史前时期,人类就已知道从鲜果、蜂蜜、植物中摄取甜味食物。后发展为从谷物中制取饴糖,继而发展为从甘蔗甜菜中制糖等。制糖历史大致经历了早期制糖、手工业制糖和机械化制糖3个阶段。 早期制糖阶段 中国是世界上最早制糖的国家之一。早期制得的糖主要有饴糖、蔗糖,而饴糖占有更重要的地位。 制饴 将谷物用来酿酒造糖是人类的一大进步。中国西周的《诗经·大雅》中有“周原膴膴,堇荼如饴”的诗句,意思是周的土地十分肥美,连堇菜和苦苣也象饴糖一样甜。说明远在西周时就已有饴糖。饴糖被认为是世界上最早制造出来的糖。饴糖属淀粉糖,故也可以说,淀粉糖的历史最为悠久。 饴糖是一种以米(淀粉)和以麦芽经过糖化熬煮而成的糖,呈粘稠状,俗称麦芽糖。自西周创制以来,民间流传普遍,广泛食用。西周至汉代的史书中都有饴糖食用、制作的记载。其中,北魏贾思勰所著的《齐民要术》(第89篇“饧�”)记述最为详尽。书中对饴糖制作的方法、步骤、要点等都作了叙述,为后人长期沿用。时至今日,这类淀粉糖的甜味剂仍有生产,也有较好的市场,在制糖业中仍有一定地位。但通常所说的制糖是指以甘蔗、甜菜为原料制糖。 甘蔗制糖 甘蔗制糖最早见于记载的是公元前 300年的印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。这两个国家是世界上最早的植蔗国,也是两大甘蔗制糖发源地。在世界早期制糖史上,中国和印度占有重要地位。 在中国,最早记载甘蔗种植的是东周时代。公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原的《楚辞·招魂》中有这样的诗句:“胹鳖炮羔,有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗,“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明战国时代,楚国已能对甘蔗进行原始加工。 西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中,有"亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……"的记述。交州在现今的广东、广西一带,与上述的楚国同是中国的南方,是甘蔗制糖最早的地区。甘蔗饧是一种液体糖,呈粘稠状,是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度(粘稠),便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。 东汉张衡著的《七辨》中,有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字,是指制得的糖有微小的晶体,可看作是砂糖的雏形。 6世纪时陶弘景著的《名医别录》中写到:“蔗出江东为胜,卢陵也有好者,广州一种数年生,皆大如竹,长丈余,取汁为沙糖,甚益人。”这里描述的种蔗区域更加广阔了,种蔗的技术也已提高,且已经制出砂糖。这种砂糖是将蔗汁浓缩至自然起晶,成为带蜜的糖。比先前的甘蔗饧的加工技术又提高一步。 手工业制糖阶段 自战国时代开始从甘蔗中取得蔗浆以后,种植甘蔗日益兴盛,甘蔗制糖技术逐步提高,经近千年的发展,至唐宋年间,已形成了颇具规模的作坊式制糖业。 公元647年,唐太宗派人去印度学习熬糖法。欧阳修、宋祁撰的《新唐书》中有这样的记载:“……贞观二十一年,始遣使自通天子,献波罗树,树类白杨。太宗遣使取熬糖法,即诏扬州诸蔗,柞沈如其剂,色味愈西域远甚。”说明在中、印频繁的文化、科技交流中,其中也有制糖技术的经验交流。 从唐宋开始形成的手工业制糖以来,制糖技术逐步得到发展,一些新的技术、新的工艺相继出现,土法制取的白糖、冰糖等新品种也相继出现,同时也产生了一些制糖的理论著作。 公元674年,中国发明用滴漏法制取土白糖。该法用一套漏斗形的陶器,配以瓦缸和其他小设施,将蔗汁熬至相当浓度后倒入瓦溜(漏斗形陶器)中,从上淋入黄泥浆,借助黄泥浆的吸附脱色制取土白糖。白糖的出现,标志着制糖技术达到了一个新的高度。这种土法制糖在中国沿用了千余年。 唐大历年间(766~779),四川遂宁一带出现用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作,为制糖业增添了独特的产品。 唐宋制糖手工业昌盛,所产之糖的品种和质量都达到相当高的水平。糖产品不仅销售国内各地,还远销波斯、罗马等地,促进了国际间的贸易往来。广泛兴起的制糖手工业,扩展至全国的很多区域,如现今的广东、广西、福建、四川等地。宋、元期间,大量的闽、粤移民至台湾,同时也带去了种蔗制糖技术。由于台湾气候适宜于种植甘蔗,制糖业很快得到发展,并成为中国主要制糖基地之一。 8世纪中叶,中国制糖技术传到日本。13世纪左右,传入爪哇,成为该岛糖业的起源。15~16世纪,中国的侨民也在菲律宾、夏威夷等地传播制糖法。 当中国的甘蔗制糖技术向外传播的时候,世界上的另一个甘蔗制糖发源地印度,也不断向各国传播甘蔗制糖技术。7世纪,阿拉伯人把印度的甘蔗种植技术传入西班牙、意大利。自此,地中海沿岸开始有甘蔗种植,随后甘蔗的种植技术又传入北美洲的一些国家。15世纪末,哥伦布将甘蔗制糖技术传至西印度群岛,很快又传至古巴、波多黎各。15世纪20~30年代,甘蔗制糖技术先后传到墨西哥、巴西、秘鲁等,不久,甘蔗制糖业在南北美洲都发展起来。 在长期的制糖实践中,很多制糖方法逐步被总结出来。 北宋王灼于 1130年间撰写出中国第一部制糖专著——《糖霜谱》。全书共分7篇,内容丰富,分别记述了中国制糖发展的历史、甘蔗的种植方法、制糖的设备(包括压榨及煮炼设备)、工艺过程、糖霜性味、用途、糖业经济等。1637年初刊的明代宋应星所著《天工开物》卷六(《甘嗜》)中,记述了种蔗、制糖的各种方法,比《糖霜谱》一书更系统、更详尽。这些方法,在中国民间一直沿用到20世纪。书中记述的采用牛拉石辘(或木辘)多次压榨取汁的方法(压榨法),与现代的甘蔗多重压榨原理相似。在蔗汁澄清方面,书中首次总结了石灰法澄清工艺,其原理在现代的制糖业中仍有沿用。“甘嗜”中总结的具有系统性的压榨取汁、石灰法澄清、浓缩煮糖等手工业制糖工艺,成为现代机械化制糖的工艺基础。 机械化制糖阶段 18世纪末至19世纪初,甜菜制糖的成功极大地推动了制糖业的发展,直接导致了制糖业的机械化。 甜菜制糖业的兴起 长期以来,用来制糖的主要原料是甘蔗,而甘蔗只能生长于热带、亚热带地区,寒冷地区则不能种蔗制糖。18世纪末期,一种新的制糖原料——甜菜终于被发现,给制糖业的发展带来重大突破。 1747年,德国化学家A.马格拉夫发现甜菜块根中含有蔗糖,但未受到重视。1786年,马格拉夫的学生.阿哈尔德在柏林近郊试种甜菜成功,实现了从甜菜中提取蔗糖并开始进行甜菜的选择和育种工作。1799年阿哈尔德发表论文,宣告可以用甜菜制糖。1802年,阿哈尔德在东欧西里西亚附近的库内恩建立了世界上第一座甜菜糖厂。同年,俄国也建成一座甜菜糖厂。1811年,法国又建成一座甜菜糖厂。此后,欧洲各国相继建厂,甜菜制糖业很快兴起。1810年,俄国的甜菜糖厂已达10座。1824年,乌克兰开始建立甜菜糖厂,此后15~20年间,已发展到67座,乌克兰遂成为俄国的主要产糖区。 甜菜制糖业在欧洲的迅速崛起和发展,有着重要的政治、经济原因。19世纪初,拿破仑对不列颠岛实行封锁,英国则从海上对欧洲大陆实行经济封锁,欧洲海上运输因之受阻,一些急需物资和食品如甘蔗糖等无法从海上运往欧洲大陆,这种情形客观上促使了欧洲甜菜制糖业的迅速发展。不久,甜菜制糖技术便越过大西洋,传播到美洲,继而传播到亚洲,遍及世界各地。 机械化制糖业的发展 甜菜糖的发源和生产主要是在欧洲,而19世纪又是欧洲资本主义发展的时代,先进的工业和发达的科学技术,给制糖业实行机械化提供了很多有利条件。现代机械化制糖的工艺和设备大多始于欧洲的甜菜制糖业。19世纪初至19世纪60年代的这段时间,是机械化制糖工业的主要形成时期,许多制糖新工艺新设备不断涌现。甜菜制糖业在这段时间里,完成了渗出提汁、糖汁加灰二次碳酸饱充清净、多效蒸发、真空煮糖结晶和离心分蜜成糖等基本技术。 19世纪初期,良好的吸附剂骨炭已应用于甜菜糖汁的脱色,并取得了较好效果。1821年,东巴勒将甜菜块根切成薄片,以热水浸渍提取糖分,改变了早期用压榨甜菜取汁的做法,成为渗出法的先导。到1830年,东巴勒发明渗出法。但由于未找到理想的澄清方法,取得的糖汁不易澄清。1840年,库尔曼发明二氧化碳饱充法,在澄清糖汁方面取得突破性的进展。1843年多效蒸发罐的发明使糖汁得以蒸浓。同时,采用高效能的离心分蜜工艺使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分离,得到的不再是带蜜的糖,而是干净的砂糖。1849年,卢梭发明了碳酸法制糖工艺。1849年,应用二氧化硫漂白糖汁取代成本较高的骨炭,糖汁的清净技术进一步提高。1859年,佩里耶和波塞茨将碳酸法改良为双碳酸法,澄清效果显著提高,但糖汁的沉淀颗粒仍不易除去。1864年,德耐克发明过滤机使糖汁沉淀颗粒得以分离。同年,奥地利人J.罗伯特制成间歇式渗出罐组,它与双碳酸法清净工艺相配合后被普遍采用。20世纪发展了连续渗出器,逐渐取代了罗伯特渗出罐。至此,较完善的碳酸法制糖工艺基本形成,成为现代制糖技术的先导。 由于甜菜制糖大部分工艺也适用于甘蔗制糖,因而很快被甘蔗制糖业所采用,但甘蔗制糖和甜菜制糖在澄清工艺上有较大的不同。在取汁方面,甘蔗糖厂仍基本上采用压榨取汁方式。18世纪末甘蔗制糖已采用了三辊压榨机。 19世纪初期,真空结晶(煮糖)罐制造成功。中期,已开始用蒸汽机带动压榨机,并开始采用离心分蜜机。此后,随着制糖工艺渐趋成熟和适合于工业化生产的设备不断出现,制糖业遂进入大规模工业化生产阶段。 中国机械化制糖 19世纪末至20世纪初,是中国机械化制糖的酝酿、探索时期。20世纪30年代,中国兴起机械化制糖热潮,但未形成机械化制糖工业体系,制糖业基本上还处于手工业阶段。1949年后,不断发展成为完整的现代制糖工业体系。 1878年,英商怡和洋行在香港设中华精糖公司,机器购自英国,以土糖为原料生产精炼糖,每日能处理4000担土糖。1880年,怡和洋行又在广东汕头角石开设分厂。此外,英国商人在香港的太古洋行也创办太古炼糖公司。继英国之后,美国、日本等商人也来中国建立机械制糖厂,制糖工艺、技术、设备均从外国引入。由于社会动荡、经营管理不善等原因,这些糖厂未能长久生存下去。 1905年,中国东北开始种植糖用甜菜。1908年建成一座日加工甜菜350吨的甜菜制糖厂(阿城糖厂)。 1915年又建成一座日加工甜菜 350吨的甜菜制糖厂(呼兰糖厂)。 1916年,日本人在中国东北成立“南满洲制糖株式会社”,并在沈阳郊区建立一座日加工500吨甜菜的奉天糖厂,1917年投产。1922年又在铁岭建成铁岭糖厂,这两座糖厂都于1926年停产。 1920年,北京溥益公司在山东济南兴建溥益糖厂,于1921年投产,1929年停产。 20世纪30年代以前,不论是甜菜制糖厂,或是甘蔗制糖厂,或是精炼糖厂;不论是外资兴办,或是民族资本创办的糖厂,都没有成功,中国的机械化制糖业未能形成,仍然处于手工业制糖阶段。牛拉石辘压取甘蔗的古老制糖法依然盛行,土糖寮、土糖房、小作坊式的制糖遍布城乡民间。糖的产量及质量都不及先进国家。尚需大量进口食糖。1929年,食糖进口量达最高峰(亿千克),价值银一万万两,居全国进口货物的第二位。 30年代开始,中国限制洋糖任意进口,保护国内糖业的发展。1929~1933年,资本主义世界爆发严重经济危机,许多公司、商人急于推销滞销的货物和积压设备。中国成为他们资本输出的一大市场。例如,美国的檀香山铁工厂,捷克斯可达工厂,即在此时来到广东,推销他们积压的制糖设备。广东省的军阀企图通过创办糖业,充实自己经济实力,巩固和扩大自己的政治地位,极力支持、兴办机械化制糖业。广东制糖历史悠久,制糖原料(甘蔗)丰富,客观上也利于制糖业的发展。1933年8月至1936年1月,在檀香山铁工厂、捷克斯可达厂两家厂商的承包下,在广东建成了市头、顺德、东莞、新造、惠阳、揭阳等 6座机械化制糖厂。其设计的总生产能力为每天压榨甘蔗7000吨,每天产白糖700吨。机器设备全部由外国进口,工艺技术、设备规模都是空前的。广东遂成为全国机械化制糖业的重要基地。 广东兴办机械化制糖业的热潮,也波及可以用甘蔗制糖的其他省份,继之纷纷建立机械化糖厂。但由于时局动乱,工业基础薄弱,这些新式的机械化制糖厂,未能得到发展和繁荣,不少糖厂被迫关闭、停业。 20世纪以来,台湾省机械化制糖业发展较快。最早的机器制糖厂建立于1901年,至1945年,全省已有42家机械化制糖厂。1934~1943年间,台湾糖业发展迅速,糖产量剧增,并有大量出口。1938~1939年制糖期,机制糖产量达到137万吨。 1949年后,中国大陆的制糖业不断得到发展。甘蔗制糖业主要分布在广东、广西、云南、福建、海南、四川等地。甜菜制糖业集中在黑龙江、内蒙古、吉林、新疆等地。甘蔗糖与甜菜糖的产量之比约4:1。发展到 80年代,中国已成为世界上制糖大国之一。 我国糖料和食糖生产发展情况[编辑本段] 1、糖料亩产、面积和食糖产量波动中上升 经过建国以来五十多年、特别是改革开放以来的建设,中国糖业获得了巨大的发展。全国糖料播种面积由1949年万亩扩大到2003年万亩。其中,甘蔗从万亩增加到万亩,甜菜从万亩增加到372万亩(见图2)。值得注意的是我国甜菜种植面积近几年呈萎缩趋势,这是由于近年甜菜比较效益逐年下降,在新疆与棉花和西红柿争地,在东北和粮食,也就是大豆和玉米争地。2004年农产品价格全面上涨,许多糖农改种其他作物,甜菜糖厂很难征到定单,闲置了很多压榨能力。 甘蔗亩产从1949年的吨提高到2003年的吨,甜菜亩产从吨提高到吨。总体上看糖料亩产近20年来都呈比较平稳的上升趋势(见图3)。甘蔗亩产最高地区是广西,每亩达到吨;甜菜亩产最高的地区是新疆,由于高糖甜菜品种推广速度较快,亩产已经高达吨。随着高糖品种推广速度的增加,甘蔗和甜菜亩产还有望进一步提高。 与糖料面积同步起伏的是糖料和食糖的产量。全国食糖产量由1949/1950榨季的万吨提高到2002/2003榨季的万吨(其中,甘蔗糖产量由24万吨提高到万吨,甜菜糖产量由2万吨提高到万吨)。如图4所示,我国甘蔗糖产量一路上升,03/04榨季达历史最高水平944万吨;而甜菜糖产量近年却呈下滑趋势,目前只有59万吨,占总产量的份额只有,相当于历史最高水平1991年的36%。 2、蔗糖生产向优势地区集中 90年代以来,我国甘蔗生产区域布局发生了剧烈变化。由于东南沿海地区产业结构升级和农业结构调整,甘蔗生产局逐渐向西部地区转移。甘蔗原产地如广东、海南、福建的种植面积在过去十年间大幅度下降。广东和福建的蔗糖产量分别比10年前下降46%和77%。全国甘蔗业生产进一步向优势地区集中。目前最大的蔗糖基地广西种植面积已在1000万亩以上,占全国总面积的45%以上;广西、云南、广东、海南和新疆五大产区产糖量为960万吨,占全国产糖总量的96%,其中广西和云南产量占全国的58%和19%。 3、制糖企业发展迅猛我国制糖企业也获得了长足的发展。全国机制糖厂由1949年的3家增加到2000年的539家。2000年我国糖业进行了史无前例的结构调整,国家拿出120多亿资金关闭破产150家制糖企业。经过结构调整,淘汰落后生产能力,全国糖厂由539家减少到359家,保留制糖能力780万吨,其中甘蔗和甜菜糖厂分别为340家和19家、制糖能力分别为695万吨和85万吨,主要分布在广西、云南、广东、海南、新疆、内蒙和黑龙江等省区。2002/2003榨季,全国共有制糖生产企业(集团)213家,开工糖厂315家,其中:甜菜糖生产企业(集团)39家,糖厂40家;甘蔗糖生产企业(集团)165家,糖厂266家;炼糖企业9家。目前,产糖量超过10万吨的糖业集团已有20个,合计产糖670万吨,占全国产糖量的67%。 目前制糖业共有工业职工20多万人,与糖业生产相关的农业人口近4000万人;已经建成了包括糖业教学、科研、设计、设备制造、土建安装的体系,可以自主进行糖业研发、建设。糖厂综合利用也获得了巨大发展,以食糖副产品蔗渣、废(菜)丝、废蜜为原料的产品有:纸、纸浆板,纤维板,食用、药用、饲料酵母,甜菜颗粒粕,柠檬酸,味精,糖蜜酒精等。据不完全统计,在我国以食糖为原料或辅料的食品共有3000多个品种。糖的化学分类[编辑本段] 糖类物质是多羟基醛或酮,据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。 糖还可根据碳原子数分为丙糖(triose),丁糖(terose),戊糖(pentose)、己糖(hexose)。最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示,所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物,称为碳水化合物。现在已经这种称呼并不恰当,只是沿用已久,仍有许多人称之为碳水化合物。糖还可根据结构单元数目多少分为:(1)单糖(monosaccharide):不能被水解称更小分子的糖。(2)寡糖(disaccharide):2-6个单糖分子脱水缩合而成,以双糖最为普遍,意义也较大。(3)多糖(polysaccharide):均一性多糖:淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)不均一性多糖:糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)(4)结合糖(复合糖,糖缀合物,glycoconjugate):糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等(5)糖的衍生物:糖醇、糖酸、糖胺、糖苷糖类的生物学功能[编辑本段] (1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。 (2) 物质代谢的碳骨架,为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。 (3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是原核生物细胞壁的主要成分。 (4) 细胞间识别和生物分子间的识别。细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信。红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。糖怎么被人体吸收[编辑本段] 糖包括蔗糖(红糖、白糖、砂糖、黄糖)、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、糊精和糖原棉花糖等。在这些糖中,除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收久,其余的糖都要在体内转化为葡萄糖后,才能被吸怀利用。糖对人体的功能[编辑本段] 糖的主要功能是提供热能。每克葡萄糖在人体内氧化产生4千卡能量,人体所需要的70%左右的能量由糖提供。此外,糖还是构成组织和保护肝脏功能的重要物质。下午2点吃糖减少车祸 许多研究人员研究证实,只要适量摄入,掌握好吃糖最佳时机,对人体是有益的。如洗浴时,要大量出汗和消耗体力,需要补充水和热量,吃糖可防止虚脱;运动时,要消耗热能,糖比其他食物能更快提供热能;疲劳饥饿时,食糖可迅速被吸收提高血糖;当头晕恶心时,吃些糖可升血糖稳定情绪,有利恢复正常;饭后进食点糖食品,可使人在学习和工作时,精神振奋,精力充沛。据报道,美国科学家对千余名中小学生实验表明,饭后吃一些巧克力,下午1-2节课打瞌睡者才2%,而对照者(不吃巧克力)却高达11%。此外,对数百名驾驶员试验发现,当他们按要求每天下午2点吃点巧克力、甜点心或甜饮料时,车祸要少得多。 糖对人体的危害[编辑本段] 蔗糖是含有最高热值的碳水化合物,过量摄入会引起肥胖、动脉硬化、高血压、糖尿病以及龋齿等疾病。 吃糖过多影响小孩长高 吃糖过多可影响体内脂肪的消耗,造成脂肪堆积;吃糖过多,还可以影响钙质代谢。有些学者认为吃糖量如果达到总食量的16-18%,就可使体内钙质代谢紊乱,妨碍体内的钙化作用。据日本一项调查表明,小儿骨折率有所增加,他们认为糖过多是造成骨折的重要原因。 吃糖过多,会使人产生饱腹感,食欲不佳,影响食物的摄入量,进而导致多种营养素的缺乏。儿童长期高糖饮食,直接影响儿童骨骼的生长发育,导致佝偻病等。儿童多吃糖如果又不注意口腔卫生,则为口腔的细菌提供了生长繁殖的良好条件,容易引起龋齿和口腔溃疡。 为了避免龋齿、近视、软骨症、消化道等疾病,世界卫生组织呼吁:家长不要让孩子吃太多的甜食。 糖是人类赖以生存的重要物质之一 糖是人体三大主要营养素之一,是人体热能的主要来源。糖供给人体的热能约占人体所需总热能的60~70%,除纤维素以外,一切糖类物质都是热能的来源。 糖是自然界中最丰富的有机化合物。糖类主要以各种不同的淀粉、糖、纤维素的形式存在于粮、谷、薯类、豆类以及米面制品和蔬菜水果中。在植物中约占其干物质的80%,在动物性食品中糖很少,约占其干物质的2%。 甜食吃得太多易患各种疾病 有些专家认为,糖比烟和含酒精的饮料对人体的危害还要大。世界卫生组织曾对23个国家人口死亡原因作了调查后得出结论:嗜糖之害,甚于吸烟,长期食用含糖量高的食物会使人的寿命缩短20年。因此,世界卫生组织于1995年提出“全球戒糖”的新口号。世界卫生组织调查发现,食糖摄人过多会导致心脏病、高血压、血管硬化症及脑溢血、糖尿病等。 长期高糖饮食,会使人体内环境失调,进而给人体健康造成种种危害。由于糖属酸性物质,吃糖过量会改变人体血液的酸碱度,呈酸性体质,减弱人体白血球对外界病毒的抵御能力,使人易患各种疾病。 长期嗜好甜食的人,容易引发多种眼病。有关专家还提出老年性白内障与甜食过多也有关。他们调查了50例白内障患者,发现其中有34%的患者有酷爱甜食的习惯,他们认为,这与葡萄糖代谢障碍有关。 吃糖引发肥胖病没有依据 我国许多食品营养及医学界专家认为,单纯性肥胖是由于总热量的摄入与消耗之间失去平衡所致,不能把肥胖归结于糖。美国食品和药物管理局特别工作小组对食糖研究的结果,认为食糖引发肥胖是没有根据的。理由是:每汤匙食糖含热量16卡,而每汤匙黄油或其他脂类食物含热量是100卡,所以食糖不是使人发胖的原因。 瑞典几位医学家的研究更进一步证实,食用糖不会导致人体内形成脂肪层,这一研究成果被称为“小型革命”。根据医学家的观察,胖人的食物中脂肪总是比糖多,所以减肥的人首先应减少食用脂肪性食物。欧洲的主要饮食营养学家、瑞典的阿斯特鲁认为,如果不滥食过多脂肪食物,那就可以安心地提高糖的用量,而不必担心肥胖。 食用适量,不会影响健康 近年来,由于报道糖对人体健康危害的文章越来越多,一些片面宣传的舆论使人们对进食糖顾虑重重,感到“吃糖可怕”。美国食品和药物管理局特别工作小组对食糖研究的结论是:食糖除导致龋齿外,对引起其他疾病是没有根据的。作为合理搭配饮食的一部分,吃糖如同吃其他东西一样,只要食用适量,是不会有碍健康的。
自己写的话写动植物提取的比较简单些,提取一般就是水提醇沉法,纯度更高的话经过膜过滤就行了。在通过你的实验很容易,在进一步结合生产(大批量生产)部分工艺稍作改进。通过这几个方面就行了,很容易写够字数的。
论文我给不出来,不过能给些建议比如从“糖”的现状开始说起,糖在人们眼中的地位和种种,之后再论述糖的一些发展或特性。当然,要把你论文的中心观点表明,那就是接下来的事情了。你觉得糖推动了世界?或者糖成就了一个领域(牙科)?呵呵~看你的想法了,可以有新意,也可以循规蹈矩。不过这些灵感应该是从你前面的铺垫中能找到的。前后呼应,最后点出你的看法,就好啦
海洋生物来源药物先导化合物的研究进展【摘要】 海洋生物中活性物质丰富,本篇文章对国内外近3年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了归纳,并对其研究趋势进行了展望。这些新发现的萜类化合物广泛分布于海藻、珊瑚、海绵以及一些海洋真菌等海洋生物中,主要以单萜、倍半萜、二萜、三萜结构型式存在;而糖苷类化合物在海藻、海绵、海参、海星等海洋生物中发现大部分以糖苷脂、甾体糖苷、萜类糖苷型式存在。 【关键词】 海洋生物 萜类化合物 糖苷类 生物活性 【Abstract】 Marine organism show some important biological activities. This paper reviews terpenoids and glycosides from marine organism at home and abroad since 2005, and provides scientific evidence for reasonable exploitation and application. Terpenoids are mainly occurred on marine algae, coral, sponge and some fungi by monoterpene, sesquiterpene, diterpene and triterpene. And glycosides with structures of lipid, steroid and terpenoid are distributed to marine algae, sponge, sea cucumber and starfish. 【Key words】 Marine organism; terpenoid; glycoside; bioactivity 海洋是生命之源,由于海洋环境的特殊性,具有高压、低营养、低温(特别是深海)、无光照以及局部高温、高盐等生命极限环境,海洋生物适应了海洋独特的生活环境,必然造就了海洋生物具有独特的代谢途径和遗传背景,必定也会有新的、在许多陆地生物中未曾发现过的新结构类型和特殊生物活性的化合物。 萜类物质是一类天然的烃类物质,其分子中具有异戊二烯(C5H8)的基本单位。故凡由异戊二烯衍生的化合物,其分子式符合(C5H8)n通式的均称萜类化合物(terpenoids)或异戊二烯类化合物(isopenoids)。但有些情况下,在分子合成过程中由于正碳离子引起的甲基迁移或碳架重排以及烷基化、降解等原因,分子的某一片断会不完全遵照异戊二烯规律产生出一些变形碳架,它们仍属于萜类化合物。海洋生物中萜类化合物主要以单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜为主,三萜和四萜种类和数量都较少,且大部分以糖苷形式存在。萜类化合物是海洋生物活性物质的重要组成部分,广泛分布于海藻、珊瑚、海绵、软体动物等海洋生物中,具有细胞毒性、抗肿瘤活性、杀菌止痛等活性作用。 糖苷的分类有多种方法,按照在生物体内是原生的还是次生的可将其分为原生糖苷和次生糖苷(从原生糖苷中脱掉一个以上的苷称为次生苷或次级苷);按照糖苷中含有的单糖基的个数可将糖苷分为单糖苷、双糖苷、三糖苷等;按照糖苷的某些特殊化学性质或生理活性可将糖苷分为皂苷、强心苷等;按照苷元化学结构类型可分为黄酮糖苷、蒽醌糖苷、生物碱糖苷、三萜糖苷等,海洋类的糖苷大部分是按照此特点分类的,主要包括鞘脂类糖苷、甾体糖苷、萜类糖苷和大环内酯糖苷等,在很多海洋生物如海藻、珊瑚、海参、海绵等中均发现有糖苷类化合物存在。已有的研究表明海洋糖苷类成分大都具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、增强免疫力等生物活性。抗白血病和艾氏癌药物阿糖胞苷Ara-C(D-arabinosyl cytosine) 1、抗病毒药物的Ara - A 2以及Ara-C的N4-C16-19饱和脂肪酰基化衍生物3是海洋糖苷类药物成功开发的典范〔1〕。 本篇文章对国内外自2005年来从海洋生物中分离提取到的萜类化合物以及糖苷类化合物进行了总结。 1 萜类化合物 单萜 2005年M. G. Knott等人〔2〕对从红藻Plocamium corallorhiza中分离得到的三种多卤代单萜化合物plocoralides A-C(1~3)〔3,4〕进行了活性研究,发现化合物Plocaralides B(2), C(3)对食管癌细胞WHCOI具有中等强度的细胞毒作用,这些化合物具有卤素取代基。 倍半萜 从海泥来源的真菌Emericella variecolor GF10的发酵液中分离得到两个新型的倍半萜化合物6-epi-ophiobolin G(4)和6-epi-ophiobolin N(5),化合物在1~3μM浓度时能使神经癌细胞Neuro 2A凋亡,同时伴随细胞萎缩和染色体聚集〔5〕。这一类ophiobolins是天然的三环或四环的倍半萜化合物,对线虫、真菌、细菌以及肿瘤细胞有着普遍的抑制活性。 Willam Fenical等人从海洋沉积物分离得到一株放线菌CNH-099,在该菌的代谢产物中分离到具有细胞毒作用的新颖的 marinonc 衍生物 neomarinone(6)、isomarinone(7)、hydroxydebromomarinone(8)和methoxydeuromomarinonc(9),它们均是倍半萜萘醌类抗生素。Neomarinone(6)和marinones(7~9)对HCrll6结肠癌细胞显示中等程度的体外细胞毒作用(IC50=8μg/ml),而且,neomarinone(6)对NCI-s60癌细胞也具有中等程度细胞毒作用(IC50=10μg/ml)〔6〕。 化合物花侧柏烯倍半萜(10~12)从希腊北爱情海希俄斯岛采集的红藻 L. microcladia中分离得到〔7〕。红藻 L. microcladia 经有机溶剂CH2Cl2/MeOH (3:1)提取,以Cyclohexane/EtOAc(9:1)为洗脱液进行硅胶柱层析,最后经HPLC纯化得到化合物(10-12)。该试验并对化合物活性进行了研究,发现三种化合物均对肺癌细胞NSCLC-N6 和 A-549有抑制作用,化合物(10):IC50= μM (NSCLC-N6)和 μM (A-549),化合物(11):IC50 = μM (NSCLC-N6) 和 μM (A-549) ,化合物(12):IC50= μM (NSCLC-N6)和 μM (A-549)。后两个化合物对肺癌细胞毒活性作用明显高于第一个化合物,推测可能由于后两个化合物结构中酚羟基以及五环内双键的存在提高了化合物活性,而化合物中溴原子的存在并没有对其活性构成影响。从中国南京采集的红藻L. okamurai也分离出四种衍生的花侧柏烯倍半萜化合物,分别是Laureperoxide (13), 10-bromoisoaplysin (14), isodebromolaurinterol (15)和10-hydroxyisolaurene (16)〔8〕。5种snyderane倍半萜(17~21)化合物从红藻L. luzonensis中分离得到〔9〕。 从一个软海绵种属Halichondria sp中分离得到四种具有抗微生物活性的含氮桉烷倍半萜化合物halichonadins A-D(22~25)〔10〕。该海绵采集于日本冲绳运天港, kg样品溶于4L MeOH,所得的115g MeOH提取物分别用1200ml EtOAc和400MlH2O萃取, EtOAc萃取物经硅胶柱层析后,洗脱液为MeOH/CHCl3(95:5)和石油醚/乙醚(9:1),得到化合物halichonadins A-D(22~25)和已知化合物acanthenes B、C。活性检测实验显示:化合物halichonadins A-D均具有抗细菌活性,同时halichonadins B和C也具有抗真菌活性,化合物halichonadins C对新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)的半致死浓度(IC50)达到μg/ml。三个部分环化的倍半萜(26~28)化合物具有抑制磷酸酶Cdc25B活性,从海绵Thorectandra sp.中分离得到〔11〕。冷冻的海绵样品经4℃去离子水浸泡冷冻干燥后得到的干涸物, 随后用MeOH/CH2Cl2(1:1)和MeOH/H2O(9:1)的有机溶剂提取获得粗提物。采用活性追踪的方式,对粗提物(IC50=8μg/ml)进一步分离,将其溶于100mlMeOH/H2O(9:1)有机溶剂中,得到的粗提物加入300ml正己烷,获得水相部分溶于MeOH/H2O(7:3)的溶剂中,再用300ml CH2Cl2提取得到的部分经活性测定显示对磷酸酯酶抑制活性最强(IC50=6μg/ml),之后采用反相C-18柱HPLC分离,得到部分环化的倍半萜化合物(26)16-oxo-luffariellolide(12mg, tR=18min),化合物(27) 16-hydroxy-luffariellolide ( mg, tR=19min)以及化合物(28) luffariellolide (, tR=38min)。五种属于倍半萜类的化合物hyrtiosins A-E (29~33),从中国海南两个不同地方的海绵Hyrtios erecta种属中分离得到〔12〕。 氧化的倍半萜化合物gibberodione(34), peroxygibberol(35) 和 sinugibberodiol(36)从台湾软珊瑚Sinularia gibberosa分离得到〔13〕,化合物(35)具有较温和的细胞毒性〔14〕。从珊瑚Eunicea sp.中提取的七种倍半萜代谢产物(37~43)〔15〕,含有榄烷,桉烷和吉玛烷骨架结构,研究显示对Eunicea 种属的疟原虫具有轻度的抑制作用。 二萜 以前很少有从绿藻中分离得到萜类化合物的报道,但是与2004年相比,提取的代谢产物数量有所增加〔16〕。从澳大利亚塔斯马尼亚采集的绿藻Caulerpa brownii中分离出许多新型二萜类化合物,其中化合物(44~48)在没有分支的绿藻中提取得到〔17〕,而类酯萜化合物(49)是从分支的绿藻中获得,该研究同时显示提取的类酯萜化合物对细胞、鱼类、微生物均有不同程度的毒性作用〔18〕。 日本Koyama K等人从褐藻Ishige okamurae来源的未知海洋真菌(MPUC 046)中分离到一种新型的二萜类化合物phomactin H(50)〔19〕。真菌(MPUC 046)经含150g小麦的400ml海水25℃发酵培养31天后,采用CHCl3溶剂提取、硅胶层析及HPLC纯化得到phomactin H。该化合物同已发现的phomactin A-G化合物一样,均属于血小板活化因子(PAF)拮抗剂,能抑制PAF诱导的血小板凝聚,同时推测此活性与化合物的某个特定骨架结构有关。 从法国南部大西洋海滨采集的褐藻Bifurcaria bifurcata中分离得到(51~55)五种新型的极性非环状二萜类化合物〔20〕。该褐藻经CHCl3/MeOH(1:1)提取,硅胶层析(洗脱液为不同比例的Hexane,EtOAc,MeOH),经反相C-18柱HPLC纯化获得十二种化合物,其中五种为新型二萜类化合物。化合物(51~53)在Hexane: EtOAc(2:3)洗脱液中发现,而化合物(54)和(55)则从Hexane: EtOAc(1:4)洗脱液中获得。 6种新型的Dactylomelane二萜类化合物 (56~61)从西班牙特纳里夫南部家那利群岛采集的红藻Laurencia中分离得到〔21〕,其结构具有C-6到C-11环化的单环碳新型结构。采集的红藻经CH2Cl2/MeOH(1:1)有机溶剂提取后,用洗脱液Hexane/CHCl3/MeOH(2:1:1)进行Sephadex LH-20反相色谱分离,结合TLC点样筛选的部分用洗脱液EtOAc/hexane(1:4)进行硅胶柱层析,最后采用硅胶柱进行HPLC纯化得到六种新型的单环碳二萜类化合物Dactylomelans。从红藻L. luzonensis中也分离得到二萜类化合物luzodiol (62)〔9〕。一个溴代二萜类化合物 (63)从日本其他红藻Laurencia物种中分离得到 〔22〕。 Xenicane二萜类化合物(64~71)从台湾珊瑚Xenia blumi分离出来,而化合物xeniolactones A-C (72~74)则是从台湾Xenia florida中分离出来的〔23〕。化合物 (64~67), (69), (70) 和 (72)具有轻微的细胞毒性作用。非Xenicane代谢产物xenibellal (75)对Xenia umbellata也具有轻微的细胞毒性作用〔24〕。化合物Confertdiate (76)是一个四环的二萜类物质,从中国珊瑚Sinularia conferta中分离得到〔25〕。 从史密森尼博物院癌症研究所收集的海葵中分离得到的二萜类化合物actiniarins A-C (77~79)能适度抑制人cdc25B磷酸酶重组〔26〕。 Periconicins A,B (80~81)〔27〕是从内生红树林真菌Periconia sp.分离得到的二萜类的新化合物,能抑制不同微生物的生长活性,诸如bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 6358p, Staphylococcus epidermis ATCC 12228等等。 南海真菌2492#是从采自香港红树林植物Phiagmites austrah样品中分离得到的,从2492#菌株的发酵液中分离得到的两种二萜类化合物 (82~83)有很好的生理活性〔28〕,如抗肿瘤、降压、调整心率失常,同时降压调整心率失常的作用在相同的条件下优于临床现用的阳性对照物。 从中国红树林植物Bruguiera gymnorrhiza分离出二萜类化合物 (84~86),化合物(86)对小鼠成纤维细胞具有适当的细胞毒活性〔29〕。也从中国红树林另一物种Bruguiera sexangula var. rhynchopetala分离出三种二萜类化合物 (87~89) 〔30〕。与之结构相似的二萜类化合物 (90~93)从中国Bruguiera gymnorrhiza中分离得到,其中化合物 (92)和 (93)有轻微的细胞毒活性〔31〕。 二倍半萜 Willam Fenical研究小组从曲霉属Aspergillus海洋真菌(菌株编号CNM-713)分离到一个新的二倍半萜化合物aspergilloxide (94),该化合物为含有25个碳原子的新骨架,对人的结肠癌细胞HCT-116有微弱的细胞毒活性〔32〕。在此之前,Willam Fenical等人从巴哈马的红树林中的漂浮木中也分离到一株真菌Fusarium heterosporum CNC-477, 并从中分离得到一系列多羟基二倍半萜类化合物neomangicols A-C(95~97)〔33〕和mangicols A-G (98~104)〔6〕,它们的结构如下图所示。Neomangicols的骨架为25个碳的二倍半萜,是首次从天然物中分离得到。药理实验显示化合物 (96)具有和庆大霉素大致相当的对革兰阳性细菌的抑制能力,化合物 (98)和 (99)对MPA(phorbol myristate acetate)诱导的鼠类耳朵水肿有抗炎症活性。 三萜 从海洋生物中提取得到的三萜类化合物主要以三萜皂苷、三萜烯类、三萜糖苷等形式存在。四环三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105) 和 (106)是从中国黑乳海参Holothuria nobilis分离得到的〔34〕。采集于福建东山的黑乳海参洗净切碎后用85%的EtOH冷浸提取,得到的流浸膏均匀分散于水中,依次用石油醚、二氯甲烷、n-BuOH萃取,研究发现n-BuOH提取物经大孔吸附树脂、正相硅胶层析、反相C-18硅胶柱层析以及反相C-18 柱HPLC分离得到三萜皂苷类化合物nobilisidenol (105)和(106)。易杨华等同时从海参中提取到了其它的三萜糖苷类化合物以及三萜皂苷脱硫衍生物〔35,36〕。三萜烯类化合物intercedensides D-I(107-112)从中国海参Mensamaria intercedens中分离得到,具有细胞毒功能〔37〕。新西兰海参Australostichopus mollis是单硫酸酯三萜糖甙化合物mollisosides A(113), B1(114) 和 B2(115)的来源〔38〕。 具有细胞溶解作用的三萜类化合物sodwanone S (116)是从印度洋多毛岛采集的海绵Axinella weltneri中分离得到的〔39〕。三萜苷类化合物sarasinosides J-M (117-120)分离自印尼苏拉威西岛采集的海绵Melophlus sarassinorum,对B. subtilis和S. cerevisae的细菌具有抗微生物活性作用〔40〕。 2 糖苷类化合物 从中国海南采集的甲藻A. carterae中分离得到一种不饱和的糖基甘油酯化合物(121)〔41〕。甲藻采集于中国海南三亚,经分离筛选得到的A. carterae大规模培养后用甲苯/MeOH(1:3)的有机溶剂提取,所得干涸物分别用甲苯、1N NaCl 水溶液提取。研究发现有机相提取物经硅胶柱(洗脱液为不同比例的MeOH/CHCl3)、反相C-18硅胶柱层析(洗脱液为MeOH/H2O=9:1),最后经反相C-18柱制备型HPLC(流动相为MeOH/H2O =95:5)分离纯化得到25mg不饱和的糖基甘油酯化合物(121)。从多米尼克普次矛斯采集的绿藻Avrainvillea nigricans中可以分离出一个甘油酯avrainvilloside(122),该化合物含有6-脱氧-6-氨基糖苷部分〔42〕。 两个甘油一酯化合物homaxinolin(123)和(124),磷脂酰胆碱homaxinolin(125)以及能抑制细胞生长的脂肪酸(126)是从韩国海绵Homaxinella sp.中分离得到的〔43〕。从红海采集的海绵Erylus lendenfeldi分离得到的两个甾体糖苷类化合物erylosides K(127)和L(128)能选择性的抑制酵母菌株的rad50芽体,rad50能修复协调受损的双链DNA〔44〕。 海参Stichopus japonicus是五种糖苷化合物SJC-1(129),SJC-2(130), SJC-3(131), SJC-4(132) 和 SJC-5(133)的主要来源〔45〕。五种化合物均从弱极性CHCl3/MeOH部分分离出来,其中SJC-1(129), SJC-2(130), SJC-3(131)是典型的鞘甘醇或植物型鞘甘醇葡萄糖脑苷脂类化合物,含有羟基化或非羟基化的脂肪酰基结构。SJC-4(132) 和 SJC-5(133)也含有羟基化的脂肪酰基结构,但是含有独特的鞘甘醇基团,是两种新型的葡萄糖脑苷脂类化合物。Linckiacerebroside A(134)是从日本海星Linckia laevigata分离出的一种新型糖苷脂化合物〔46〕。 甾体糖苷孕甾-5, 20-二烯-3β-醇-3-O-α-L-吡喃岩藻糖苷(135) 和 孕甾-5, 20-二烯-3β-醇-3-O-β-D-吡喃木糖苷(136)从中国短足软珊瑚Cladiella sp.中分离得到〔47〕。将新鲜的软珊瑚干质量 kg用乙醇在室温下浸泡 3 次, 合并提取液, 减压浓缩后得到深褐色浸膏 用30%的甲醇溶解后, 依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取, 石油醚提取液经减压浓缩后得棕黑色胶状物 ,将此提取物硅胶柱减压层析, 用石油醚乙酸乙酯溶剂体系梯度洗脱, 从石油醚/乙酸乙酯(20:80)洗脱液中所得的洗脱部分在反相C-18柱上进行HPLC分离, 用MeOH洗脱得到化合物60mg(135)和3mg(136),该类化合物具有抗早孕和抑制肿瘤细胞生长活性。 四种甾体糖苷化合物(137-140)是从中国珊瑚Junceella juncea EtOH/CH2Cl2提取液中分离得到〔48〕。 3 结语 目前,从海洋生物中发现的萜类和糖苷类天然化合物的数量近几年呈现逐渐增加的趋势,有些化合物的活性确切而且活性作用强烈是很有希望的一些药物先导化合物,但是用于临床研究的化合物还相对较少,因此开发更多新的天然化合物是有必要的。其次,从海洋生物中发现的活性化合物也存在着活性较低或毒性较大等问题,可以通过对其结构进行修饰,使其活性达到最佳效果。此外,从海洋生物中提取的活性化合物含量通常较低,而且化合物在提取过程中受到提取试剂、方法等外界因素的影响,所以采用化学合成的方法进行化合物的半合成或者全合成解决化合物在提取过程中结构易变、试剂耗量大等缺点。例如从海洋真菌中发现的结构新颖,有抗菌、抗癌和神经心血管活性的物质头孢菌素C,就是从海洋真菌中分离得到的,这是一大类半合成的广为人知的抗生素,它已广泛用于临床〔49〕。所以采用合成或半合成的方法解决活性化合物作为药源的大量生产方式是通行的。我们期待着这些药物先导化合物在药物开发方面发挥重要作用。
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