D (+) - trehalose dihidrateste o dizaharidă stabilă care nu reduc, compusă din două molecule de glucoză într -o alfa, compusă din 1,1 - legături de glicozidă. Extras inițial din ciuperca Ergot în secară, s -a constatat ulterior prezentă pe scară largă la animale, plante și microorganisme în natură, în special în ciuperci, alge, mușchi și nevertebrate cu niveluri ridicate. Formula moleculară C12H22O11 · 2H2O, CAS 6138-23-4, este un cristal alb și o moleculă de d (+)-trehalose dihidrat conține două molecule de apă de cristal. Este solubil în apă, acid acetic glaciar și etanol fierbinte, dar insolubil în eter și acetonă. Când este încălzit până la 130 de grade, trehalose își pierde apa cristalină și devine amorfă. În vastul domeniu al biochimiei, carbohidrații joacă un rol crucial ca surse de energie esențiale și componente structurale pentru activitățile de viață. Printre aceștia, acest compus aparent obișnuit, dar misterios, cu proprietățile și funcțiile sale unice, a arătat o gamă largă de perspective de aplicații în cercetarea științifică, industria alimentară și chiar domeniile farmaceutice.
|
Formula chimică |
C12H26O13 |
|
Liturghie exactă |
378.14 |
|
Greutate moleculară |
378.33 |
|
m/z |
378.14 (100.0%), 379.14 (13.0%), 380.14 (2.7%) |
|
Analiza elementară |
C, 38.10; H, 6.93; O, 54.98 |
|
|
|
D (+) - trehalose dihidrat, cunoscut chimic sub numele de - d - glucopiranosil - (1 → 1) - - d - glucopiranosil dihidrat, este o substanță compusă din două molecule de glucoză care trec printr -o alfa, -1, un non reduct Conectarea legăturilor 1-glicozidice. Formula sa moleculară este de obicei C12H22O11 · 2H2O, cu o greutate moleculară de aproximativ 342.30 (unele date o arată și ca 378.3, posibil datorită diferențelor în metoda de calcul a conținutului de umiditate în date diferite). Are o structură moleculară stabilă și poate proteja alte biomolecule din organism de deteriorarea în condiții extreme, cum ar fi temperatura ridicată, frigul, uscăciunea, presiunea osmotică ridicată, etc. Această caracteristică o face cunoscută sub numele de „zahărul vieții”.
(1) Membrana celulară și protecția biomoleculelor: în natură, multe organisme sunt capabile să supraviețuiască în medii extreme în mare parte datorită acumulării de d - (+) - trehalose în organism. Poate proteja eficient macromoleculele biologice, cum ar fi membranele celulare, proteinele și ADN -ul de deteriorare și este unul dintre mecanismele importante pentru organisme pentru a face față adversității. Acest mecanism de protecție face ca d - (+) - Trehalose să aibă perspective largi de aplicare în câmpul biomedical.
(2) Produsele din sânge și protecția împotriva vaccinurilor: a fost utilizat cu succes în medicină ca stabilizator pentru substanțe bioactive, cum ar fi produse din sânge, vaccinuri și țesuturi celulare. Acest lucru nu numai că prelungește timpul de depozitare la temperatura camerei, dar împiedică și contaminarea sângelui. Între timp, ca înghețare - protectoare de uscare, este utilizată și pe scară largă în produsele biologice. În comparație cu zaharoza, poate oferi o protecție mai bună pentru proteine.
(3) Substanța de rezervă a energiei: Deși trehaloza nu este principala sursă de energie, aceasta servește ca o substanță de rezervă de energie în anumite organisme, cum ar fi anumite ciuperci și insecte și poate fi defalcat rapid în glucoză pentru alimentarea cu energie în timpul deficienței de alimente. Această caracteristică are o valoare potențială de aplicare în domeniile agriculturii și horticulturii. Prin pulverizare sau înmuiere, rezistența la secetă, rezistența la frig și rezistența la boală a culturilor pot fi îmbunătățite semnificativ.
) Acest efect de reglementare imună poate fi legat de capacitatea sa de a proteja celulele imune de deteriorare.
(1) Dulul și calorii: ca îndulcitor natural, are o dulceață moderată, calorii scăzute și nu va provoca fluctuații ascuțite ale glicemiei. Este o alegere ideală pentru pacienții cu diabet și persoane care urmăresc o dietă sănătoasă.
)D (+) - trehalose dihidratFolosit din ce în ce mai mult în produse coapte, bomboane, băuturi și alte câmpuri.
(3) picăturile oculare și conservarea vaccinului: adăugarea trehalose la picături de ochi poate proteja eficient celulele corneene și poate reduce iritația medicamentului; În conservarea vaccinurilor, trehaloza poate îmbunătăți semnificativ stabilitatea și eficacitatea vaccinurilor.
3. Aplicare în industria cosmetică
(1) Funcția hidratantă: Funcția hidratantă a trehalose îl face un ingredient important în cosmetice mari -. Poate bloca eficient umiditatea pielii, poate reduce deteriorarea externă a mediului la piele și poate promova sănătatea pielii.
(2) Repararea barierei antioxidante și a pielii: Pe lângă funcția de hidratare, trehaloza are, de asemenea, funcții de reparație a barierei antioxidante și a pielii. Aceste caracteristici fac ca trehalose să aibă perspective largi de aplicare în produse cosmetice, cum ar fi anti -, îmbătrânirea și anti -sensibilitatea.
4. Aplicații agricole și horticole
(1) Rezistența la secetă, rezistența la frig și rezistența la boli: prin pulverizare sau tratament de înmuiere, D - (+) - trehaloză poate îmbunătăți semnificativ rezistența la secetă, rezistența la frig și rezistența la boală a culturilor. Acest efect de îmbunătățire a rezistenței la stres ajută culturile să mențină creșterea și randamentul în medii dure.
(2) Conservarea florilor: în ceea ce privește conservarea florilor, d - (+) - Trehalose arată, de asemenea, un potențial mare. Prin pulverizare sau înmuiere, perioada de vizionare a florilor poate fi extinsă, menținându -și luminozitatea și prospețimea.
5. Alte aplicații
(1) Materii prime chimice: sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în domeniul substanțelor chimice fine. Poate fi utilizat ca materie primă chimică pentru sintetizarea altor compuși, oferind suport de materii prime pentru producerea de produse chimice fine.
(2) Conservarea enzimelor și a membranelor celulare: poate fi, de asemenea, utilizată pentru a păstra produsele biologice de cercetare, cum ar fi enzimele proiectate genetic și alte enzime, membrane celulare, anticorpi, antigene, organele, etc. Aceste produse biologice joacă un rol important în cercetarea științifică și în producția industrială, iar efectul lor de protecție ajută la extinderea vieții lor și la întreținerea activității lor.
Există diverse metode de producție pentruD (+) - trehalose dihidrat, incluzând în principal extracția naturală, sinteza chimică și biotransformarea.
Sursa materiei prime:
Metoda de extracție naturală extrage în principal din plante (cum ar fi Kelp și alge marine) sau microorganisme (cum ar fi drojdia și mucegaiul) bogate în trehalose. Aceste materii prime sunt bogate în trehaloză, ceea ce le face o sursă ideală pentru extragerea trehaloselor.
Proces de extracție:
Procesul de extracție include de obicei pași precum procesarea materiilor prime, extracția, separarea și purificarea. Printr -o serie de reacții chimice și operații fizice, din materialele prime pot fi extrase din materiile prime -}.
Avantaje și dezavantaje:
Metoda de extracție naturală are avantajele unei game largi de surse de materii prime și un proces de extracție relativ simplu; Dezavantajul este că producția este limitată, iar costul este mare, ceea ce face dificilă satisfacerea nevoilor producției mari de scară-.
Principiul sintezei:
Metoda sintezei chimice sintetizează direct substanța prin mijloace chimice. Această metodă utilizează reacții chimice pentru a converti substraturi, cum ar fi glucoza în trehaloză.
Proces de sinteză:
Procesul de sinteză include de obicei pași precum selecția substratului, selecția catalizatorului și optimizarea condițiilor de reacție. Prin ajustarea condițiilor de reacție și a tipurilor de catalizatori, se pot îmbunătăți eficiența sintezei și puritatea produsului.
Avantaje și dezavantaje:
Avantajele metodei de sinteză chimică sunt eficiență ridicată și puritate ridicată a produsului; Dezavantajul este că poate introduce substanțe dăunătoare și poate afecta siguranța produsului. Prin urmare, atunci când utilizați sinteza chimică pentru a produce această substanță, este necesară controlul strict a condițiilor de reacție și a calității produsului.
Principiul conversiei:
Metoda de biotransformare utilizează microorganisme sau enzime pentru a cataliza producerea de trehaloză din substraturi precum glucoza. Această metodă utilizează sistemul enzimatic din cadrul organismului pentru reacții catalitice și are caracteristicile de a fi ecologic, sigur și eficient.
Proces de conversie:
Procesul de conversie include de obicei pași precum cultivarea microbiană, extracția enzimei, reacția catalitică, etc. Prin optimizarea condițiilor de cultură microbiană și a condițiilor catalitice enzimatice, eficiența conversiei și puritatea produsului pot fi îmbunătățite.
Avantaje și dezavantaje:
Avantajele metodei de biotransformare sunt ecologice, ecologice, sigure și eficiente; Dezavantajul este că costul de producție este relativ ridicat, necesitând procese complexe de fermentare și extracție. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea continuă a biotehnologiei, biotransformarea a devenit treptat metoda de producție principală și are perspective largi de aplicare.
Surse de materie primă și tratament pre -
Producția deD (+) - trehalose dihidratse bazează pe lichefierea amidonului ca materie primă de bază. Utilizate frecvent sunt resurse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb și amidonul de manioc. Amidonul trebuie să fie supus unui tratament de lichefiere: sub temperatură ridicată (90 - 100 de grade) și condiții acide, granulele de amidon absoarbe apa, se extind și se rup, formând o soluție de dextrină; Ulterior, hidroliza enzimatică (cum ar fi -milază) se realizează pentru a o degrada în continuare în oligozaharide, oferind substraturi adecvate pentru reacțiile enzimatice ulterioare.
Proces de fabricație de bază: multi - cataliză sinergică a enzimei
Sinteza trehalose este obținută printr -o reacție a cascadei enzimatului multi -. Enzimele cheie includ:
Maltotriose - bazat pe trehalose sintază (mtsase)
Această enzimă taie două unități de glucoză de la capătul de reducere a maltotriozei non -, formând un intermediar de trehaloză cu oligozaharida rămasă.
Maltotrioză - bazat pe trehalose hidrolază (mtase)
În continuare, hidrolizează intermediarul pentru a elibera trehaloză liberă.
Amidon glucozidază (AMG)
Descompune oligozaharida rămasă în glucoză, crescând puritatea trehalozei.
Flux tipic de proces:
Soluție de amidon lichefy (valoare DE 10-15) → Reglați pH-ul la 6,0-6,5 → Adăugați mtsase și mtase (raport 1: 1) → reacționează la 50-60 grade pentru 12-24 ore → încălziți până la 80 de grade pentru a inactiva enzimele → Adăugați AMG pentru reacție suplimentară timp de 4-6 ore → terminați reacția și răcirea.
Purificare și cristalizare: de la produsul brut la mare - cristale de puritate
Purificarea inițială
Decolorizarea carbonului activată: eliminați pigmenții și impuritățile organice din soluția de reacție.
Cromatografie de schimb de ioni: printr -o serie de rășini de schimb de cationi (cum ar fi tip H⁺) și rășini de schimb de anioni (cum ar fi tip OH⁻), elimină sărurile, proteinele și impuritățile cu molecule mici.
Filtrarea membranei: utilizați membrane de ultrafiltrare (cu o tăietură de greutate moleculară - în afara 10-30 kDa) pentru a concentra și îndepărta în continuare impuritățile mari de molecule.
Concentrare și cristalizare
Concentrația de evaporare în vid: Concentrați soluția purificată la un conținut de zahăr de alge mai mare sau egal cu 60% (greutate/greutate).
Cristalizare indusă:
Metoda de cristalizare de răcire: Răciți lent soluția concentrată la 10-15 grade, adăugați cristale de semințe (microcristale dihidrate ale zahărului de alge) pentru a induce cristalizarea.
Metoda de cristalizare a evaporării: evaporați apa continuu la 50-60 grade până când soluția atinge valoarea critică de suprasaturare și se cristalizează în mod natural.
Controlul tipului de cristal: Reglați temperatura de cristalizare, viteza de agitare și cantitatea de adăugare a cristalului pentru a asigura formarea de cristale dihidrate rombice uniforme (punct de topire 97 grade, care conține 2 molecule de apă cristalină).
Centrifugare și uscare
Separarea centrifugă: utilizați o centrifugă orizontală (viteză de rotație 3000-4000 rpm) pentru a separa cristalele de lichiorul mamă, cu o rată de recuperare de până la 95%.
Uscarea la pat fluidizat: uscați cristalele într-un aer cald la 40-50 de grade, controlând conținutul de umiditate mai mic sau egal cu 1,5% (evitând deshidratarea pentru a obține zahăr anhidru de alge marin).
Screening și ambalaj: grad prin vibrație ecran (dimensiunea ochiurilor de plasă 200-400), iar produsul final este pulberea albă cristalină cu o puritate mai mare sau egală cu 98%.
Controlul calității și standardele
Testarea purității
Cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC): Utilizați o coloană amino ca fază staționară, acetonitril - ca fază mobilă și detectați proporția zonei de vârf de zahăr.
Contor de rotație optică: Determinați rotația specifică [] ²⁰ᴰ=+199 grad (5% soluție apoasă) pentru a confirma puritatea configurației d -.
Controlul impurității
Metale grele: utilizați spectrometrie de absorbție atomică (AAS) pentru a detecta conținutul de plumb și arsenic, cu o limită mai mică sau egală cu 1 mg/kg.
Microorganisme: testează numărul total de bacterii (mai puțin sau egal cu 1000 CFU/G) și bacterii patogene (nu este detectabilă) conform metodei farmacopopoei chineze.
Test de stabilitate
Test accelerat: Plasați la 40 de grade și 75%umiditate timp de 6 luni, detectați schimbarea de puritate (mai mică sau egală cu 0,5%) și conținutul de apă cristalin (stabilizat la 10-11%).
Inovația tehnologică și tendințele industriei
Tehnologia de imobilizare a enzimelor
Fixați MTSASE și MTHASE pe nanoparticule magnetice sau purtători de rășină pentru a obține utilizarea repetată a enzimelor (timpi de ciclism mai mari sau egale cu 50 de ori), reducând costurile de producție.
Producție continuă
Dezvoltați bioreactorul membranei (MBR), reacția catalitică a enzimei de cuplu cu separarea membranei pentru a obține sinteza continuă și purificarea zahărului de alge, crescând eficiența producției de 3 ori.
Fabricare verde
Utilizați Solvent organic - apă dual - cristalizare de fază pentru a reduce consumul de resurse de apă; Utilizați metoda de fermentare microbiană pentru a produce preparate enzimatice, înlocuirea enzimelor de sinteză chimică și reducerea emisiilor de carbon.
Zone de aplicare și perspective de piață
D (+) - trehalose dihidrateste utilizat pe scară largă în:
Industria alimentară: ca un îndulcitor de calorii scăzut - (cu 45% din caloriile zaharozei) și un umectant, este folosit în produse coapte, bomboane și băuturi congelate.
Biomedical: ca stabilizator de proteine (cum ar fi vaccinuri, medicamente cu anticorpi) și o congelare a celulelor - agent de protecție de uscare, crește rata de supraviețuire a produselor biologice.
Cosmetics: inhibă evaporarea umidității din Stratum Corneum al pielii și este utilizat în High - produse de îngrijire a pielii și produse de protecție solară.
Potrivit instituțiilor de cercetare de piață, dimensiunea pieței Global Trehalose va crește cu o rată anuală de 6,2% și este de așteptat să depășească 500 de milioane de dolari SUA până în 2027.
Tag-uri populare: d (+) - Trehalose dihidrate CAS 6138-23-4, furnizori, producători, fabrică, en-gros, cumpărare, preț, vrac, de vânzare