L-阿拉伯糖(L-Arabinose),
分子式C5H10O5,又称为L(+)-树胶醛糖、L(+) -阿
戊糖、果胶糖,是从一种叫阿拉伯树分泌的
胶体中经
化学和物理方法分离提取出来的一种右旋单糖 ,在自然界中 ,L-阿拉伯糖广泛存在于水果 、稻子 、麦子等粮皮壳 、落叶松木 、
玉米皮 、
根甜菜 、
阿拉伯胶中。
L-阿拉伯糖无法被人体完全利用,是一种新型的低热量甜味剂,可抑制人体肠道内的蔗糖酶的活性,有降低蔗糖吸收的功效,还可以抑制身体内的脂肪堆积。在日本厚生省将L-阿拉伯糖列入“调节血糖的专用特殊保健食品添加剂”,美国医疗协会将L-阿拉伯糖列入“抗肥胖的营养补充剂或非处方药”, 2008年中国卫生部正式批准L-阿拉伯糖为“新食品原料”,确认了L-阿拉伯糖在功能糖领域的重要地位。
研究进展
2008年之前,L-阿拉伯糖的生产公司主要集中在日本、
英国、
德国、
斯洛伐克和
西班牙等少数国家。中国L-阿拉伯糖的开发研究虽然比较晚,但随着人们生活水平的提高,“三高一超”及亚健康人群大幅增加,对具有独特健康保健功能的L-阿拉伯糖产品的需求量也将急剧增长。所以,近几年,中国的L-阿拉伯糖行业发展迅猛加速,中国国内L-阿拉伯糖行业独特的优势和充足的后劲,发展前景十分看好。
美国医疗协会已经将其列入抗肥胖的营养补充剂或
非处方药,在日本厚生省的特定保健用食品清单中,L-阿拉伯糖被列入用于调节血糖的特定保健用食品。在中国,根据中华人民共和国卫生部2008年第12号文件公告,L-阿拉伯糖被正式批准为新资源食品,使用范围为“各类食品,但不包括婴幼儿食品”。
理化性质
L-阿拉伯糖相对分子质量是 150.13,它是一种五碳醛糖 ,具有4个
羟基 ,有三种旋光体。L-阿拉伯糖为无色或白色结晶或结晶状粉末 ,无气味 ,有甜味 (为蔗糖甜度的一半 ),易溶于水 ,
丙三醇 ,而不溶于乙醇 、
乙醚和丙 ,L-阿拉伯糖可在
甲醇和乙醇中得到结晶。熔点154~161 ℃,有变旋现象,对热和酸稳定性高。
生理功能
抑制蔗糖的代谢吸收
L-阿拉伯糖能够有选择性地影响
小肠中的
蔗糖酶,从而抑制蔗糖的吸收。在
蔗糖中添加3.5%的L-阿拉伯糖,可以抑制60%—70%蔗糖的吸收,同时也使血糖值少升高约50%。
抑制血糖升高,抑制脂肪生成
L-阿拉伯糖作为低热量的糖,可以抑制因摄入的蔗糖导致的血糖升高,所以可以抑制肥胖,预防和治疗与
高血糖相关的疾病。
预防便秘,促进双歧杆菌生长
日本的研究报告显示:有便秘倾向的女性可以将添加了3%L-阿拉伯糖的蔗糖加入到
工夫红茶等饮品中,并连续服用,每周的排便次数明显增加。据三和淀粉株式会社试验表明,摄入添加了5%阿拉伯糖的
蔗糖可以有效促进双歧杆菌(Bifidobacterium)的生长。L-阿拉伯糖是难以被
消化道吸收的,在人体内得不到利用的L-阿拉伯糖可从尿液中排出。
对骨骼肌成分的影响
2005年日本的一项研究证明,L-阿拉伯糖对能量消耗和肌纤维成分的影响,实验通过在21星期内对大鼠分别喂:含20%的蔗糖膳食(C组)和添加1.5%L-阿拉伯糖的20%的蔗糖膳食(A组)。结果表明C组大鼠的腹部
脂肪组织重量和
细胞大小显著增长,A组大鼠的脂肪重量和细胞大小明显受到抑制。L-阿拉伯糖明显抑制给予葡萄糖2小时后的血糖上升。用呼吸商来评估时,A组大鼠脂肪消耗的能量百分比上升了12.8%。
腹直肌的Ⅰ型纤维数量明显增加,腹直肌是由I型和II型肌纤维组成。这些结果显示L-阿拉伯糖有改变骨骼肌纤维成分的功效,通过支配
糖酵解到糖氧化来影响腹部脂肪组织的增长,这种肌纤维比例的改变可能有改善
2型糖尿病的作用。
护肝解酒
L-阿拉伯糖能增强肝脏内的
乙醇脱氢酶和
乙醛脱氢酶的活性,大大加快酒精在体内氧化分解速度,达到解酒护肝之功效,餐前服用适量的L-阿拉伯糖,可有效的阻止饮酒后酒精在小肠内的吸收及反复发酵分解,减轻肝脏的损害,缓解酒后头痛、呕吐等不适症状。
应用领域
在焙烤食品中的应用
L-阿拉伯糖的分子结构稳定,在高温下不易被分解,因此可以用在焙烤食品中。
美国人喜爱
软曲奇,但是其含糖量高,易造成肥胖,因此在
软曲奇中添加了L-阿拉伯糖,可以抑制
蔗糖的吸收,从而减少人们对高糖饼干造成肥胖的恐惧。同样,在高热量
烘焙食品中添加一定量的L-阿拉伯糖能够降低单位能量密度。因为L-阿拉伯糖的
分子结构中含有
醛基,当它与蔗糖混合制备焙烤食品的时候,会与食品中的氨基酸、
蛋白质等发生美拉德褐变反应,使
烘焙产品的风味更独特、颜色更亮丽。此外,L-阿拉伯糖在烘焙食品中的添加量一般可根据实际情况来定,但通常不超过5%,加入L-阿拉伯糖后能对面团的
流变学性质、口感、加工工艺等产生影响,从而使制作出的焙烤食品更美味。
在饮料中的应用
随着人民生活水平的提高,人民的健康意识逐渐加强,饮品结构也发生了显著变化,从而使高热量饮料的市场逐年下滑,低糖饮料、无糖饮料、
茶饮料、
含乳饮料、植物蛋白饮料、
果蔬汁饮料等营养、保健、功能性强的饮品逐渐成为了市场主流,各种饮品中的添加L-阿拉伯糖产品,正符合了人们的这种需求。
在生物医药中的应用
肝炎是全球突出的
公共卫生问题之一,能影响人们的生活并导致经济和社会问题的严重疾病,
肝炎病毒是引发肝炎疾病的主要病因,到目前为止已经得到分型的肝炎病毒有6种,即
甲型病毒性肝炎病毒、
乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、
丁型肝炎病毒、
戊型肝炎病毒和庚型肝炎病毒,其中的乙型肝炎病毒是最常感染人类的病毒和危害最大的病毒,全球约有20亿人曾感染过HBV,每年大约有100万人死于HBV感染所导致的肝衰竭、
肝硬化和
原发性肝癌。
全球有1.7亿人为丙型肝炎病毒的慢性感染者,10%~20%的感染者会出现肝硬化,1%~5%的感染者会在20年~30年后发展成为
肝癌。乙型肝炎病毒所致的乙型肝炎和
丙型肝炎病毒所致的丙型肝炎是全球当前危害最严重的两大
病毒性肝炎。无论是已上市还是在研的抗
肝炎病毒药物中,都以这两类病毒性肝炎为主。L-
阿拉伯糖可用于合成核类似物等抗病毒药物,以L-阿拉伯糖为原料,合成2-脱氧-2--5-
甲基β-L-阿拉伯
呋喃糖基
尿嘧啶(L-FMAU),L-FMAU是一种有效的抗
乙型肝炎病毒(HBV)和抗
epstein-Barr病毒活性试剂。全球目前共有5种进入3期
临床试验的抗乙肝新药,其中的2种采用L-阿拉伯糖为原料:即由韩国Bukwang公司研制的新药Clevudine(L-FMAU,
嘧啶核苷酸类似物)和美国Idenix制药公司开发的新药Telbivudine(L-核苷类似物的一种),这两种治疗乙肝的抗病毒新药替比夫定和克来夫定已分别在美国及
韩国上市,它们的核心结构都是L-阿拉伯糖衍生来的核苷类似物,特点是能够特异性地抑制嗜肝
脱氧核糖核酸病毒、不影响DNA
聚合酶和
线粒体功能、选择性高、毒性低,应用广泛,市场前景广阔。
在其它领域的应用
以L-阿拉伯糖为原料,通过加氢合成反应,可以制备稀有的
糖醇—阿拉伯糖醇,可以用于微生物的发酵和基因的改良试验中;也可以用来合成能够抗
艾滋病、抗病毒、抗癌药物的重要医药
中间体—L-
核糖;还可以制备能够产生柔和、丰富香气风味的阿拉伯糖反应型香精。
制备方法
水解法
水解法主要利用酸或碱降解植物组织中以
多糖形式存在的阿拉伯糖,使之降解成单糖释放出来。通过
水解纤维素和
半纤维素,可以得到含有L-阿拉伯糖和其它单糖成分的水解液,再经过分离纯化就可以得到较高纯度的L-阿拉伯糖。
微生物酶解法
研究发现,可以分解
阿拉伯聚糖含有物的酶主要有阿拉伯聚糖酶、阿拉伯喃糖酶,含有这些酶的微生物主要有
枯草芽孢杆菌,
链霉菌属,酵母菌(红酵母菌属),丝状菌(黑色曲酶、米曲酶、
曲霉属、Pulverulentus、
土曲霉、
日本曲霉、黄色曲霉、m-choderma reesei、绿色曲霉、帚状丝孢曲霉)等,除了以上酶外,还可以使用市售的
纤维素酶,以及
木聚糖酶、
果胶酶、
半乳聚糖酶等
半纤维素酶制剂与含有阿拉伯聚糖、阿拉伯-木聚糖、
阿拉伯半乳聚糖的物质作用生产L-阿拉伯糖。
用酶(微生物)降解的方法可在常温常压下进行,不仅可减少酸碱处理引起的有毒物质生成,更霞要的是可以减少酸碱及含盐废液的排放,减少对环境的污染,代表了绿色化工的方向。
它制备方法
除了
水解法和酶解法外,还可以使用高压蒸气从稻壳和
甜菜浆中提取L-阿拉伯糖的方法。使用压力为2~15
千克cm以的高压蒸气可使阿拉伯糖从稻壳中释放出,
收率为7.9%(相当于稻壳中63%的阿拉伯糖),在高压蒸气中加入磷酸溶液后,阿拉伯糖的产率可以提高到稻壳总阿拉伯糖含量的82%。