat meningkatkan rintangan kemarau, rintangan sejuk, dan rintangan penyakit tanaman. Kesan peningkatan rintangan tekanan ini membantu tanaman mengekalkan pertumbuhan dan hasil dalam persekitaran yang keras.
(2) Pemeliharaan Bunga: Dari segi pemeliharaan bunga, D - (+) - Trehalose juga menunjukkan potensi yang besar. Dengan menyembur atau merendam, tempoh tontonan bunga dapat dilanjutkan, mengekalkan kecerahan dan kesegaran mereka.
5. Aplikasi lain
(1) Bahan mentah kimia: Mereka juga digunakan secara meluas dalam bidang bahan kimia halus. Ia boleh digunakan sebagai bahan mentah kimia untuk mensintesis sebatian lain, memberikan sokongan bahan mentah untuk pengeluaran produk kimia halus.
(2) pemeliharaan enzim dan membran sel: Ia juga boleh digunakan untuk mengekalkan produk biologi penyelidikan, seperti enzim kejuruteraan genetik dan enzim lain, membran sel, antibodi, antigen, organel, dan lain -lain.
Terdapat pelbagai kaedah pengeluaran untukD (+) - trehalose dihydrate, terutamanya termasuk pengekstrakan semulajadi, sintesis kimia, dan biotransformasi.
Sumber Bahan Mentah:
Kaedah pengekstrakan semulajadi terutamanya ekstrak dari tumbuhan (seperti kelp dan rumpai laut) atau mikroorganisma (seperti yis dan acuan) yang kaya dengan trehalose. Bahan mentah ini kaya dengan trehalose, menjadikan mereka sumber yang ideal untuk mengekstrak trehalose.
Proses Pengekstrakan:
Proses pengekstrakan biasanya termasuk langkah -langkah seperti pemprosesan bahan mentah, pengekstrakan, pemisahan, dan pembersihan. Melalui satu siri tindak balas kimia dan operasi fizikal, produk kesucian tinggi - boleh diekstrak dari bahan mentah.
Kelebihan dan Kekurangan:
Kaedah pengekstrakan semulajadi mempunyai kelebihan pelbagai sumber bahan mentah dan proses pengekstrakan yang agak mudah; Kelemahannya adalah bahawa output adalah terhad dan kosnya tinggi, menjadikannya sukar untuk memenuhi keperluan pengeluaran skala besar -.
Prinsip sintesis:
Kaedah sintesis kimia secara langsung mensintesis bahan melalui cara kimia. Kaedah ini menggunakan tindak balas kimia untuk menukar substrat seperti glukosa menjadi trehalose.
Proses sintesis:
Proses sintesis biasanya termasuk langkah -langkah seperti pemilihan substrat, pemilihan pemangkin, dan pengoptimuman keadaan tindak balas. Dengan menyesuaikan keadaan tindak balas dan jenis pemangkin, kecekapan sintesis dan kesucian produk dapat ditingkatkan.
Kelebihan dan Kekurangan:
Kelebihan kaedah sintesis kimia adalah kecekapan yang tinggi dan kesucian produk yang tinggi; Kelemahannya adalah bahawa ia mungkin memperkenalkan bahan -bahan yang berbahaya dan mempengaruhi keselamatan produk. Oleh itu, apabila menggunakan sintesis kimia untuk menghasilkan bahan ini, adalah perlu untuk mengawal keadaan tindak balas dan kualiti produk dengan ketat.
Prinsip Penukaran:
Kaedah biotransformasi menggunakan mikroorganisma atau enzim untuk memangkin pengeluaran trehalose dari substrat seperti glukosa. Kaedah ini menggunakan sistem enzim dalam organisma untuk reaksi pemangkin, dan mempunyai ciri -ciri yang mesra alam, selamat, dan cekap.
Proses penukaran:
Proses penukaran biasanya termasuk langkah -langkah seperti penanaman mikrob, pengekstrakan enzim, tindak balas pemangkin, dan lain -lain dengan mengoptimumkan keadaan kultur mikrob dan keadaan pemangkin enzim, kecekapan penukaran dan kesucian produk dapat ditingkatkan.
Kelebihan dan Kekurangan:
Kelebihan kaedah biotransformasi adalah hijau, mesra alam, selamat dan cekap; Kelemahannya ialah kos pengeluaran agak tinggi, yang memerlukan proses penapaian dan pengekstrakan yang kompleks. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan bioteknologi yang berterusan, biotransformasi secara beransur -ansur menjadi kaedah pengeluaran arus perdana dan mempunyai prospek aplikasi yang luas.
Sumber Bahan Mentah dan Rawatan Pra -
PengeluaranD (+) - trehalose dihydratedidasarkan pada pencairan kanji sebagai bahan mentah teras. Biasanya digunakan adalah sumber yang boleh diperbaharui seperti kanji jagung dan kanji singkong. Pati perlu menjalani rawatan pencairan: di bawah suhu tinggi (90 - 100 darjah) dan keadaan berasid, granul kanji menyerap air, mengembang dan pecah, membentuk larutan dextrin; Selanjutnya, hidrolisis enzimatik (seperti -amilase) dijalankan untuk menurunkannya ke oligosakarida, menyediakan substrat yang sesuai untuk reaksi enzimatik berikutnya.
Proses pembuatan teras: multi - enzim pemangkinan sinergistik
Sintesis trehalose dicapai melalui reaksi enzim enzim multi -. Enzim utama termasuk:
Maltotriose - berasaskan trehalose synthase (mtsase)
Enzim ini memotong dua unit glukosa dari pengurangan maltotriose bukan -, membentuk trehalose pertengahan dengan baki oligosakarida.
Maltotriose - berasaskan trehalose hydrolase (mthase)
Hydrolyzes selanjutnya pertengahan untuk melepaskan trehalose percuma.
Glucosidase kanji (AMG)
Memecahkan baki oligosakarida ke dalam glukosa, meningkatkan kesucian trehalose.
Aliran proses biasa:
Penyelesaian kanji cecair (DE Nilai 10-15) → Laraskan pH ke 6.0-6.5 → Tambah mtsase dan mthase (nisbah 1: 1) → bertindak balas pada 50-60 darjah selama 12-24 jam → panas sehingga 80 darjah ke enzim yang tidak aktif → Tambah AMG untuk reaksi selanjutnya untuk 4-6 jam → menamatkan reaksi dan sejuk.
Pembersihan dan penghabluran: Dari produk mentah hingga tinggi - kristal kesucian
Pembersihan awal
Decolorisasi Karbon Aktif: Keluarkan pigmen dan kekotoran organik dari larutan tindak balas.
Kromatografi pertukaran ion: Melalui siri resin pertukaran kation (seperti jenis H⁺) dan resin pertukaran anion (seperti jenis OH⁻), keluarkan garam, protein, dan kekotoran molekul kecil.
Penapisan membran: Gunakan membran ultrafiltrasi (dengan pemotongan berat molekul - dari 10-30 kDa) untuk menumpukan lagi dan mengeluarkan kekotoran molekul besar.
Kepekatan dan penghabluran
Kepekatan penyejatan vakum: tumpukan penyelesaian yang disucikan kepada kandungan gula rumpai laut lebih besar daripada atau sama dengan 60% (w/v).
Penghabluran yang disebabkan:
Kaedah penghabluran penyejukan: Perlahan-lahan menyejukkan larutan pekat hingga 10-15 darjah, tambah kristal benih (dihidrat mikrokristal gula rumpai laut) untuk mendorong penghabluran.
Kaedah penghabluran penyejatan: menguap air secara berterusan pada 50-60 darjah sehingga penyelesaian mencapai nilai supersaturasi kritikal, dan secara semulajadi mengkristal.
Kawalan Jenis Kristal: Laraskan suhu penghabluran, kelajuan kacau, dan jumlah tambahan kristal benih untuk memastikan pembentukan kristal dihydrate rhombic seragam (titik lebur 97 darjah, yang mengandungi 2 molekul air kristal).
Sentrifugasi dan pengeringan
Pemisahan Centrifugal: Gunakan centrifuge mendatar (kelajuan putaran 3000-4000 rpm) untuk memisahkan kristal dari minuman keras ibu, dengan kadar pemulihan sehingga 95%.
Pengeringan katil fluidized: Keringkan kristal di udara panas pada 40-50 darjah, mengawal kandungan lembapan kurang daripada atau sama dengan 1.5% (mengelakkan dehidrasi untuk mendapatkan gula rumpai laut anhydrous).
Pemeriksaan dan Pembungkusan: Gred dengan skrin bergetar (saiz mesh 200-400) dan produk akhir adalah serbuk kristal putih dengan kesucian yang lebih besar daripada atau sama dengan 98%.
Kawalan dan piawaian kualiti
Ujian kesucian
Kromatografi Cecair Prestasi Tinggi (HPLC): Gunakan lajur amino sebagai fasa pegun, asetonitril - air sebagai fasa mudah alih, dan mengesan perkadaran kawasan puncak gula rumpai laut.
Meter putaran optik: Tentukan putaran spesifik [] ²⁰ᴰ=+199 darjah (5% larutan akueus) untuk mengesahkan kesucian d - konfigurasi.
Kawalan kekotoran
Logam berat: Gunakan spektrometri penyerapan atom (AAS) untuk mengesan kandungan plumbum dan arsenik, dengan had kurang daripada atau sama dengan 1 mg/kg.
Mikroorganisma: Ujian jumlah kiraan bakteria (kurang daripada atau sama dengan 1000 CFU/g) dan bakteria patogen (tidak dapat dikesan) mengikut kaedah Pharmacopoeia Cina.
Ujian Kestabilan
Ujian Dipercepatkan: Tempat pada 40 darjah dan kelembapan 75%selama 6 bulan, mengesan perubahan kesucian (kurang daripada atau sama dengan 0.5%) dan kandungan air kristal (stabil pada 10-11%).
Inovasi teknologi dan trend industri
Teknologi Imobilisasi Enzim
Betulkan mtsase dan mthase pada nanopartikel magnet atau pembawa resin untuk mencapai penggunaan enzim yang berulang (masa berbasikal lebih besar daripada atau sama dengan 50 kali), mengurangkan kos pengeluaran.
Pengeluaran berterusan
Membangunkan bioreaktor membran (MBR), reaksi pemangkin enzim pasangan dengan pemisahan membran untuk mencapai sintesis berterusan dan pemurnian gula rumpai laut, meningkatkan kecekapan pengeluaran sebanyak 3 kali.
Pembuatan Hijau
Gunakan pelarut organik - air dual - penghabluran fasa untuk mengurangkan penggunaan sumber air; Gunakan kaedah penapaian mikrob untuk menghasilkan persediaan enzim, menggantikan enzim sintesis kimia, dan mengurangkan pelepasan karbon.
Kawasan permohonan dan prospek pasaran
D (+) - trehalose dihydratedigunakan secara meluas dalam:
Industri makanan: Sebagai pemanis kalori - rendah (dengan 45% daripada kalori sukrosa) dan humectant, ia digunakan dalam barang bakar, gula -gula, dan minuman beku.
Biomedikal: Sebagai penstabil protein (seperti vaksin, ubat antibodi) dan sel pembekuan sel - pengeringan ejen pelindung, ia meningkatkan kadar survival produk biologi.
Kosmetik: Ia menghalang penyejatan kelembapan dari stratum corneum kulit dan digunakan dalam produk penjagaan kulit yang tinggi - dan produk pelindung matahari.
Menurut institusi penyelidikan pasaran, saiz pasaran Global Trehalose akan berkembang pada kadar tahunan sebanyak 6.2% dan dijangka melebihi 500 juta dolar AS menjelang 2027.
Cool tags: d (+) - trehalose dihydrate CAS 6138-23-4, pembekal, pengeluar, kilang, borong, beli, harga, pukal, untuk dijual