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老糖开新花,海藻糖或将提供新功效?

编者按:

海藻糖是一种安全可靠的天然糖类,最早是从一种叫做麦角的真菌中发现的。海藻糖的功效良多,其中最重要的功能是保护生物体的细胞和大分子活性和功能,也因此被誉为“生命之糖”。随着对海藻糖的研究不断深入,其应用变得越来越广泛。如今,在食品、生物医药、农业、化妆品等领域都可以看见海藻糖的身影。

今天,我们共同关注海藻糖的潜在健康益处并特别介绍一家海藻糖行业的著名企业日本林原株式会社。希望本文能够为相关的产业人士和读者带来一些启发和帮助。

① 海藻糖是什么?

海藻糖是一种天然的、能产生能量的双糖,广泛存在于许多植物、藻类、真菌、细菌和昆虫中。目前,这种糖被广泛应用于食品、生物医药、农业、化妆品等领域。但是由于海藻糖无法人工合成,而早期的海藻糖生产方法产量很低,所以使得该产品的商业成本在初期高得令人望而却步。

1992 年,日本林原株式会社(Hayashibara Co.,Ltd.)的糖科学家 Kazuhiko Maruta 发现了一种来源于节杆菌属(Arthrobacter)的土壤细菌 Q36 能产生两种酶。这两种酶可以和 1966 年发现的淀粉降解酶一起,反复与麦芽糊精发生反应,从而生产出高产量的海藻糖。

1994 年,日本林原株式会社基于上述酶开发了一种可以大规模生产海藻糖的方法,大大促进了海藻糖的发展。从那时起,该公司以及世界各地的科学家的研究工作揭示了海藻糖广泛的益处。

目前,海藻糖主要被用于延长食品或疫苗的保质期,但是日本林原株式会社认为它也具有预防和治疗一些代谢性疾病、心血管疾病、神经退行性疾病和传染性疾病的潜力。

BOX:日本林原株式会社

日本林原株式会社成立于 1883 年,是世界顶尖的酵母、微生物和生物工程的研发企业,也是世界上最著名的生产海藻糖的企业。除了海藻糖,该公司还生产普鲁兰糖,以及某些抗癌药物和化妆品的原料。

2012 年,林原加入了 NAGASE 集团,旨在利用 NAGASE 在市场发展、销售和分销渠道等方面的专业知识来帮助其进一步扩张。

图. 早期研究表明,海藻糖――一种广泛使用的食品成分,可能具有健康益处。

② 海藻糖和食品工业

Maruta 说:“早在日本林原株式会社大规模生产海藻糖之前,就有许多研究表明海藻糖具有极好的水合作用,甜度只有蔗糖的一半,而且十分稳定,适合广泛应用于各种食物中。”

在日本,海藻糖被广泛用于延长食品的保质期,它可以防止食品变得干燥,防止含淀粉的产品变味,防止水果和蔬菜变色。它还能抑制冷冻食品中的冰晶生长,减少食物损失。

早在 1999 年就开始研究海藻糖的日本林原株式会社资深科学家 Takanobu Higashiyama 说:“在日本,海藻糖作为食品配料已经安全使用了 20 多年。” 日本林原株式会社正在开展国际研究合作以研究海藻糖对健康的益处。此外,Higashiyama 还计划研究它在食品和制药行业中用于保存酶的潜力。

“酶并不稳定,容易因加热或干燥而变性,从而失去活性。如果在没有冷链的情况下,酶很难保存。假设海藻糖可以用作酶稳定剂,那么它在延长酶保质期和降低冷链的能源成本方面将具有巨大的潜力。”他说。这种潜力还可以扩展到疫苗,从而避免冷链储存的需求。冷链储存是疫苗运输和储存的一个主要障碍。

图. 海藻糖是一种天然存在的糖(结晶形式)。

③ 代谢综合征

Higashiyama 说:“目前关于海藻糖的信息只是冰山一角。”

2010 年,日本林原株式会社兽医科学家 Chikako Arai 证明,海藻糖还可以抑制高脂肪饮食的肥胖小鼠的脂肪细胞生长,并可缓解其胰岛素抵抗。

她还发现海藻糖增加了白色脂肪组织中耗能的米色脂肪细胞的产生,并降低了健康小鼠的葡萄糖水平。“使用海藻糖作为补充剂不仅可以促进能量消耗,还可能预防肥胖。”她说。

此外,每天摄入海藻糖有助于餐后血糖恢复,这表明它可能有助于防止II型糖尿病的发展。

图.相比于普通水(右图),添加海藻糖的水(左图)可以增加肠道细胞中的脂滴。

④ 抑制肥胖

2020 年在小鼠身上进行的一项研究表明,摄入海藻糖可以通过捕获肠上皮细胞内的脂肪滴,并抑制它们快速进入血液,来预防代谢综合征。

日本林原株式会社的 Chikako Arai 也进行了一项实验,即给正常小鼠或海藻糖酶基因敲除的小鼠(缺乏分解海藻糖的能力)喂食高脂饲料和添加海藻糖或不添加海藻糖的水。结果显示,海藻糖抑制了两种类型小鼠的脂肪细胞肥大,并增加了其肠上皮中的脂滴:这些脂滴可以从小鼠的粪便中排出。

“海藻糖可能是一种脂类代谢调节剂,具有抑制肥胖的潜力。”Arai 说。

⑤ 自噬诱导剂

也有科学家研究表明海藻糖具有激活自噬的作用(人体清除受损细胞的自然过程),这成为了海藻糖又一新的健康潜力。Higashiyama 说:“目前大多数自噬诱导剂都是化学合成的,所以海藻糖作为一种天然物质对人类福祉的贡献是很有意义的。”

海藻糖作为自噬激活剂的作用最早由英国的研究人员发现,他们在老鼠身上的研究表明,海藻糖通过其激活作用清除了与亨廷顿病和帕金森病相关的突变蛋白。

还有研究人员发现这种自噬诱导作用可以防止糖尿病小鼠模型发育中的神经管缺陷;触发心脏保护作用,从而改善心脏病发作后的心脏重构;减轻高脂饮食小鼠的动脉粥样硬化和脂肪肝。科学家甚至推测,海藻糖依赖自噬的抗病毒作用可能有助于防止感染和病毒传播。

“随着全球人口老龄化,越来越多人开始关注自身健康。我们希望通过海藻糖来延长人们的健康预期寿命。”Arai说。

原文链接:https://www.nature.com/articles/d42473-020-00416-1

作者|Nature Research Custom Media 和日本林原株式会社

编译 | 萌依依

审校|617