D-(+)-Trehalose海藻糖，又称α,α-海藻糖，具有保存生物活力的特殊功能，能有效地保护细胞膜和蛋白质的结构，使生物体在异常情况下，如高温脱水（干燥、高渗透压）、冷冻时仍保持细胞内湿润，防止细胞因失水而造成养分的损失和细胞的损伤。
生物膜表面结合水的存在对膜的稳定及保持完整有着重要的作用。正常的情况下，膜表面都存在大量的结合水，例如PC脂质体，通常每一磷脂头部都结合10～15个水分子。结合水的存在使膜表面能降低，使膜与膜间的紧密接触即膜融合的步不能实现。但一旦失去结合水，膜结构将发生一系列变化，出现诸如磷脂相变温度升高，磷脂侧向相分离，膜脂的缺陷及形成非双层相等，从而使膜通透性增高乃至产生膜融合。由于海藻糖拥有许多羟基，能够替代水与磷脂头部发生氢键结合，从而取代失去的结合水，维持生物膜表面“水化”状态。人的皮肤细胞也是典型的生物膜，海藻糖通过降低相变温度，使其在脱水条件下的膜脂仍处于液晶状态，从而起到保护皮肤的作用。实验表明，海藻糖对生物膜的保护是通过防融合、泄漏等途径实现的。
蛋白质尤其酶在干燥过程中很容易失活，例如磷酸果糖激酶(Phosphofructosekinase，PFK)是四聚体，在干燥过程中能解离成无活性的二聚体。如果在干燥前加入一定量的海藻糖，即使极度干燥，PFK完全稳定而且仍保持原活性。Camilo等把ECORⅠ、BgⅢ、PstⅠ和HindⅢ、T4DNA连接酶等放置在含海藻糖的缓冲液中一定时间后，于37℃通风干燥，干燥后的酶在70℃保存35天仍能精确地切割和连接DNA，而未加入海藻糖的酶其活性完全丧失。
海藻糖是生物分子的特效保护剂，它将为医用生物制品，如血液制品(血浆、血液球蛋白、转移因子等)、菌苗、疫苗、抗体、载药脂质体、抗血清、外科手术所需贮存的皮肤、器官等的干燥保存、运输和使用带来极大的方便。