D-甘露糖的性质及市场前景探讨 本文关键词：甘露，市场前景，探讨，性质
D-甘露糖的性质及市场前景探讨 本文简介：【摘要】D-甘露糖是一种具有还原性的单糖，在自然界中分布广泛，且具有多种生理功能，是动植物体内一种重要的糖类。目前，D-甘露糖的科研以及应用主要集中在食品工业、医学、养殖业、合成领域以及日化产业等。文章综述了D-甘露糖的性质、应用及并展望了D-甘露糖的市场前景，以期为D-甘露糖的进一步开发应用提供参
D-甘露糖的性质及市场前景探讨 本文内容：
【摘要】D-甘露糖是一种具有还原性的单糖，在自然界中分布广泛，且具有多种生理功能，是动植物体内一种重要的糖类。目前，D-甘露糖的科研以及应用主要集中在食品工业、医学、养殖业、合成领域以及日化产业等。文章综述了D-甘露糖的性质、应用及并展望了D-甘露糖的市场前景，以期为D-甘露糖的进一步开发应用提供参考。
【关键词】D-甘露糖；性质；应用；市场前景
D-甘露糖（又名D-(＋)-甘露糖；D(＋)甘露糖）分子式为C6H12O6，相对分子质量为180.16，是葡萄糖，半乳糖的同分异构体。D-甘露糖作为一种简单的单糖，其存在形式非常广泛，是多数多糖的组成成分。同时，在植物和细胞壁的寡糖中也存在大量的D-甘露糖。游离的D-甘露糖存在于桃、苹果以及橘子等果皮中，含有D-甘露糖组成成分的聚糖也大量存在于象牙棕榈子、血清球蛋白、卵类粘蛋白、红藻、酵母以及结核杆菌中[1]。由于D-甘露糖的元素分布广泛，糖类的研究工作中往往能见到D-甘露糖的身影。从20世纪60代至今，糖的相关学科（糖工程学、糖生物学、糖化学）得到了巨大的发展，人们对糖的认识已从一种生命能源和物质组成结构发展到了糖的重要的生物学功能，例如免疫调节、抗炎等功能[2]。其中涉及大量研究的多糖中含有D-甘露糖的组成成分。研究表明，D-甘露糖具有防止伤口出现炎症并减少实验伤口模型中的肉芽组织形成的功能[3]。同时，在岳建雄[4]的研究中发现D-甘露糖可作为标记基因转化细胞的筛选剂。在人体内，D-甘露糖不能很好的代谢，其分布在体液与组织当中，尤其在神经、皮肤等组织以及肝脏、肠道中大量存在。人体的免疫调节和糖蛋白的合成都离不了D-甘露糖，当人体身患疾病时，可能是缺乏D-甘露糖糖化作用中的酵素而导致。因此，临床上使用的糖质营养素中常配加D-甘露糖[1]。D-甘露糖对人体的健康具有重要的作用，其具有多种生理效应：促进伤口的愈合；抑制癌细胞的存活和肿瘤的增长；防止尿道系统细菌感染；促进免疫系统调节；抗炎作用以及巨噬细胞表面的四种捕捉器（含有D-甘露糖成分）对抗原的捕捉[1,5,6]。目前，关于D-甘露糖的报道颇多，其应用也是非常的广泛。在食品工业上，D-甘露糖常被作为甜味添加剂用于保健品以及饮料中；医药上，D-甘露糖可用于癌症药物的修饰来达到靶向药物输送目的；养殖业上，D-甘露糖可用于饲料中防止肉用仔鸡被沙门氏菌感染，并提高产蛋量；化学合成上，D-甘露糖可用作原料合成各种衍生物，如三氟甘露糖以及L-核糖等[7]，其广泛的应用使得D-甘露糖具有良好的经济价值和市场前景。
１D-甘露糖的性质
1.1D-甘露糖的物理性质
D-甘露糖易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。其纯品为白色晶体或粉末，味甜、略带苦味，熔点为132℃（α-型晶形）～133℃（β-型晶形），D-甘露糖的两种构型α-型（甲基的结晶）β-型（乙基的结晶）在水溶液中的比旋光度分别为[α]D20＋29.3→＋14.6°，[α]D20﹣29.3→＋14.6°。D-甘露糖分子结构如下：
1.2D-甘露糖的化学性质
D-甘露糖是一种还原性单糖，具有还原性，在碱性弱氧化剂的作用下生成金属或金属低价氧化物，在酸性氧化剂的作用下生成一元或二元D-甘露糖酸或生成甲酸和甲醇。D-甘露糖亦能与醇或带有羟基的分子作用生成糖苷，同时D-甘露糖自身的多个羟基也能与酸发生酯化反应。当D-甘露糖与三分子苯肼作用时，则生成D-甘露糖刹，D-甘露糖刹具有特征的结晶形状和一定的熔点，可利用糖刹性质来鉴别D-甘露糖。当还原剂与D-甘露糖作用时，D-甘露糖被还原成D-甘露糖醇。D-甘露糖醇是一种高渗性的组织脱水剂，目前已被广泛地应用于临床上。
2D-甘露糖的应用
2.1D-甘露糖在食品上的应用
由于D-甘露糖带有甜味且低热量的特性，其常被用作蔗糖的甜味替代品。到目前为止，D-甘露糖常作为食品辅助剂被直接食用。目前，世界上生产食用性的D-甘露糖的国家有美国和中国，畅销的D-甘露糖的品牌有SourceNaturals、VibrantHealth以及NOWFoods等，在这些产品中，D-甘露糖多以胶囊或粉末的形式存在[8]。此外，D-甘露糖具有改善食品质地的特性，因此被用于商业上的食品，例如其具有的溶解性和抗熔化性，可被广泛的应用于商业冰激凌上。在20世纪末，Elghaouth和wilson等[9]发现在即将腐烂的苹果或桃中接种D-甘露糖，可起到减小腐烂病斑直径的效果。21世纪初，杨兵勋等[10]利用HPLC法测定了具有提高免疫铁功能的铁皮石斛饮料中的D-甘露糖含量，为控制该类铁皮石斛饮料的质量作出基准校对。
2.2D-甘露糖在医学上的应用
在医学上，人们常利用D-甘露糖具有的多种生理功能来治疗相应的疾病。当D-甘露糖与一些抗癌药物（阿霉素）结合并形成聚合束胶的靶向药物，在人体内可起到癌症的靶向性治疗并降低癌症药物对人体组织的毒性副作用[11]。同时，在Ranta[12]的研究中，D-甘露糖可用作原料来合成具有D-甘露糖结构的白色念珠菌β-（1→2）链接细胞壁甘露聚糖，其是一种免疫刺激剂。Kamel[13]利用D-甘露糖为原料合成新型席夫碱，结果证明其具有一定的抗肿瘤活性。此外，D-甘露糖可作一种将脊柱免疫细胞调节为吞噬细胞表型以改进非病毒基因治疗的新方法，进行脊髓周围治疗时可抑制异常疼痛作用[14]。
2.3D-甘露糖在养殖业上的应用
长期以来，养殖业中畜禽的生长以及疾病的预防和治疗都依赖于抗生素，但抗生素的过度使用会造成环境污染或耐药细菌的增殖[15,16]。因此，寻找其他的方法来替代抗生素的使用具有重要的意义。在20世纪90年代，美国研究人员利用D-甘露糖以及另外几种糖对伤寒沙门氏菌处理过的幼鸡进行试验，发现D-甘露糖能很好地抑制幼鸡沙门氏菌的感染，且D-甘露糖无不良作用，能起到替代该菌抗生素的作用[16,17]。此外，研究发现D-甘露糖具有阻碍病原体在肠道定植和使其脱落的作用，广泛地用于畜禽饲料中能抑制病原体的增殖[18]。
2.4D-甘露糖在衍生物合成上的应用
2.4.1三氟甘露糖的合成三氟甘露糖又名三氟磺酸酯，其可作为有机前体合成多种衍生物，其中18F-FDG（正离子放射性药物药物氟18F脱氧葡萄糖注射液）被广泛应用于临床上，对临床安全用药具有重要的意义[19]。但目前，我国的三氟甘露糖大部分靠国外进口，且价格昂贵，给各大医院的PTE临床诊断带来不便。因此，设计一条合理的三氟甘露糖合成路线具有重要的意义。杨志杰等[20]在研究中发现，以D-甘露糖为原料，经乙酰化、选择性水解、磺化等步骤，三氟甘露糖收率为46%，纯化后纯度可达99%。实验证明，该合成路线具有可行性，高纯度的产品可满足市场需求。2.4.2L-核糖的合成在自然界中，核糖是核糖核酸的重要组成成分，在生物体遗传以及生理调控方面具有重要作用。而自然界中的核糖多以D-核糖的形式存在，L-核糖是D-核糖的同分异构体，其具有良好的抗肿瘤、病毒的作用，对组织细胞的毒性小[21]。但自然界中L-核糖并不存在，因此通过化学合成来获得大量的L-核糖具有重要的意义[21,22]。研究发现，以D-甘露糖为原料合成的D-甘露糖酸-1,4-内酯具有很好地转化成L-核糖的作用。Takahashi等[22,23]报道D-甘露糖酸-1,4-内酯经Mitsunobu条件下环化等八个步骤可转化为L-核糖。Seo等[22,24]利用D-甘露糖酸-1,4-内酯为原料在一锅反转条件下转化成L-核糖，且具有良好的收益率。
2.5D-甘露糖的其他应用
2.5.1应用于化妆品当今社会，化妆品已是大多数女性日常生活中不可缺少的消费品。芦荟作为一种具有美容养颜、防晒、保湿功能作用的早本植物，在日化行业具有重要的地位[25]。研究发现，芦荟中的芦荟多糖是主要生理活性的物质，其主要成分为β-（1→4）-甘露聚糖和葡-甘露聚糖的长链聚合物[26]。其中，D-甘露糖在皮肤调理方面具有很好的效果，使皮肤在洗涤后感觉不紧绷或干燥，更柔软和更光滑[27]。20世纪90代，Wivell等[28]发明一款用于皮肤清洁和皮肤保湿有益效果的组合物，该组合物中的有效成分为摩尔比为2.8∶2.0∶2.0的D-葡萄糖，D-甘露糖和D-葡糖醛酸。2.5.2应用于生化研究领域D-甘露糖作为一种碳水化学物，在生命体中不仅具有多种生理功能，还能为其提供能量。研究发现，D-甘露糖作为标记转基因的细胞筛选剂，目前已成功转化了马铃薯、甜菜、小麦以及玉米，其中对甜菜的转化选择压力极低，最高能使30%的外植体发芽[29]。作为之前常用的抗生素性转基因筛选剂，目前已被D-甘露糖代替并用于转基因植物的研究，且研究显示，D-甘露糖抗性细胞已用于数百种不同栽培条件下的初级转基因水稻[29]。此外，在Wang[30]的工作中发现，D-甘露糖可为玉米愈伤组织提供碳水化合物来源，可用于玉米聚乙二醇介质的原生质体转化。
3D-甘露糖的市场前景
D-甘露糖作为一种简单的己糖，其存在形式广泛，且应用也十分广泛。在工业食品上，D-甘露糖以其自身的特性可作为高热能糖的替代品，并可作为辅助剂用于多种新型食品，具有巨大的市场应用价值。其次在养殖业以及生化研究方面，D-甘露糖的绿色环保，安全特性也使该领域得到了更好的发展。同时D-甘露糖在日化产品的应用研发方面，不仅可降低了产品的成本，且其天然性以及良好的护肤效果必定促使大量的经济消费，给企业带来可观的经济效益。D-甘露糖具有的自身结构性质，可用于多种衍生物的合成以及作为偶联体合成重要化合物用于科研上的性能开发与应用。如同在医学上的应用一样，应用了D-甘露糖的药物，其性能大大增加，对抗炎、抗癌、抗肿瘤的药物研究具有重大作用。迄今为止，在该领域的研究已有许多成果，但研究的道路仍坎坷，相信日后必定有大量的研究者加入阵营。
作者：王则奋 袁熹涛 彭小玉 潘丽珠 单位：中国科技开发院广西分院 广西民族大学
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