D (+) - trehalose dihidratadalah disakarida yang tidak stabil yang terdiri dari dua molekul glukosa dalam alfa, yang terdiri dari 1,1 - ikatan glikosida. Awalnya diekstraksi dari ergot jamur di gandum, kemudian ditemukan secara luas hadir pada hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme di alam, terutama pada jamur, ganggang, lumut, dan invertebrata dengan tingkat tinggi. Formula molekul C12H22O11 · 2H2O, CAS 6138-23-4, itu adalah kristal putih, dan satu molekul D (+)-trehalosa dihidrat mengandung dua molekul air kristal. Larut dalam air, asam asetat glasial, dan etanol panas, tetapi tidak larut dalam eter dan aseton. Ketika dipanaskan hingga 130 derajat, trehalosa kehilangan air kristal dan menjadi amorf. Di bidang biokimia yang luas, karbohidrat memainkan peran penting sebagai sumber energi penting dan komponen struktural untuk kegiatan kehidupan. Di antara mereka, senyawa yang tampaknya biasa namun misterius ini, dengan sifat dan fungsinya yang unik, telah menunjukkan berbagai prospek aplikasi dalam penelitian ilmiah, industri makanan, dan bahkan bidang farmasi.
|
Formula Kimia |
C12H26O13 |
|
Massa yang tepat |
378.14 |
|
Berat molekul |
378.33 |
|
m/z |
378.14 (100.0%), 379.14 (13.0%), 380.14 (2.7%) |
|
Analisis unsur |
C, 38.10; H, 6.93; O, 54.98 |
|
|
|
D (+) - trehalose dihidrat, secara kimiawi dikenal sebagai - d - glucopyranosyl - (1 → 1) - - D - Glucopyranosyl Dihydrate, adalah substansi yang terdiri dari dua molekul yang tidak ada yang terdiri dari non -glucose molekul yang terdiri dari dua molekul non -non -1 yang terdiri dari dua molekul non -non -1 yang terdiri dari dua molekul non -non. Obligasi 1-glikosida. Formula molekulnya biasanya C12H22O11 · 2H2O, dengan berat molekul sekitar 342,30 (beberapa data juga menunjukkannya sebagai 378,3, mungkin karena perbedaan dalam metode perhitungan kadar air dalam data yang berbeda). Ini memiliki struktur molekul yang stabil dan dapat melindungi biomolekul lain dalam organisme dari kerusakan di bawah kondisi ekstrem seperti suhu tinggi, dingin, kekeringan, tekanan osmotik tinggi, dll. Karakteristik ini membuatnya dikenal sebagai "gula kehidupan".
(1) Membran sel dan perlindungan biomolekul: di alam, banyak organisme dapat bertahan hidup di lingkungan yang ekstrem sebagian besar karena akumulasi d - (+) - trehalosa dalam tubuh. Ini dapat secara efektif melindungi makromolekul biologis seperti membran sel, protein, dan DNA dari kerusakan, dan merupakan salah satu mekanisme penting bagi organisme untuk mengatasi kesulitan. Mekanisme pelindung ini membuat d - (+) - trehalose memiliki prospek aplikasi yang luas di bidang biomedis.
(2) Produk darah dan perlindungan vaksin: telah berhasil digunakan dalam kedokteran sebagai penstabil untuk zat bioaktif seperti produk darah, vaksin, dan jaringan sel. Ini tidak hanya memperpanjang waktu penyimpanan pada suhu kamar, tetapi juga mencegah kontaminasi darah. Sementara itu, sebagai pembekuan - pelindung pengeringan, juga banyak digunakan dalam produk biologis. Dibandingkan dengan sukrosa, ini dapat memberikan perlindungan yang lebih baik untuk protein.
(3) Zat cadangan energi: Meskipun trehalosa bukan sumber energi utama, ia berfungsi sebagai zat cadangan energi pada organisme tertentu, seperti jamur dan serangga tertentu, dan dapat dengan cepat dipecah menjadi glukosa untuk pasokan energi selama kekurangan makanan. Karakteristik ini memiliki nilai aplikasi potensial di bidang pertanian dan hortikultura. Dengan menyemprotkan atau merendam, resistensi kekeringan, resistensi dingin, dan resistensi penyakit tanaman dapat secara signifikan ditingkatkan.
(4) Meningkatkan resistensi tubuh: Studi terbaru telah menunjukkan bahwa d - (+) - trehalose juga memiliki fungsi mengatur respons imun, meningkatkan resistensi tubuh terhadap patogen, mempromosikan penyembuhan luka, dan menunjukkan nilai potensial di bidang obat. Efek pengaturan kekebalan ini mungkin terkait dengan kemampuannya untuk melindungi sel kekebalan dari kerusakan.
(1) Manis dan kalori: Sebagai pemanis alami, memiliki rasa manis sedang, kalori rendah, dan tidak akan menyebabkan fluktuasi tajam gula darah. Ini adalah pilihan yang ideal untuk pasien dengan diabetes dan orang yang mengejar makanan sehat.
(2) Barang dan Permen yang Dipanggang: Pembuatan Pelembab dan Stabilitasnya yang Sangat BaikD (+) - trehalose dihidratSemakin banyak digunakan dalam makanan yang dipanggang, permen, minuman, dan bidang lainnya.
(3) tetes mata dan pelestarian vaksin: menambahkan trehalosa ke tetesan mata dapat secara efektif melindungi sel kornea dan mengurangi iritasi obat; Dalam pelestarian vaksin, trehalosa dapat secara signifikan meningkatkan stabilitas dan efektivitas vaksin.
3. Aplikasi di industri kosmetik
(1) Fungsi Moisturizing: Fungsi pelembab trehalose menjadikannya bahan penting dalam kosmetik akhir - tinggi. Ini dapat secara efektif mengunci kelembaban kulit, mengurangi kerusakan lingkungan eksternal pada kulit, dan meningkatkan kesehatan kulit.
(2) Perbaikan antioksidan dan penghalang kulit: Selain fungsi pelembab, trehalosa juga memiliki fungsi perbaikan antioksidan dan penghalang kulit. Karakteristik ini membuat trehalose memiliki prospek aplikasi yang luas dalam kosmetik seperti anti - penuaan dan anti sensitivitas.
4. Aplikasi Pertanian dan Hortikultura
(1) Resistensi kekeringan, resistensi dingin, dan resistensi penyakit: melalui penyemprotan atau perawatan yang merendam, d - (+) - trehalosa secara signifikan dapat meningkatkan resistensi kekeringan, resistensi dingin, dan resistensi penyakit tanaman. Efek peningkatan resistensi stres ini membantu tanaman mempertahankan pertumbuhan dan hasil di lingkungan yang keras.
(2) Pelestarian Bunga: Dalam hal pelestarian bunga, d - (+) - trehalose juga menunjukkan potensi besar. Dengan menyemprotkan atau merendam, periode tampilan bunga dapat diperpanjang, mempertahankan kecerahan dan kesegarannya.
5. Aplikasi Lainnya
(1) Bahan baku kimia: Mereka juga banyak digunakan di bidang bahan kimia halus. Ini dapat digunakan sebagai bahan baku kimia untuk mensintesis senyawa lain, memberikan dukungan bahan baku untuk produksi produk kimia halus.
(2) Pelestarian enzim dan membran sel: Ini juga dapat digunakan untuk melestarikan produk biologis penelitian, seperti enzim yang direkayasa secara genetik dan enzim lainnya, membran sel, antibodi, antigen, organel, dll. Produk biologis ini memainkan peran penting dalam penelitian ilmiah dan produksi industri, dan efek pelindungnya untuk memperluas pengaruhnya.
Ada berbagai metode produksi untukD (+) - trehalose dihidrat, terutama termasuk ekstraksi alami, sintesis kimia, dan biotransformasi.
Sumber bahan baku:
Metode ekstraksi alami terutama ekstrak dari tanaman (seperti rumput laut dan rumput laut) atau mikroorganisme (seperti ragi dan jamur) yang kaya trehalosa. Bahan baku ini kaya akan trehalosa, menjadikannya sumber yang ideal untuk mengekstraksi trehalosa.
Proses ekstraksi:
Proses ekstraksi biasanya mencakup langkah -langkah seperti pemrosesan bahan baku, ekstraksi, pemisahan, dan pemurnian. Melalui serangkaian reaksi kimia dan operasi fisik, produk kemurnian tinggi - tinggi dapat diekstraksi dari bahan baku.
Keuntungan dan Kekurangan:
Metode ekstraksi alami memiliki keunggulan dari berbagai sumber bahan baku dan proses ekstraksi yang relatif sederhana; Kerugiannya adalah bahwa output terbatas dan biayanya tinggi, sehingga sulit untuk memenuhi kebutuhan produksi skala besar -.
Prinsip Sintesis:
Metode sintesis kimia secara langsung mensintesis zat melalui cara kimia. Metode ini menggunakan reaksi kimia untuk mengonversi substrat seperti glukosa menjadi trehalosa.
Proses Sintesis:
Proses sintesis biasanya mencakup langkah -langkah seperti pemilihan substrat, seleksi katalis, dan optimalisasi kondisi reaksi. Dengan menyesuaikan kondisi reaksi dan tipe katalis, efisiensi sintesis dan kemurnian produk dapat ditingkatkan.
Keuntungan dan Kekurangan:
Keuntungan dari metode sintesis kimia adalah efisiensi tinggi dan kemurnian produk yang tinggi; Kerugiannya adalah bahwa ia dapat memperkenalkan zat berbahaya dan mempengaruhi keamanan produk. Oleh karena itu, ketika menggunakan sintesis kimia untuk menghasilkan zat ini, perlu untuk secara ketat mengontrol kondisi reaksi dan kualitas produk.
Prinsip Konversi:
Metode biotransformasi menggunakan mikroorganisme atau enzim untuk mengkatalisasi produksi trehalosa dari substrat seperti glukosa. Metode ini menggunakan sistem enzim dalam organisme untuk reaksi katalitik, dan memiliki karakteristik ramah lingkungan, aman, dan efisien.
Proses Konversi:
Proses konversi biasanya mencakup langkah -langkah seperti budidaya mikroba, ekstraksi enzim, reaksi katalitik, dll. Dengan mengoptimalkan kondisi kultur mikroba dan kondisi katalitik enzim, efisiensi konversi dan kemurnian produk dapat ditingkatkan.
Keuntungan dan Kekurangan:
Keuntungan dari metode biotransformasi adalah hijau, ramah lingkungan, aman dan efisien; Kerugiannya adalah bahwa biaya produksi relatif tinggi, membutuhkan proses fermentasi dan ekstraksi yang kompleks. Namun, dengan pengembangan bioteknologi yang berkelanjutan, biotransformasi telah secara bertahap menjadi metode produksi utama dan memiliki prospek aplikasi yang luas.
Sumber Bahan Baku dan Perawatan Pra -
ProduksiD (+) - trehalose dihidratdidasarkan pada pencairan pati sebagai bahan baku inti. Umumnya digunakan adalah sumber daya terbarukan seperti tepung jagung dan pati singkong. Pati perlu menjalani perawatan pencairan: di bawah suhu tinggi (90 - 100 derajat) dan kondisi asam, butiran pati menyerap air, mengembang dan pecah, membentuk larutan dekstrin; Selanjutnya, hidrolisis enzimatik (seperti -amylase) dilakukan untuk semakin menurunkannya menjadi oligosakarida, memberikan substrat yang sesuai untuk reaksi enzimatik berikutnya.
Proses pembuatan inti: multi - Katalisis sinergis enzim
Sintesis trehalose dicapai melalui reaksi cascade enzim multi -. Enzim kunci meliputi:
Maltotriose - berbasis trehalose synthase (mtsase)
Enzim ini memotong dua unit glukosa dari non - mengurangi ujung maltotriose, membentuk perantara trehalosa dengan oligosakarida yang tersisa.
Maltotriose - berbasis trehalose hydrolase (mthase)
Lebih lanjut menghidrolisis perantara untuk melepaskan trehalosa bebas.
Pati Glucosidase (AMG)
Memecah oligosakarida yang tersisa menjadi glukosa, meningkatkan kemurnian trehalosa.
Aliran proses khas:
Liquefy Starch Solution (nilai DE 10-15) → Sesuaikan pH ke 6.0-6.5 → Tambahkan MTSase dan Mthase (rasio 1: 1) → Bereaksi pada 50-60 derajat selama 12-24 jam → Panaskan hingga 80 derajat untuk menonaktifkan enzim → tambahkan AMG untuk reaksi lebih lanjut untuk 4-6 jam → mengakhiri reaksi dan mendinginkan.
Pemurnian dan Kristalisasi: Dari Produk Mentah ke Kristal Purity {{0} {{0 {{0 {0
Pemurnian Awal
Dekolorisasi karbon aktif: Hapus pigmen dan kotoran organik dari larutan reaksi.
Kromatografi pertukaran ion: Melalui serangkaian resin pertukaran kation (seperti tipe H⁺) dan resin pertukaran anion (seperti tipe OH⁻), menghilangkan garam, protein, dan kotoran molekul kecil.
Filtrasi membran: Gunakan membran ultrafiltrasi (dengan potongan berat molekul - dari 10-30 kDa) untuk lebih berkonsentrasi dan menghilangkan kotoran molekul besar.
Konsentrasi dan kristalisasi
Konsentrasi penguapan vakum: Konsentrasi larutan yang dimurnikan pada kadar gula rumput laut yang lebih besar dari atau sama dengan 60% (b/v).
Kristalisasi yang diinduksi:
Metode kristalisasi pendingin: Perlahan-lahan dinginkan larutan terkonsentrasi hingga 10-15 derajat, tambahkan kristal biji (mikrokristal dihidrat gula rumput laut) untuk menginduksi kristalisasi.
Metode kristalisasi penguapan: menguap air terus menerus pada 50-60 derajat sampai larutan mencapai nilai supersaturasi kritis, dan secara alami mengkristal.
Kontrol Jenis Kristal: Sesuaikan suhu kristalisasi, kecepatan pengaduk, dan jumlah penambahan kristal biji untuk memastikan pembentukan kristal dihidrat belah ketupat seragam (titik lebur 97 derajat, mengandung 2 molekul air kristal).
Sentrifugasi dan pengeringan
Pemisahan sentrifugal: Gunakan centrifuge horizontal (kecepatan rotasi 3000-4000 rpm) untuk memisahkan kristal dari minuman keras induk, dengan tingkat pemulihan hingga 95%.
Pengeringan Tempat Tidur Terbalik: Keringkan kristal di udara panas pada 40-50 derajat, mengendalikan kadar air kurang dari atau sama dengan 1,5% (menghindari dehidrasi untuk mendapatkan gula rumput laut anhidrat).
Penyaringan dan Pengemasan: Layar Grade By Vibrating (ukuran mesh 200-400) dan produk akhir adalah bubuk kristal putih dengan kemurnian lebih besar dari atau sama dengan 98%.
Kontrol dan standar kualitas
Pengujian Kemurnian
High Performance Liquid Chromatography (HPLC): Gunakan kolom amino sebagai fase stasioner, asetonitril - air sebagai fase gerak, dan mendeteksi proporsi area puncak gula rumput laut.
Meter Rotasi Optik: Tentukan rotasi spesifik [] ²⁰ᴰ=+199 derajat (solusi air 5%) untuk mengkonfirmasi kemurnian konfigurasi d -.
Kontrol pengotor
Logam berat: Gunakan spektrometri penyerapan atom (AAS) untuk mendeteksi konten timbal dan arsenik, dengan batas kurang dari atau sama dengan 1 mg/kg.
Mikroorganisme: jumlah total jumlah bakteri (kurang dari atau sama dengan 1000 CFU/g) dan bakteri patogen (tidak terdeteksi) sesuai dengan metode farmakopoe Cina.
Tes stabilitas
Tes Accelerated: Tempatkan pada 40 derajat dan 75%kelembaban selama 6 bulan, mendeteksi perubahan kemurnian (kurang dari atau sama dengan 0,5%) dan kadar air kristal (distabilkan pada 10-11%).
Inovasi teknologi dan tren industri
Teknologi Imobilisasi Enzim
Perbaiki mtsase dan mthase pada nanopartikel magnetik atau pembawa resin untuk mencapai penggunaan enzim berulang (waktu bersepeda lebih besar dari atau sama dengan 50 kali), mengurangi biaya produksi.
Produksi berkelanjutan
Mengembangkan bioreaktor membran (MBR), reaksi katalitik enzim pasangan dengan pemisahan membran untuk mencapai sintesis kontinu dan pemurnian gula rumput laut, meningkatkan efisiensi produksi sebesar 3 kali.
Manufaktur hijau
Gunakan pelarut organik - air ganda - kristalisasi fase untuk mengurangi konsumsi sumber daya air; Gunakan metode fermentasi mikroba untuk menghasilkan preparasi enzim, menggantikan enzim sintesis kimia, dan mengurangi emisi karbon.
Area aplikasi dan prospek pasar
D (+) - trehalose dihidratbanyak digunakan dalam:
Industri Makanan: Sebagai pemanis kalori - rendah (dengan 45% kalori sukrosa) dan humektan, digunakan dalam makanan yang dipanggang, permen, dan minuman beku.
Biomedis: Sebagai penstabil protein (seperti vaksin, obat antibodi) dan pembekuan sel - agen pelindung pengeringan, ini meningkatkan tingkat kelangsungan hidup produk biologis.
Kosmetik: Ini menghambat penguapan kelembaban dari stratum corneum kulit dan digunakan dalam produk perawatan kulit akhir - tinggi dan produk tabir surya.
Menurut lembaga penelitian pasar, ukuran pasar trehalose global akan tumbuh pada tingkat tahunan 6,2% dan diperkirakan akan melebihi 500 juta dolar AS pada tahun 2027.
Tag populer: d (+) - trehalose dihidrat CAS 6138-23-4, pemasok, produsen, pabrik, grosir, beli, harga, curah, untuk dijual