D (+) - trehalose dihydrateهو disaccharide غير مستقر لا يتكون من جزيئين من الجلوكوز في ألفا ، يتكون من 1،1 -. تم استخلاصه في الأصل من فطريات Ergot في الجاودار ، وقد وجد لاحقًا أنه موجود على نطاق واسع في الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة في الطبيعة ، وخاصة في الفطريات والطحالب والطحالب واللافقاريات ذات المستويات العالية. الصيغة الجزيئية C12H22O11 · 2H2O ، CAS 6138-23-4 ، وهي بلورة بيضاء ، وجزيء واحد من D (+)-ثنائي الهيدرات trehalose يحتوي على جزيئين من الماء البلوري. إنه قابل للذوبان في الماء ، وحمض الأسيتيك الجليدي ، والإيثانول الساخن ، ولكنه غير قابل للذوبان في الأثير والأسيتون. عندما يتم تسخينها إلى 130 درجة ، يفقد Trehalose ماءه البلوري ويصبح غير متبلور. في المجال الشاسع من الكيمياء الحيوية ، تلعب الكربوهيدرات دورًا حاسمًا كمصادر للطاقة الأساسية والمكونات الهيكلية لأنشطة الحياة. من بينها ، أظهر هذا المركب العادي والغامض على ما يبدو ، بخصائصه ووظائفه الفريدة ، مجموعة واسعة من آفاق التطبيق في الأبحاث العلمية وصناعة الأغذية وحتى المجالات الصيدلانية.
|
صيغة كيميائية |
C12H26O13 |
|
كتلة دقيقة |
378.14 |
|
الوزن الجزيئي |
378.33 |
|
m/z |
378.14 (100.0%), 379.14 (13.0%), 380.14 (2.7%) |
|
تحليل عنصري |
C, 38.10; H, 6.93; O, 54.98 |
|
|
|
D (+) - trehalose dihydrate، المعروف كيميائيا باسم - d - glucopyranosyl - (1 → 1) - - d - glucopyranosyl dihydrate ، هو مادة مكونة من glucose molecules التي تمر عبر alpha ، 1-glycosidic السندات. عادةً ما تكون صيغتها الجزيئية C12H22O11 · 2H2O ، مع وزن جزيئي يبلغ حوالي 342.30 (بعض البيانات تُظهر أيضًا أنها 378.3 ، وربما بسبب الاختلافات في طريقة حساب محتوى الرطوبة في بيانات مختلفة). إنه له بنية جزيئية مستقرة ويمكن أن يحمي الجزيئات الحيوية الأخرى في الكائن الحي من التلف في الظروف القاسية مثل ارتفاع درجة الحرارة ، والبرودة ، والجفاف ، والضغط التناضحي العالي ، وما إلى ذلك. هذه الخاصية تجعلها تعرف باسم "سكر الحياة".
(1) غشاء الخلية وحماية الجزيئات الحيوية: في الطبيعة ، يمكن للعديد من الكائنات الحية البقاء في البيئات القاسية إلى حد كبير بسبب تراكم D - (+) - trehalose في الجسم. يمكن أن يحمي الجزيئات الكبيرة البيولوجية بشكل فعال مثل أغشية الخلايا والبروتينات والحمض النووي من التلف ، وهي واحدة من الآليات المهمة للكائنات الحية للتعامل مع الشدائد. تجعل آلية الحماية هذه d - (+) - Trehalose لها آفاق تطبيق واسعة في الحقل الطبي الحيوي.
(2) منتجات الدم وحماية اللقاحات: لقد تم استخدامها بنجاح في الطب كمثبت للمواد النشطة حيوياً مثل منتجات الدم واللقاحات وأنسجة الخلايا. هذا لا يمتد فقط وقت التخزين في درجة حرارة الغرفة ، ولكنه يمنع أيضًا تلوث الدم. وفي الوقت نفسه ، بصفته حماية تجفيف- ، يتم استخدامه أيضًا على نطاق واسع في المنتجات البيولوجية. بالمقارنة مع السكروز ، يمكن أن يوفر حماية أفضل للبروتينات.
(3) مادة احتياطي الطاقة: على الرغم من أن Trehalose ليس هو المصدر الرئيسي للطاقة ، إلا أنه بمثابة مادة احتياطي للطاقة في بعض الكائنات الحية ، مثل بعض الفطريات والحشرات ، ويمكن تقسيمها بسرعة إلى الجلوكوز لتوفير الطاقة أثناء نقص الطعام. هذه الخاصية لها قيمة تطبيق محتملة في مجالات الزراعة والبستنة. عن طريق الرش أو النقع ، يمكن تحسين مقاومة الجفاف ، والمقاومة الباردة ، ومقاومة الأمراض للمحاصيل بشكل كبير.
(4) تعزيز مقاومة الجسم: أظهرت الدراسات الحديثة أن d - (+) - تتمتع Trehalose أيضًا بوظيفة تنظيم الاستجابات المناعية ، وتعزيز مقاومة الجسم لمسببات الأمراض ، وتعزيز التئام الجروح ، وإظهار القيمة المحتملة في مجال الطب. قد يكون هذا التأثير التنظيمي المناعي مرتبطًا بقدرته على حماية الخلايا المناعية من التلف.
(1) الحزمة والسعرات الحرارية: بصفته محلية طبيعية ، فإنه يحتوي على حلاوة معتدلة ، وسعرات حرارية منخفضة ، ولن يسبب تقلبات حادة في نسبة السكر في الدم. إنه خيار مثالي للمرضى الذين يعانون من مرض السكري والأشخاص الذين يتابعون نظامًا غذائيًا صحيًا.
(2) السلع المخبوزة والحلويات: ترطيب واستقرارها الممتازD (+) - trehalose dihydrateيستخدم على نطاق واسع على نطاق واسع في السلع المخبوزة ، والحلوى ، والمشروبات ، وغيرها من المجالات.
(3) قطرات العين والحفاظ على اللقاحات: يمكن أن تؤدي إضافة قطرات trehalose إلى العين إلى حماية خلايا القرنية بشكل فعال وتقليل تهيج المخدرات ؛ في الحفاظ على اللقاحات ، يمكن أن يعزز Trehalose بشكل كبير استقرار وفعالية اللقاحات.
3. التطبيق في صناعة مستحضرات التجميل
(1) وظيفة الترطيب: وظيفة ترطيب Trehalose تجعلها مكونًا مهمًا في مستحضرات التجميل العالية-. يمكن أن يقفل بشكل فعال رطوبة الجلد ، ويقلل من الأضرار البيئية الخارجية للجلد ، وتعزيز صحة الجلد.
(2) إصلاح مضادات الأكسدة وحاجز الجلد: بالإضافة إلى وظيفة الترطيب ، يحتوي Trehalose أيضًا على وظائف إصلاح حاجز الجلد ومضادات الأكسدة. هذه الخصائص تجعل Trehalose لها آفاق تطبيق واسعة في مستحضرات التجميل مثل مضاد - الشيخوخة وحساسية.
4. التطبيقات الزراعية والبستانية
(1) مقاومة الجفاف ، والمقاومة الباردة ، ومقاومة الأمراض: من خلال الرش أو العلاج ، يمكن أن يحسن د- (+) - trehalose بشكل كبير من مقاومة الجفاف ، ومقاومة البرد ، ومقاومة المرض للمحاصيل. يساعد تأثير تعزيز مقاومة الإجهاد هذا المحاصيل على الحفاظ على النمو والتجنيب في البيئات القاسية.
(2) الحفاظ على الزهور: من حيث الحفاظ على الزهور ، D - (+) - يظهر Trehalose أيضًا إمكانات كبيرة. عن طريق الرش أو النقع ، يمكن تمديد فترة مشاهدة الزهور ، مع الحفاظ على سطوعها ونضارها.
5. التطبيقات الأخرى
(1) المواد الخام الكيميائية: كما أنها تستخدم على نطاق واسع في مجال المواد الكيميائية الدقيقة. يمكن استخدامه كمواد خام كيميائية لتجميع المركبات الأخرى ، مما يوفر الدعم المادي الخام لإنتاج المنتجات الكيميائية الدقيقة.
(2) الحفاظ على الإنزيمات وأغشية الخلايا: يمكن أيضًا استخدامها للحفاظ على المنتجات البيولوجية البحثية ، مثل الإنزيمات المهندسة وراثياً وغيرها من الإنزيمات ، والأغشية الخلوية ، والأجسام المضادة ، والمضادات ، والعضيات ، وما إلى ذلك.
هناك طرق إنتاج مختلفة لD (+) - trehalose dihydrate، بشكل رئيسي بما في ذلك الاستخراج الطبيعي ، التوليف الكيميائي ، التحول الحيوي.
مصدر المواد الخام:
تستخلص طريقة الاستخراج الطبيعية بشكل رئيسي من النباتات (مثل عشب البحر والأعشاب البحرية) أو الكائنات الحية الدقيقة (مثل الخميرة والعفن) الغنية بالثلاثية. هذه المواد الخام غنية في Trehalose ، مما يجعلها مصدرًا مثاليًا لاستخراج Trehalose.
عملية الاستخراج:
تتضمن عملية الاستخراج عادة خطوات مثل معالجة المواد الخام والاستخراج والفصل والتنقية. من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية والعمليات الفيزيائية ، يمكن استخراج منتجات النقاء العالية - من المواد الخام.
مزايا وعيوب:
تتمتع طريقة الاستخراج الطبيعي بمزايا مجموعة واسعة من مصادر المواد الخام وعملية استخراج بسيطة نسبيًا ؛ العيب هو أن الإخراج محدود وأن التكلفة مرتفعة ، مما يجعل من الصعب تلبية احتياجات الإنتاج الكبير -.
مبدأ التوليف:
تقوم طريقة التوليف الكيميائي بتجميع المادة مباشرة من خلال الوسائل الكيميائية. تستخدم هذه الطريقة التفاعلات الكيميائية لتحويل الركائز مثل الجلوكوز إلى trehalose.
عملية التوليف:
تتضمن عملية التوليف عادة خطوات مثل اختيار الركيزة ، واختيار المحفز ، وتحسين ظروف التفاعل. عن طريق ضبط ظروف التفاعل وأنواع المحفز ، يمكن تحسين كفاءة التوليف ونقاء المنتج.
مزايا وعيوب:
مزايا طريقة التوليف الكيميائي هي كفاءة عالية ونقاء المنتج العالي ؛ العيب هو أنه قد يقدم مواد ضارة ويؤثر على سلامة المنتج. لذلك ، عند استخدام التوليف الكيميائي لإنتاج هذه المادة ، من الضروري التحكم الصارم في ظروف التفاعل وجودة المنتج.
مبدأ التحويل:
تستخدم طريقة التحول الحيوي الكائنات الحية الدقيقة أو الإنزيمات لتحفيز إنتاج Trehalose من ركائز مثل الجلوكوز. تستخدم هذه الطريقة نظام الإنزيم داخل الكائن الحي من أجل التفاعلات الحفزية ، وله خصائص كونها صديقة للبيئة وآمنة وفعالة.
عملية التحويل:
تتضمن عملية التحويل عادة خطوات مثل الزراعة الميكروبية ، واستخراج الإنزيم ، وتفاعل الحفاز ، وما إلى ذلك من خلال تحسين ظروف الثقافة الميكروبية والظروف الحفزية للإنزيم ، يمكن تحسين كفاءة التحويل ونقاء المنتج.
مزايا وعيوب:
مزايا طريقة التحول الحيوي خضراء وصديقة للبيئة وآمنة وفعالة ؛ العيب هو أن تكلفة الإنتاج مرتفعة نسبيًا ، وتتطلب عمليات التخمير والاستخراج المعقدة. ومع ذلك ، مع التطوير المستمر للتكنولوجيا الحيوية ، أصبح التحول الحيوي تدريجياً طريقة الإنتاج السائدة ولها آفاق تطبيق واسعة.
مصادر المواد الخام والعلاج قبل-
إنتاجD (+) - trehalose dihydrateيعتمد على تسييل النشا كما المواد الخام الأساسية. شائع الاستخدام هي موارد متجددة مثل نشا الذرة ونشا الكسافا. يحتاج النشا إلى الخضوع لعلاج تسييل: تحت درجة حرارة عالية (90 - 100 درجة) والظروف الحمضية ، تمتص حبيبات النشا الماء وتوسع وتمزق ، وتشكيل محلول ديكسترين ؛ بعد ذلك ، يتم التحلل المائي الأنزيمي (مثل -الأميليز) لزيادة تدهوره إلى قلة السكريات ، مما يوفر ركائز مناسبة للتفاعلات الأنزيمية اللاحقة.
عملية التصنيع الأساسية: Multi - الحفز التآزري الإنزيم
يتم تحقيق تخليق trehalose من خلال رد فعل متتالي--. تشمل الإنزيمات الرئيسية:
Maltotriose - trehalose synthase (mtsase)
يقطع هذا الإنزيم وحدتين من الجلوكوز من غير- مما يقلل من نهاية المالتريووز ، مما يشكل تريهالوز وسيط مع قلة السكاريد المتبقية.
maltotriose - trehalose hydrolase (mthase)
مزيد من التحلل من الوسيط لإطلاق Trehalose الحرة.
النشا الجلوكوزيداز (AMG)
يحطم قلة السكاريد المتبقية إلى الجلوكوز ، مما يزيد من نقاء Trehalose.
تدفق العملية النموذجي:
محلول النشا المسخي (قيمة DE 10-15) → اضبط درجة الحموضة إلى 6.0-6.5 → إضافة MTSase و MTHASE (نسبة 1: 1) → رد الفعل عند 50-60 درجة لمدة 12-24 ساعة → تسخين حتى 80 درجة لعدم تنشيط الإنزيمات → إضافة AMG لمزيد من التفاعل لمدة 4-6 ساعات → إنهاء التفاعل والبرودة.
التنقية والتبلور: من منتجات نقاء عالية -
التطهير الأولي
إزالة ألوان الكربون المنشط: قم بإزالة الأصباغ والشوائب العضوية من محلول التفاعل.
أيون تبادل كروماتوجرافيا: من خلال سلسلة من راتنجات تبادل الكاتيون (مثل نوع H⁺) وراتنجات تبادل الأنيون (مثل نوع OH⁻) ، قم بإزالة الأملاح والبروتينات وشوائب الجزيء الصغيرة.
ترشيح الغشاء: استخدم الأغشية الفائقة (مع قطع الوزن الجزيئي - من 10-30 كيلو دالتون) لزيادة التركيز وإزالة الشوائب الجزيئية الكبيرة.
التركيز والبلورة
تركيز تبخر الفراغ: ركز المحلول المنقى لمحتوى سكر الأعشاب البحرية يزيد عن أو يساوي 60 ٪ (ث/ت).
التبلور المستحث:
طريقة تبلور التبريد: تبريد ببطء المحلول المركّز إلى 10-15 درجة ، أضف بلورات البذور (البلورات الدقيقة من السكر الأعشاب البحرية) للحث على التبلور.
طريقة تبلور التبخر: تبخر الماء بشكل مستمر عند 50-60 درجة حتى يصل المحلول إلى قيمة التشبع الحرجة ، ويتبلور بشكل طبيعي.
التحكم في النوع البلوري: اضبط درجة حرارة التبلور ، وسرعة التحريك ، وكمية الإضافة البلورية للبذور لضمان تكوين بلورات ثنائي هيدرات المعادن الموحدة (نقطة الانصهار 97 درجة ، والتي تحتوي على جزيئات من الماء البلوري).
الطرد المركزي والتجفيف
فصل الطرد المركزي: استخدم الطرد المركزي الأفقي (السرعة الدورانية 3000-4000 دورة في الدقيقة) لفصل البلورات عن الخمور الأم ، مع معدل استرداد يصل إلى 95 ٪.
تجفيف السرير المليء: تجفيف البلورات في الهواء الساخن عند 40-50 درجة ، والسيطرة على محتوى الرطوبة أقل من أو يساوي 1.5 ٪ (تجنب الجفاف للحصول على سكر الأعشاب البحرية اللامائية).
الفحص والتعبئة: الصف من خلال الشاشة الاهتزازية (حجم الشبكة 200-400) والمنتج النهائي هو مسحوق بلوري أبيض مع نقاء أكبر من أو يساوي 98 ٪.
مراقبة الجودة والمعايير
اختبار النقاء
كروماتوجرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC): استخدم عمودًا أمينيًا كمرحلة ثابتة ، ومياه أسيتونيتريل - كمرحلة متنقلة ، واكتشف نسبة مساحة ذروة سكر الأعشاب البحرية.
مقياس الدوران البصري: حدد الدوران المحدد [] ²⁰ᴰ=+199 (محلول مائي 5 ٪) لتأكيد نقاء التكوين d -.
السيطرة على الشوائب
المعادن الثقيلة: استخدم مطياف الامتصاص الذري (AAS) للكشف عن المحتوى الرصاص والزرنيخ ، مع حد أقل من أو يساوي 1 ملغ/كغ.
الكائنات الحية الدقيقة: اختبار العدد البكتيري الكلي (أقل من أو يساوي 1000 CFU/G) والبكتيريا المسببة للأمراض (غير قابلة للاكتشاف) وفقًا لطريقة الأدوية الصينية.
اختبار الاستقرار
الاختبار المتسارع: ضع في 40 درجة و 75 ٪ من الرطوبة لمدة 6 أشهر ، واكتشف تغيير النقاء (أقل من أو يساوي 0.5 ٪) ومحتوى الماء البلوري (استقر عند 10-11 ٪).
الابتكار التكنولوجي واتجاهات الصناعة
تقنية تجميد الإنزيم
إصلاح mtsase و mThase على الجسيمات النانوية المغناطيسية أو ناقلات الراتنج لتحقيق الاستخدام المتكرر للإنزيمات (أوقات ركوب الدراجات أكبر من أو تساوي 50 مرة) ، مما يقلل من تكاليف الإنتاج.
الإنتاج المستمر
تطوير مفاعل حيوي للأغشية (MBR) ، تفاعل تحفيزي إنزيم مع فصل الغشاء لتحقيق التوليف المستمر وتنقية السكر الأعشاب البحرية ، وزيادة كفاءة الإنتاج بمقدار 3 مرات.
التصنيع الأخضر
استخدم المذيب العضوي - Dual - تبلور الطور لتقليل استهلاك موارد المياه ؛ استخدم طريقة التخمير الميكروبية لإنتاج الاستعدادات للإنزيم ، واستبدال إنزيمات التوليف الكيميائي ، وتقليل انبعاثات الكربون.
مجالات التطبيق وآفاق السوق
D (+) - trehalose dihydrateيستخدم على نطاق واسع في:
صناعة الأغذية: بصفتها محلية منخفضة من السعرات الحرارية (مع 45 ٪ من السعرات الحرارية من السكروز) ومربوطة ، يتم استخدامه في السلع المخبوزة ، والحلوى ، والمشروبات المجمدة.
الطب الحيوي: بصفته مثبتًا للبروتين (مثل اللقاحات ، أدوية الأجسام المضادة) وتجميد الخلية - عامل الحماية التجفيف ، فإنه يزيد من معدل البقاء على قيد الحياة للمنتجات البيولوجية.
مستحضرات التجميل: إنه يمنع تبخر الرطوبة من طبقة الجلد القرنية ويستخدم في منتجات العناية بالبشرة العالية-.
وفقًا لمؤسسات أبحاث السوق ، سينمو حجم سوق Trehalose العالمي بمعدل سنوي قدره 6.2 ٪ ، ومن المتوقع أن يتجاوز 500 مليون دولار بحلول عام 2027.
الوسم : D (+) - trehalose dihydrate CAS 6138-23-4 ، الموردون ، المصنعون ، المصنع ، الجملة ، الشراء ، السعر ، الأكبر ، للبيع