D(+)-五水棉子糖的性质和生物活性

D(+)-五水棉子糖，英文名为D(+)-Raffinose pentahydrate，是由半乳糖，葡萄糖和果糖组成的三糖，天然存在于各种蔬菜和谷物中。D(+)-五水棉子糖是一种功能性低聚糖，具有一定的抗癌和增强免疫功能的生物活性，在医药化学生成和食品添加剂的制备中有着广泛的应用，其还可以在细菌学中用作肠道菌鉴别，其在医药、微生物培养基中也有一定的用途。D(+)-五水棉子糖作为增殖双歧杆菌的益生元使用，同时亦可作为人体和动物活器官移植用保护输送液的主要成分，还可用于延长活菌体在常温下存活期的增效剂及微生物培养基。目前，国际上能够批量工业化生产棉子糖的仅日本和中国，日本甜菜制糖公司从植物中提炼，纯度可以达到98%，售价在450-600元人民币/公斤（按日元兑人民币汇率折算），产品自上世纪90年代上市，已经广泛应用于食品、药品、保健品、化妆品及饲料行业。目前，国内中唐瑞德公司亦已通过国家QS认证，并规模化生产棉子糖，纯度亦可达到98%，常规产品为90%纯度。[1]

图1 D(+)-五水棉子糖的结构式

性状

D(+)-五水棉子糖是采用物理萃取方式从植物（甜菜糖蜜或棉子）中提取的纯天然功能性低聚糖，棉子糖为白色或淡黄色晶状粉末，无水棉子糖熔点118~119℃。一般结晶体带有5分子的结晶水，缓慢加热100℃会丧失结晶水。水溶液的比旋光度[α]D为+105°。带结晶水的棉子糖熔点为80℃。与其他低聚糖不同，棉子糖晶体粉末含有5分子结晶水，因此即使在相对湿度90%的环境下也不会吸湿结块，相比其他低聚糖粉末较强的吸湿性，这是棉子糖晶体粉末的一个显著特点，对片状、粉状食品和药品的添加极为有利。D(+)-五水棉子糖在非晶体状态下，又具有较强的吸湿和保湿能力。[2]

生物活性

D(+)-五水棉子糖是一种具有较强增殖双歧杆菌作用的功能性低聚糖，D(+)-五水棉子糖有重要的药理功效，有抗血液病作用，对生殖细胞有抗癌功效。在食品工业中，可添加到各种饮料、乳制品、营养口服液和各种保健食品中。D(+)-五水棉子糖被人体食用后，进入人体结肠后，被产气菌酵解利用而产生肠气，这也是为什么吃豆类（富含D(+)-五水棉子糖）会有肠气的原因。D(+)-五水棉子糖有良好的食品加工性能，是优良的食品基料，可做为糖尿病人甜味剂的替代品，其可由棉籽饼磨粉水解或者甜菜糖蜜制得，可服用以调节肠道菌群。[3]

农药用途

D(+)-五水棉子糖可被用作饲料或者油料，用于增加甜菜的产量。甜菜主要用于制造蔗糖，半乳糖激酶（GAL）可以将棉子糖水解成蔗糖和半乳糖，这在工业生产中可被用来提高甜菜的产蔗糖量。

热稳定性

D(+)-五水棉子糖的热稳定性几乎与蔗糖相同，即使加热至140℃时仍保持稳定，因此在一些需经热压处理的食品中使用也十分方便。需要注意的是，当该化合物加热至180度时，D(+)-五水棉子糖会分解成蜜二糖和果糖，蜜二糖还可能进一步分解。在酸性条件下，D(+)-五水棉子糖的热稳定性仍然很好，与蔗糖相仿，甚至略高。在pH值为3.5、90℃环境中保持30min，D(+)-五水棉子糖几乎没产生分解现象。

溶解性

D(+)-五水棉子糖能溶于水和吡啶，微溶于乙醇等极性溶剂，不溶于石油醚等非极性溶剂。20℃时水中溶解度为14%，且随温度升高溶解度显著增大，80℃时高于蔗糖的溶解度。

参考文献

[1] 刘红梅,刘聚胜．功能性低聚糖的研究及在食品中的应用现状：轻工科技，2012

[2] Ajisaka, Katsumi and Fujimoto, Hiroshi Carbohydrate Research, 185(1), 139-46; 1989

[3] 刘后贵. 蜂蜜中的功能性糖类──棉子糖：蜜蜂杂志，1995