海藻糖是一種安全、穩(wěn)定的天然糖類,在自然界中許多可食用動植物及微生物體內(nèi)都廣泛存在,如人們?nèi)粘J秤玫哪⒐筋悺⒎涿?、海藻類、酵母發(fā)酵食品中都含有含量較高的海藻糖,有些甚至含有占干重高達20%的海藻糖,自身性質(zhì)非常穩(wěn)定。海藻糖最令人稱奇的生物學功能是優(yōu)良的抗逆保護作用,許多在逆環(huán)境如干燥脫水、高溫、冷凍、高滲等狀態(tài)下表現(xiàn)出非凡耐受力的生物物種,都與它們體內(nèi)合成、積累大量海藻糖有直接的關系。如生活在峭壁巖石中的卷柏,干旱缺水時,它的枝葉枯萎、蜷縮起來,進入了“假死”狀態(tài),當?shù)玫接晁虧檿r,它就大量吸水,枝葉舒展,又“復活”過來;中國東北的林蛙,冬季嚴寒下會被凍成一支蛙型冰棍,但第二年春天到來,氣溫回升林蛙身體解凍,心臟恢復跳動,又變得活潑異常。海藻糖在自然界中扮演了如此重要的角色,人們毫不吝嗇地將它贊譽為21世紀的“生命之糖”、“夢幻之糖”、“神奇之糖”。
海藻糖這一化合物公認是首先由Wiggers在1832年發(fā)現(xiàn)的,他在研究黑麥的麥角菌時,讓溶液靜置一段時間之后,發(fā)現(xiàn)在容器壁上形成一些無色、略帶甜味、無還原性的晶體,并認為這是一種新的糖的結晶體。1990年意大利的Lama等人在世界上首次發(fā)現(xiàn)來自嗜熱菌—硫礦硫化葉菌的酶能夠以淀粉為出發(fā)原料,在較高溫度下直接轉化成海藻糖,宣告了酶轉化法大規(guī)模制造海藻糖時代的到來。1995年,日本率先推出了酶法海藻糖產(chǎn)品,自此,海藻糖不僅在醫(yī)藥衛(wèi)生、化妝品和美容行業(yè),而且在食品業(yè)大大規(guī)模應用也成為現(xiàn)實。2006年海藻糖主要生產(chǎn)和消費國日本,添加海藻糖的食品已經(jīng)達到了6000多種,幾乎涵蓋了整個食品領域,海藻糖已進入千家萬戶。我國在2002年也實現(xiàn)了酶法生產(chǎn)海藻糖的產(chǎn)業(yè)化,引發(fā)了生物制劑、化妝品、食品加工中海藻糖應用的熱潮。山東福洋生物科技有限公司、德州匯洋生物科技有限公司與中科院合作,采用世界上最先進的工藝技術,設備高自動化的安裝使用,2016年年產(chǎn)5000噸海藻糖項目正式上線,并成功得到了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的海藻糖。進一步推動了世界食品加工企業(yè)和廣大消費者更好地了解海藻糖的特性和功用。
人們對海藻糖的興趣起初來源于自然界中的隱生生物現(xiàn)象。自然界中存在著一類隱生生物,這類生物在極端干燥的條件下能脫去體內(nèi)99%的水分,并維持數(shù)年乃至數(shù)十年以上而不死亡,處在生理學上的假死狀態(tài),一旦條件適宜它們又可復活。大量研究表明,許多生物物種在脅迫環(huán)境下,如饑餓、高溫、冷凍、干燥、高滲透壓、輻射、有毒物質(zhì)等環(huán)境,表現(xiàn)出的非凡抗逆耐受力與體內(nèi)的海藻糖含量有直接的關系。
卷柏是一種矮小的蕨類植物,可做藥用草藥,其枝葉很像柏樹,生在怪石嶙峋的巖石縫中,干旱無水時會卷曲、枯萎蜷縮成一團,看似毫無生機。但只要有雨露滋潤,就會重新伸展枝葉,恢復成滿眼的翠綠,外觀上和正常植株難以區(qū)分。人們發(fā)現(xiàn)干枯的卷柏保存幾年后再放入水中時,干枯的卷柏還可“復活”。因此,他又有九死還魂草、萬年青、長生草等美名。
對這種植物的糖代謝進行研究表明,在生長期的卷柏中存在兩種主要的糖類—蔗糖和海藻糖,約占干重的14%,其中海藻糖是主要成分,占其中的90%。
20世紀80年代末期,一組英國生物學家到非洲撒哈拉沙漠進行科學考察,將一簇完全干枯、一點既燃的灌木取來熱咖啡。次年該小組又重回故地,卻驚奇的發(fā)現(xiàn),上次未拔完的枯死灌木竟然長出幼嫩的小枝。好奇的英國人將其帶回英國研究,結果發(fā)現(xiàn)這種灌木的組分與其他植物大同小異,但海藻糖含量異常高。
一些蛙類等生物能在嚴寒條件下生存,重要的原因也在于其體內(nèi)海藻糖對細胞的保護作用。中國東北森林中的林蛙,冬季嚴寒下會被凍成一枝蛙型冰棍。當?shù)诙甏禾斓絹?,氣溫回升,林蛙身體解凍,心臟恢復跳動,它彈動四肢,又活潑異常了。加拿大動物學家研究發(fā)現(xiàn),林蛙凍不死的奧妙,關鍵也在于體內(nèi)存在大量海藻糖,使嚴寒時只是細胞外的水分結冰,而細胞內(nèi)的水分卻很少結冰。
海藻糖功能介紹
功能特性1:甜度、甜質(zhì)
海藻糖的甜度是蔗糖的45%,其溫和爽口的甜質(zhì)、恰到好處的甜度是蔗糖所不能比擬。海藻糖與食品材料調(diào)和后,其淡爽的低甜度可突出食品材料的原有風味。
功能特性2:不褐變
海藻糖是非還原性糖,在與氨基酸、蛋白質(zhì)共存時,即使加熱也不會產(chǎn)生褐變(美拉德反應,Maillard Reaction),非常適用于需加熱處理或高溫保存的食品、飲料等。
功能特性3:防止淀粉老化
由于海藻糖具有優(yōu)異的防止淀粉老化作用,應用于含有豐富淀粉的米、面食品中可收到良好的效果,并且這種效果在低濕或冷凍條件下表現(xiàn)得更為突出。
功能特性4:預防齲齒
由于海藻糖在口腔內(nèi)不發(fā)生分解,產(chǎn)酸少,也不會產(chǎn)生引起齲齒的葡聚糖,它還能抑制由蔗糖產(chǎn)生的不溶性葡聚糖的粘質(zhì)物的形成因此可以說海藻糖是益齒累的功能性糖。
功能特性5:耐熱性及耐酸性
海藻糖是天然雙糖中最穩(wěn)定的糖,即使在100℃、pH3.0條件下加熱30分鐘也不會著色、分解。
功能特性6:防止蛋白質(zhì)變性
海藻糖可很好地防止蛋白質(zhì)在冷凍、高溫或干燥時變性。在含蛋白質(zhì)的各種食品中加入海藻糖,能非常有效地保護蛋白質(zhì)分子的天然結構,使食品的風味和質(zhì)地保持不變。
功能特性7:抑制腐腥味臭味的生成
魚類食品中令人不快的腐腥味的主要成分是三甲胺,但新鮮的魚并不含有三甲胺,它是在貯藏時被微生物腐敗而產(chǎn)生的,新鮮的程度越低,三甲胺的產(chǎn)生越多。如果在加熱加工前加入海藻糖,就能顯著抑制三甲胺的生成,降低不快腥味的產(chǎn)生,保持魚的新鮮口味。此外雞肉等禽畜肉類的臊臭味以及陳舊大米臭味的主要成分――揮發(fā)性醛類,也能被海藻糖所抑制,因此肉類加熱加工、大米儲存時添加海藻糖,可以去除臊臭味和陳米臭味,保持肉質(zhì)和米質(zhì)的新鮮度。
功能特性8:溶解性及結晶性
海藻糖的溶解度在低溫時低于蔗糖的溶解度,在高溫時高于蔗糖的溶解度,具有非常好的結晶性,在酸性條件下也不會減弱,在大量含其他糖分的條件下也能結晶。
功能特性9:吸濕性低
有些食品本身并不吸濕,但一加入糖類物質(zhì)如蔗糖,吸濕性便大幅度增加,影響了食品本身的風味和貯藏期。而即使相對濕度達到95%,
海藻糖仍然不會吸濕。
功能特性10:玻璃化相變溫度高
海藻糖有高達120℃的玻璃化轉變溫度。這種特性,結合它工藝的穩(wěn)定性和低吸濕性,使海藻糖成為一種高蛋白質(zhì)防護劑和理想的噴霧干燥風味保持劑。
功能特性11:矯味作用
海藻糖對食物的甜味、香味有協(xié)同增強作用,能改善其它合成甜味劑如阿斯巴甜的甜味質(zhì)量,它又能緩和、部分掩蓋其他不良味道,減少澀味和苦味,對一部分的酸味起緩和作用。
功能特性12:抑制脂肪酸分解
富含食用油脂的食品在保存中受熱以及被光線照射,會產(chǎn)生有刺激性的臭味,油脂中不飽和脂肪酸越多,這種臭味就越容易產(chǎn)生,使得食品風味劣化、營養(yǎng)損失,甚至變質(zhì)而失去食用價值。而海藻糖對油脂成分中的不飽和脂肪酸分解具有很好的抑制作用。
功能特性13:穩(wěn)定物料中超氧化物歧化酶
海藻糖能夠穩(wěn)定食物中SOD活性,同時又可以對日常生活中從蔬菜、水果中攝取的維生素C、b-胡蘿卜素等抗氧化物的SOD樣活性起到穩(wěn)定作用,有助于防止體內(nèi)的超氧離子大量增加。
功能特性14:補充能源的營養(yǎng)性
海藻糖與蔗糖、麥芽糖一樣,是容易被小腸吸收成為能源的營養(yǎng)性物質(zhì)(每克海藻糖熱量為4千卡),但海藻糖具有更平穩(wěn)的血糖水平,這種獨有的特性,使得海藻糖非常適合用于配方制造的飲料,以提供能量、減輕疲勞與壓力。