Trehalose CAS № 99-20-7 коммерцияландыру және өнеркәсіптік қолдану

Трегалоза – α,α-1,1-гликозидтік байланыспен байланысқан екі глюкоза молекуласынан тұратын тұрақты, қалпына келтірмейтін дисахарид. Ол алдымен қара бидайдың эргот саңырауқұлағынан бөлініп алынды және кейінірек табиғи әлемде - өсімдіктерде, жануарларда және микроорганизмдерде, әсіресе саңырауқұлақтарда, балдырларда, мүктерде және омыртқасыздарда кеңінен таралғаны анықталды. Трегалоза ақ кристалдар түрінде көрінеді; әрбір молекулада кристалды судың екі молекуласы бар. Ол суда, мұзды сірке қышқылында және ыстық этанолда ериді, бірақ эфирде және ацетонда ерімейді. 130 °С дейін қыздырғанда кристалды суын жоғалтады және сусыз болады.

Биологиялық қызметі және маңызы

Трегалоза тірі организмдерде керемет қорғаныс қасиеттерін көрсетеді. Экстремалды экологиялық жағдайларда, мысалы, жоғары температура, мұздату, сусыздандыру немесе жоғары осмостық қысым - ол жасушалардың бетінде бірегей қорғаныс қабығын құрайды. Бұл пленка белоктарды, жасуша мембраналарын және басқа биологиялық құрылымдарды тұрақтандыруға көмектеседі, денатурация мен инактивацияны болдырмайды. Сахароза немесе глюкоза сияқты басқа табиғи қанттар мұндай мүмкіндікке ие емес. Осы себепті ғылыми қоғамда трегалоза жиі «өмір қанты» деп аталады.

Трегалоза әртүрлі организмдерде, соның ішінде төменгі папоротниктерде, балдырларда, бактерияларда, саңырауқұлақтарда, ашытқыларда, жәндіктерде және омыртқасыздарда көп. Олардың ішінде ашытқылар мен зеңдердің құрғақ салмағының 20%-ға дейінгі мөлшері ерекше жоғары. Бірегей қасиеттері мен кең биологиялық қатысуына байланысты зерттеушілер ұзақ уақыт бойы трегалозаның тиімді экстракция әдістеріне және кең ауқымды өнеркәсіптік өндірісіне назар аударды.

Ағымдағы дайындау әдістері

Қазіргі уақытта химиялық синтез, микробты экстракция, микробтық ашыту, ферментативті синтез және гендік инженерияны қоса алғанда, трегалоза өндірудің бірнеше тәсілдері әзірленді.

1. Микробты экстракциялау әдісі

Бұл әдіс құрамында табиғи түрде трегалоза бар ашытқылар, сүт қышқылы бактериялары және зеңдер сияқты микроағзаларды пайдаланады. Өсу жағдайларын өзгерту арқылы жасушаларда трегалозаның жинақталуы күшейеді, содан кейін ол тиісті әдістерді қолдана отырып шығарылады. Дегенмен, бұл әдістің елеулі кемшіліктері бар - ұзақ өндірістік цикл, төмен кірістілік және жоғары құны - ірі өнеркәсіптік өндірісті қиындатады.

2. Микробты ашыту әдісі

Бұл тәсілде трегалоза микробтық ашыту арқылы өндіріледі, содан кейін ашыту сорпасынан экстракцияланады және тазартылады. Бұл әдістің кілті мутагенез, жасуша синтезі немесе гендердің рекомбинациясы арқылы жоғары өнімді штаммдарды таңдауда жатыр. Жапонияның Ajinomoto Co., Ltd. компаниясы аминқышқылдарын өндіретін бактериялардың in vitro дақылдарын пайдалана отырып, трегалозаны өнеркәсіптік ауқымда өндіруге сәтті қол жеткізді. Дегенмен, түрлендіру тиімділігі салыстырмалы түрде төмен болып қалады және процесс барысында көптеген қосымша өнімдер пайда болады.

3. Ферментативті синтез

Бұл әдіс ферментативті реакциялар арқылы трегалозаға айналатын глюкоза, мальтоза немесе крахмал сияқты субстраттарды пайдаланады. Тұжырымдаманың қарапайымдылығына қарамастан, процесс жоғары энергия тұтыну және фосфорилаза ферменттерінің тұрақсыздығы сияқты қиындықтарға тап болып, оның өнеркәсіптік ауқымда іске асыру мүмкіндігін шектейді.

4. Гендік инженерия

Генетикалық модификация арқылы трегалоза синтаза гендері микроорганизмдерге немесе өсімдіктерге енгізіледі, бұл инженерлік штаммдар немесе трансгендік түрлер арқылы трегалозаны өндіруге мүмкіндік береді. Бұл әдіс тиімді және тұрақты трегалоза өндіруге уәде береді, бірақ ол негізінен зерттеу және әзірлеу сатысында қалады.

5. Химиялық синтез

Трегалозаны 2,3,4,6-тетраацетилглюкоза мен 3,4,6-триацетил-1,2-дегидро-D-глюкоза арасындағы этилен оксидін қосу реакциясы арқылы химиялық жолмен де синтездеуге болады. Дегенмен, бұл әдіс төмен өнімділікпен және күрделі бөлу процестерінен зардап шегеді. Нәтижесінде химиялық синтез өнеркәсіптік қолданудан гөрі зертханалық зерттеулер деңгейінде қалады.

Қорытынды

Көбінесе «өмір қанты» деп аталатын трегалоза биологиялық жүйелерге күшті қорғаныс әсері бар ерекше дисахарид болып табылады. Өндірістің бірнеше әдістері бар болса да, төмен кірістілік, жоғары баға және шектеулі ауқымдылық сияқты қиындықтар кең таралған өнеркәсіптік өндірісті шектеуді жалғастыруда. Биотехнологиядағы, ферменттік инженериядағы және генетикалық модификациядағы үздіксіз жетістіктер жақын болашақта трегалозаның неғұрлым тиімді және тұрақты кең ауқымды өндірісіне жол ашады деп күтілуде.