摘要：D-核糖是一種功能性的戊糖，也是RNA、某些輔酶和維生素的重要組成部分，具有十分重要的生理作用，并已在食品添加劑和藥物生產(chǎn)中得到廣泛應用。

關(guān)鍵詞：D-核糖 生產(chǎn) 應用 發(fā)酵 純化

D-核糖又名D-呋喃核糖，是生物體內糖核酸、某些維生素和核苷酸類(lèi)輔酶的組成成分，具有十分重要的生理作用。

1 D核糖的理化性質(zhì)

1.1 物理性質(zhì)

D-核糖是一種存在于所有活細胞中的天然戊醛糖，其分子式為C₅H₁₀O₅，相對分子質(zhì)量150.13，熔點(diǎn)86-87℃。純品為白色結晶性粉末，具甜味，極易吸潮，溶于水。

1.2 化學(xué)性質(zhì)

D-核糖是一種單糖，分子中含有游離醛基，具有還原性，能夠在堿性溶液中通過(guò)烯醇化作用異構轉化生成阿拉伯糖和核酮糖等。

2 D-核糖的發(fā)現及生產(chǎn)

20世紀初，相關(guān)學(xué)者從酵母RNA的組分中發(fā)現了D-核糖。D-核糖的制備方法主要有：從天然物質(zhì)中提取分離的方法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法。

3 D-核糖的生理功能及應用

3.1 D-核糖的生理功能

3.1.1 對心臟功能的影響：D-核糖能夠提供一種獨特的代謝方法來(lái)改善對先天性心臟衰竭導致呼吸困難的輔助治療作用。

3.1.2 抗衰老和耐缺氧作用

3.1.3 對體內血糖、血脂、血乳酸含量及激素水平的調節：核糖可以增強工作肌對血糖的攝取，使工作肌能夠得到較好的供能，從而增強機體的運動(dòng)能力和糖貯備能力。

3.2 D-核糖的應用

D-核糖已被證實(shí)能夠調節人體缺血、缺氧細胞的能量代謝和緩解疲勞等，現已直接用于臨床治療心肌局部缺血、運動(dòng)引起的肌肉酸痛、腺苷酸脫氨酶缺陷造成的強直僵硬、胞內缺乏磷酸化酶造成的肌肉疼痛以及糖尿病等。

4 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)D-核糖

4.1 D-核糖高產(chǎn)菌株的選育

4.1.1 D-核糖高產(chǎn)菌株的基本特征：目前文獻報道的D-核糖高產(chǎn)菌株均為芽孢桿菌屬的轉酮醇酶變異株

4.1.2 D-核糖高產(chǎn)菌株的選育

國內D-核糖高產(chǎn)菌株的選育始于20世紀90年代。以紫外誘變和化學(xué)誘變相結合的復合誘變方法對轉酮醇酶缺陷型枯草芽孢桿菌進(jìn)行誘變，可以得到遺傳性狀穩定且較高產(chǎn)D-核糖的菌株。

4.2 D-核糖的發(fā)酵條件、發(fā)酵方式及發(fā)酵過(guò)程控制

在獲得D-核糖高產(chǎn)菌株的基礎上，還需提供適宜的發(fā)酵條件包括種子培養基、種齡、接種量、發(fā)酵培養基、發(fā)酵溫度、pH值、溶解氧等，并對發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行有效控制，才有可能實(shí)現D-核糖的高效生產(chǎn)。

4.2.1 種子培養條件

種子培養基一般含有山梨醇、玉米漿等，還可以補充芳香氨基酸以加快菌體生長(cháng)。接種量一般為1.7%-10%，培養溫度37℃，PH5.5-8.0，采用對數后期的搖瓶液體種子接種。

4.2.2 各種添加物對D-核糖發(fā)酵的影響

在發(fā)酵過(guò)程中添加微量的錳離子、青霉素等能調節細胞膜的通透性，有利于提高其產(chǎn)量；L-酪氨酸、L-色氨酸等的添加有利于加快菌體生長(cháng)，提高D-核糖產(chǎn)量，其中煙酸的作用尤其明顯。

4.2.3 發(fā)酵方式和發(fā)酵過(guò)程控制

D-核糖的發(fā)酵一般采用分批發(fā)酵方式，D-核糖工業(yè)生產(chǎn)均采用游離細胞進(jìn)行發(fā)酵；用反滲透技術(shù)對樹(shù)脂解吸液進(jìn)行預濃縮后再蒸發(fā)濃縮可有效降低D-核糖生產(chǎn)的能源消耗。選用S-475反滲透膜芯對D-核糖樹(shù)脂解吸液進(jìn)行預濃縮，濃縮至原濃度1倍時(shí)最具經(jīng)濟效益。

5 小結和展望

隨著(zhù)對D-核糖生理功能的不斷揭示，其生產(chǎn)技術(shù)與臨床應用日益受到關(guān)注。D-核糖高產(chǎn)菌株的選育、發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化控制以及產(chǎn)品的高效分離純化仍將是今后一段時(shí)期國內學(xué)者的研究熱點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)上，如何提高生產(chǎn)效率、節能降耗、保證產(chǎn)品質(zhì)量仍將是國內相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)所要面臨的主要問(wèn)題。

文獻

[1] 周玨，魏轉，孫文敬，盧偉，徐勤華，龔力偉，趙子婧.D-核糖的生產(chǎn)及應用[J].食品科技，2014，39（10）：273-278.