Индустриализация трегалозы

Трегалозапредставляет собой стабильный невосстанавливающий дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы с α, α, 1, 1-гликозидной связью. Первоначально трегалоза была выделена из гриба спорыньи ржи, и впоследствии было обнаружено, что она широко распространена в естественной флоре, фауне и микроорганизмах, особенно в грибах, водорослях, мхах и беспозвоночных. Трегалоза – белый кристалл, молекула трегалозы содержит две молекулы кристаллической воды, растворимой в воде, ледяной уксусной кислоте и горячем этаноле, нерастворимом в эфире, ацетоне. При нагревании до 130℃ трегалоза теряет кристаллическую воду и становится безводной.
Трегалоза оказывает волшебное защитное действие на организмы: она может образовывать уникальную защитную пленку на поверхности клеток в суровых условиях, таких как высокая температура, сильный холод, высокое осмотическое давление и потеря сухой воды, эффективно защищая клетки, белковые молекулы и другие неизменные инактивации. Другие сахара в природе, такие как сахароза и глюкоза, не обладают этой функцией, поэтому трегалоза также известна в научном сообществе как «сахар жизни».
Трегалоза широко присутствует в низших папоротниках, водорослях, бактериях, грибах, дрожжах, насекомых и беспозвоночных, особенно в дрожжах, плесени и других грибах, ее содержание может достигать 20% от сухой массы организма. Как его добыть и использовать, и даже реализовать крупномасштабное промышленное производство, люди проделали большую исследовательскую работу.

В настоящее время методы получения трегалозы включают химический синтез, микробную экстракцию, микробную ферментацию, синтез ферментов, генную инженерию и так далее.

Метод микробной экстракции
С дрожжами, молочнокислыми бактериями, плесенью и другими микроорганизмами, содержащими трегалозу в качестве источника экстракции, сначала путем изменения условий роста микроорганизмов, накопления большего количества трегалозы в их организме, а затем с использованием соответствующих методов извлечения трегалозы. Цикл производства трегалозы путем микробной экстракции длительный, скорость экстракции низкая, стоимость высокая, а крупномасштабное промышленное производство трудно обеспечить.

Метод микробной ферментации
Трегалозу получали путем микробной ферментации, а затем экстрагировали и очищали из ферментационного бульона. Ключевым моментом является отбор штаммов с высоким выходом трегалозы путем мутагенеза, слияния клеток и рекомбинации генов. Компания Ajinomoto Co., LTD. в Японии производит трегалозу в больших количествах путем культивирования in vitro бактерий, продуцирующих аминокислоты, что достигло промышленного производства, но этот метод имеет низкую степень конверсии и множество побочных продуктов.

Синтез ферментов
Глюкоза, мальтоза, крахмал в качестве субстрата, три метода, но есть потребление энергии, нестабильность фосфорилазы и другие проблемы, поэтому трудно добиться промышленного производства.

Генная инженерия
Путем введения гена трегалозосинтазы в растения или микроорганизмы трегалозу можно производить с помощью инженерных микроорганизмов или трансгенных растений.

Химический синтез
Присоединение этиленоксида образуется между 2,3,4,6-тетраацетилглюкозой и 3,4,6-триацетил-1,2-дегидрат-d-глюкозой. Недостатками этого метода получения трегалозы являются низкий выход и трудность разделения, и он все еще находится на стадии исследований.