D(+)-五水棉子糖,英文名为D(+)-Raffinose pentahydrate,是由半乳糖,葡萄糖和果糖组成的三糖,天然存在于各种蔬菜和谷物中。D(+)-五水棉子糖是一种功能性低聚糖,具有一定的抗癌和增强免疫功能的生物活性,在医药化学生成和食品添加剂的制备中有着广泛的应用,其还可以在细菌学中用作肠道菌鉴别,其在医药、微生物培养基中也有一定的用途。D(+)-五水棉子糖作为增殖双歧杆菌的益生元使用,同时亦可作为人体和动物活器官移植用保护输送液的主要成分,还可用于延长活菌体在常温下存活期的增效剂及微生物培养基。目前,国际上能够批量工业化生产棉子糖的仅日本和中国,日本甜菜制糖公司从植物中提炼,纯度可以达到98%,售价在450-600元人民币/公斤(按日元兑人民币汇率折算),产品自上世纪90年代上市,已经广泛应用于食品、药品、保健品、化妆品及饲料行业。目前,国内中唐瑞德公司亦已通过国家QS认证,并规模化生产棉子糖,纯度亦可达到98%,常规产品为90%纯度。[1]
图1 D(+)-五水棉子糖的结构式
性状
D(+)-五水棉子糖是采用物理萃取方式从植物(甜菜糖蜜或棉子)中提取的纯天然功能性低聚糖,棉子糖为白色或淡黄色晶状粉末,无水棉子糖熔点118~119℃。一般结晶体带有5分子的结晶水,缓慢加热100℃会丧失结晶水。水溶液的比旋光度[α]D为+105°。带结晶水的棉子糖熔点为80℃。与其他低聚糖不同,棉子糖晶体粉末含有5分子结晶水,因此即使在相对湿度90%的环境下也不会吸湿结块,相比其他低聚糖粉末较强的吸湿性,这是棉子糖晶体粉末的一个显著特点,对片状、粉状食品和药品的添加极为有利。D(+)-五水棉子糖在非晶体状态下,又具有较强的吸湿和保湿能力。[2]
生物活性
D(+)-五水棉子糖是一种具有较强增殖双歧杆菌作用的功能性低聚糖,D(+)-五水棉子糖有重要的药理功效,有抗血液病作用,对生殖细胞有抗癌功效。在食品工业中,可添加到各种饮料、乳制品、营养口服液和各种保健食品中。D(+)-五水棉子糖被人体食用后,进入人体结肠后,被产气菌酵解利用而产生肠气,这也是为什么吃豆类(富含D(+)-五水棉子糖)会有肠气的原因。D(+)-五水棉子糖有良好的食品加工性能,是优良的食品基料,可做为糖尿病人甜味剂的替代品,其可由棉籽饼磨粉水解或者甜菜糖蜜制得,可服用以调节肠道菌群。[3]
农药用途
D(+)-五水棉子糖可被用作饲料或者油料,用于增加甜菜的产量。甜菜主要用于制造蔗糖,半乳糖激酶(GAL)可以将棉子糖水解成蔗糖和半乳糖,这在工业生产中可被用来提高甜菜的产蔗糖量。
热稳定性
D(+)-五水棉子糖的热稳定性几乎与蔗糖相同,即使加热至140℃时仍保持稳定,因此在一些需经热压处理的食品中使用也十分方便。需要注意的是,当该化合物加热至180度时,D(+)-五水棉子糖会分解成蜜二糖和果糖,蜜二糖还可能进一步分解。在酸性条件下,D(+)-五水棉子糖的热稳定性仍然很好,与蔗糖相仿,甚至略高。在pH值为3.5、90℃环境中保持30min,D(+)-五水棉子糖几乎没产生分解现象。
溶解性
D(+)-五水棉子糖能溶于水和吡啶,微溶于乙醇等极性溶剂,不溶于石油醚等非极性溶剂。20℃时水中溶解度为14%,且随温度升高溶解度显著增大,80℃时高于蔗糖的溶解度。
参考文献
[1] 刘红梅,刘聚胜.功能性低聚糖的研究及在食品中的应用现状:轻工科技,2012
[2] Ajisaka, Katsumi and Fujimoto, Hiroshi Carbohydrate Research, 185(1), 139-46; 1989
[3] 刘后贵. 蜂蜜中的功能性糖类──棉子糖:蜜蜂杂志,1995