α-乳糖水合物的用途和代谢

简介

α-乳糖水合物是以单体分子形式存在于乳中的唯一双糖，仅存在于哺乳动物的乳汁中，由葡萄糖和半乳糖通过1，4-糖苷键连接而成（图1），乳腺内乳糖合成酶产生。牛乳中α-乳糖水合物的含量一般为4.5 g/l00 mL～5.0 g/l00 mL；人乳中α-乳糖水合物的含量约为7.2 g/l00 mL[1]。牛乳中的总热量的1/4来自α-乳糖水合物。α-乳糖水合物在胃中不能被消化，可直达肠道。在空回肠内α-乳糖水合物易被乳糖酶分解成葡萄糖和半乳糖。葡萄糖主要为机体提供能量，而半乳糖能促进脑苷和黏多糖类的生成，参与大脑的发育，对婴儿的智力发育十分重要[2]。除此之外，α-乳糖水合物还能促进某些乳酸菌的生成，抑制腐败菌的生长。肠道环境中乳酸的增多有利于钙以及其它矿物质的吸收，能有效防止佝偻病。α-乳糖水合物广泛应用于婴儿食品、糖果、人造奶油；医药上α-乳糖水合物被用作填充剂、崩解剂、矫味剂等[3]。

图1 α-乳糖水合物的结构式。

检测方法

建立检测原辅料中α-乳糖水合物含量的离子色谱法。方法：原辅料乳糖用纯化水溶解后过滤上样；离心后过滤，取滤液上样。均采用 Carbo Pac PA20分析柱（3 mm × 150 mm）分离，依外标法建立校正曲线，并对建立的方法进行系统适应性、专属性、准确度、精密度验证，确定检测限、定量限及线性范围。采用建立的方法检测原辅料中的α-乳糖水合物含量。结果：该方法系统适应性、特异性均较好；准确度回收率为93. 9% ～ 100. 2%；重复性及中间精密度相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）均小于 1. 0%；检测限及定量限分别为0. 001和0. 05 mg／L；α-乳糖水合物浓度在2-10 mg/L范围内与峰面积具有良好的线性关系，标准曲线相关系数R2均达到0.999以上；耐用性较好，实际应用中RSD为0. 2%～0. 8%。该检测方法操作简单、结果准确可靠，具有高准确度、精密度和灵敏度等优点，可作为多糖疫苗，药用辅料中α-乳糖水合物含量检测的常规方法[4-5]。

用途

由于α-乳糖水合物不仅能够催化半乳糖苷化合物中的糖苷键发生水解，还具有转半乳糖苷的作用，因此常被用于生产低乳糖制品和低聚半乳糖的原料。此外，在酸奶生产过程中添加α-乳糖水合物可以加速酸化反应，提高发酵效率，同时缓解乳制品中乳糖结晶和乳清析出等问题[6]。在环境保护方面，α-乳糖水合物可以分解乳清中的乳糖，降低乳清排放后因较高的生物需氧量对水源造成的污染。

而且α-乳糖水合物的来源广泛，很多微生物、植物及动物细胞都能合成α-乳糖水合物，其中微生物来源的α-乳糖水合物数量最多、酶源丰富且性质多样。基于微生物具有生长周期短、生产成本低、易于控制，以及不受季节、地理位置等因素影响的优点，微生物来源的α-乳糖水合物备受人们关注。产生α-乳糖水合物的微生物主要包括细菌、酵母和霉菌[7]。

代谢

多种革兰氏阳性细菌可以通过磷酸烯醇式丙酮酸依赖的磷酸转移酶系统摄入α-乳糖水合物。α-乳糖水合物在转运的同时，半乳糖残基的第６位被磷酸化，生成的乳糖被磷酸糖苷酶水解为葡萄糖和半乳糖，两者分别进入EMP途径和6-磷酸途径进一步代谢。磷酸-P-半乳糖苷酶属于糖苷水解酶家族GH1，已在多种微生物中发现并分离，包括金黄色葡萄球菌、干酪乳杆菌、乳酸乳球菌、变形链球菌、鼠李糖乳杆菌和格氏乳杆菌。目前研宄较多的是乳酸乳球菌来源的磷酸-P-半乳糖苷酶，其编码基因位于质粒上的分子量大小为54 kDa，单体分子即可展现出活性，并且活性受产物6-P-磷酸抑制作用较小[8-9]。

参考文献

[1] S. Yamauchi, S. Hatakeyam, Y. Imai, M. Tonouchi, Terahertz time-domain spectroscopy to identify and evaluate anomer in lactose, Am. J. Anal. Chem. 4(12) (2013) 756-762, 7 pp.

[2] C. Bonduelle, H. Oliveira, C. Gauche, J. Huang, A. Heise, S. Lecommandoux, Multivalent effect of glycopolypeptide based nanoparticles for galectin binding, Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 52(75) (2016) 11251-11254.

[3] M. Heinonen, S. Bell, B.I. Choi, G. Cortellessa, V. Fernicola, E. Georgin, D. Hudoklin, G.V. Ionescu, N. Ismail, T. Keawprasert, M. Krasheninina, R. Aro, J. Nielsen, S. Oguz Aytekin, P. Osterberg, J. Skabar, R. Strnad, New Primary Standards for Establishing SI Traceability for Moisture Measurements in Solid Materials, Int. J. Thermophys. 39(1) (2018) 1-13.

[4] M.W. Ben Ayoub, R. Aro, E. Georgin, J.F. Rochas, P. Sabouroux, Quantification of free and bound water in selected materials using dielectric and thermo-coulometric measurement methods, J. Phys. Commun. 2(3) (2018) 035040/1-035040/12.

[5] J. Saevmarker, R. Roenn, A. Fischer, Pharmaceutical composition for nasal delivery of opioid antagonist, Orexo AB, Swed. . 2020, p. 25pp.

[6] J. Saevmarker, R. Roenn, A. Fischer, Pharmaceutical composition comprising opioid antagonist for nasal delivery, Orexo AB, Swed. . 2020, pp. 27pp., Cont.-in-part of U.S. Ser. No. 506,023.

[7] Y. Xu, X. Xue, Cathode material of lithium vanadium fluorophosphate lithium ion battery and preparation method thereof, Xi'an Jiaotong University, Peop. Rep. China . 2021, p. 8pp.

[8] J. Saevmarker, R. Roenn, A. Fischer, Pharmaceutical composition for nasal delivery of opioid antagonist, Orexo AB, Swed. . 2021, p. 68pp.

[9] J. Saevmarker, R. Roenn, A. Fischer, New pharmaceutical composition for drug delivery, Orexo AB, Swed. . 2021, p. 89pp.