依匹乳糖

依匹乳糖

表乳糖又名依匹乳糖, 作為一種還原性雙糖具有良好的益生效果. 以 D-甘露糖、D-半乳糖為起始原料, 通過合 成不同的供體與受體進行偶聯篩選, 確定了一條表乳糖合成的最佳路線. 其總收率達到 50%, 適宜表乳糖的大量製備. 中間體及最終產物的結構均通過 NMR、HRMS 進行表征 .

產生途徑

依匹乳糖(epilactose:C12H12O11;4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-甘露糖)是乳糖的一種差向異構體,可以通過乳糖在葡萄糖基 C2 位置上的差向異構化而得到。最初人們在高溫滅菌的乳糖溶液中發現了依匹乳糖,依匹乳糖被認為是通過洛布雷·德·布律-埃肯施泰因轉變反應(Lobryde Bruyn-Van Ekenstein reaction)而產生的。該反應發生在鹼性條件下的還原糖當中,其機理包括廣義酸鹼催化和烯醇化反應,鹼性越高的乳糖溶液中越容易發生該反應。

人們對乳糖加熱產生依匹乳糖這一反應過程進行了深入研究,比如超高壓、微波對這一反應的影響。超高壓會明顯抑制鹼性環境下依匹乳糖的生成,這可能是由於超高壓會引起弱酸的解離,從而引起 pH 值降低,從而使得反應被抑制;與此不同的是微波條件下依匹乳糖的生成量會顯著提高,這可能是由於微波是反應體系中的溫度分布變得不均勻,使得反應速率增加 。

生理功效

依匹乳糖是一種不能被人體吸收的二糖,具有益生元效果。它不能被小鼠的腸酶消化,腸道內的有益菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌這些益生菌都能在含依匹乳糖的培養液中增值。小鼠服用依匹乳糖後血漿內的血糖濃度不會升高,而且能夠抑制初級膽汁酸向次級膽汁酸的轉化,能夠達到抑制腸道癌的功效。除此之外,依匹乳糖還能顯著地促進鈣在小腸內的吸收,改善胃切除術後骨量流失和貧血症狀;Suzuki 等研究發現依匹乳糖是通過誘導肌球蛋白輕鏈的磷酸化反應促進鈣運輸的旁細胞途徑促進鈣吸收的。依匹乳糖的攝入還能增加盲腸壁的重量,提升短鏈脂肪酸和其他有機酸的含量,降低血漿中總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇含量,降低動脈硬化的發病率。由此可知依匹乳糖作為保健食品的原料具有很好的套用前景 。

製備技術

化學法製備依匹乳糖

由於依匹乳糖是一種多羥基化合物,它很難被化學法合成,Bergmann 於 1923 年發現了一種合成依匹乳糖的方法,這條途徑包括:乳糖→溴代乳糖→六乙醯乳糖烯→乳糖烯→依匹乳糖;依匹乳糖也能由 D-甘露糖與 D-半乳糖共同合成,但是過程非常複雜,需要 7 步反應。

生物法製備依匹乳糖

纖維二糖差向異構酶(cellobiose2-epimerase,CEase;EC5.1.3.11)於 1967 年被 Tyler和 Leatherwood 發現。直至 2007 年,Ito 等人首次發現纖維二糖差向異構酶能夠催化乳糖發生差向異構化反應生成依匹乳糖。該法能夠高效製備依匹乳糖,且操作簡單、無污染、利於純化,受到了學者們的廣泛關注。

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