可拉酸（Colanic acid）的理化特征及應用前景

來源：作者：人氣：-發表時間：2023-12-13 10:17:00【大中小】

可拉酸（Colanic acid，CAS：9012-87-7）由于其獨特的疏松多孔結構、親水性質以及可能的生物活性，成為功能食品和日化護理等配方中一種極有價值的功能成分選擇，在食品、化妝品和醫藥保健領域具有廣泛的應用前景。

疏松多孔結構：可拉酸的疏松多孔結構賦予它出色的保水性能。這種結構可以在配方食品過程中用來調整食品的質地和口感。例如，添加可拉酸可以增加產品的濕潤感，提升口感。

親水基團：可拉酸分子表面暴露的大量親水基團賦予其良好的親水性質。這使得可拉酸能夠在食品中有效地保持水分，從而延長食品的保鮮期并防止食品變硬或變干。在制作保濕的食品產品中，可拉酸可以用來增加食品的保濕性，以及增稠性和穩定性，從而改善食品的質地、口感和保鮮性能。

優良的生物學特性：可拉酸具有活性生物大分子的特性，這意味著它可能在食品中具有一些生物活性，如抗氧化、抗炎等。這使得可拉酸成為一個有潛力的功能性成分，有助于提升健康食品的營養健康效能。

可拉酸是一種由細菌合成的外多糖。作為一種化學防御物質，用于保護細胞表面，并有助于生物膜的形成。可拉酸由多陰離子異質多糖組成，具有六糖重復單元，包括葡萄糖、巖藻糖、半乳糖和葡萄糖醛酸。它還包括這些糖分子周圍的 O-乙酰基和丙酮酸側鏈。

食品應用：

可拉酸作為多糖物質，在食品領域前景廣闊。其分子結構呈球形鏈狀，在水溶液中的粘度受多種因素影響，尤其在高濃度下呈粘彈性。包括可拉酸在內的微生物外胞多糖在食品工業有獨特功能，如在發酵乳、面包等食品中應用。可拉酸在不同誘導條件下產生不同性質的水凝膠，改進了保濕性能，為食品領域創新提供新途徑。

相關研究進展：

可拉酸作為一種多糖類物質，在食品、化妝品和保健領域具有廣泛的應用前景。該研究通過工程枯草桿菌，實現了對可拉酸的生產。經過工程改造的枯草桿菌產生的可拉酸呈現出三螺旋結構，這種結構賦予了其獨特的性能。這種可拉酸在高達 102°C 的溫度下仍然保持穩定，其熔點高達 253.9°C，這使其在高溫條件下也能保持穩定性，為許多應用場景提供了可能性。在水溶液中，可拉酸呈現出球形鏈的構象，還揭示了可拉酸溶液的粘度受多種因素影響，包括濃度、剪切速率、鹽分、溫度和 pH 值等。尤其在高濃度下，可拉酸表現出粘彈性行為，這使得其在食品加工等領域中的應用具備了可塑性。

微生物外胞多糖（EPSs）應用于食品加工工業。這些EPSs是一類由細菌、酵母、霉菌和微藻等微生物合成并分泌的外胞多糖，其中包括葡聚糖及可拉酸等不同微生物來源的EPSs。這些多糖多數具有非毒性、生物相容性、可生物降解性以及可再生性等優點。由于其獨特的性質和結構組成，微生物外胞多糖在食品工業中展現出獨特的功能性質。這些微生物外胞多糖及其衍生物在食品領域呈現出獨特的功能特點，如在發酵乳制品、面包制品、谷物制品、飲料等食品系統中的應用。此外，它們還可用于活性成分傳遞、涂層和膜等應用，為食品產業創新提供了多樣化的選擇。

調控酰基脂質合成以提高枯草桿菌中可拉酸的產量。可拉酸因其優異的物理特性和生物活性在食品和保健市場有廣泛的應用前景。研究發現，通過調節枯草桿菌中與酰基脂質合成有關的基因，可以顯著提高可拉酸的產量。研究者采用基因單一或多重刪除的策略，通過刪除與酰基脂質合成有關的基因，成功提高了可拉酸的產量。

通過調控可拉酸合成基因，改善了細菌水凝膠的保濕性能。在不同的誘導條件下，生產了具有不同結晶度、流變特性和保水性能的水凝膠。這種策略顯著提高了水凝膠的保濕性能，使凝膠網絡變得更加致密。該方法為細菌水凝膠的改性提供了新的途徑，有望在食品工業和生物醫學中得到更廣泛的應用。

日化護理應用：

可拉酸（CA）具有多重潛能。其多孔纖維素結構以及富含的親水基團，使其在葡萄糖酸鹽表面形成了一種卓越的水凝膠，呈現出卓越的保水能力和柔軟質感。這種特質為可拉酸賦予了與眾不同的特性，將其推向護膚品的理想應用之列。

可拉酸（CA）是由枯草桿菌合成的外胞多糖，作為生物膜基質的一部分，具有廣泛的應用前景，包括化妝品、食品和制藥領域。此外，CA中的成分之一，L-巖藻糖，表現出多種生理活性，如皮膚美白、抗炎和抗腫瘤特性。可拉酸（CA）中多孔纖維素結構和大量親水基團存在于葡萄糖酸鹽表面，使其成為一種優質水凝膠，具備出色的保水能力和柔軟質地。因此，在化妝品和醫療保健市場中，可拉酸有望成為一個理想的應用候選。

醫藥保健應用：

顯著延長壽命、抗炎、抗腫瘤和抑制阿爾茨海默病β淀粉樣蛋白的積累

聚焦于可拉酸的潛在醫藥應用，特別是其在延長生命方面的作用。發現某些腸道細菌突變導致可拉酸過度產生，從而延長線蟲壽命，與線粒體內裂變與融合的調控相關。通過研究秀麗隱桿線蟲，還發現可拉酸能顯著延長壽命，并進一步揭示其調節線粒體穩態和蛋白質處理的機制。這些研究有望為探索生命延長和維持健康提供新思路。

相關研究進展：

可拉酸、腸道細菌與秀麗隱桿線蟲壽命之間的聯系：研究揭露了某些細菌突變導致可拉酸過度產生，從而延長線蟲壽命的現象。這種現象與線粒體內裂變和融合過程的調節緊密相關，而可拉酸則對這些過程產生影響。研究進一步確認，通過敲除特定細菌基因，線蟲不僅能夠免受腫瘤生長的影響，還能夠抑制阿爾茨海默病特征之一的淀粉樣蛋白β的積累。這一發現明確了腸道微生物與可拉酸在調控壽命和預防老年疾病方面所扮演的重要角色。

線粒體與腸道微生物群衰老之間的相互作用：線粒體，作為負責細胞內能量生產的核心細胞器，在調節新陳代謝和壽命方面具有關鍵地位。近期的研究證實，腸道微生物群同樣能夠顯著地影響宿主的代謝和壽命。作者通過對已知調節機制的綜述，將線粒體的裂變-融合動態與微生物間的群體感應等互動進行對比，提出微生物群可能通過與其宿主細胞內的線粒體進行信息交流，從而影響宿主的假設。研究揭示了由細菌產生的代謝產物，包括可拉酸，如何微調腸道細胞中的線粒體動態，從而影響宿主的代謝適應能力和壽命。這種以化學通信為基礎的細菌與線粒體互動方式，有助于我們更深刻地理解復雜的環境-微生物群-宿主相互作用，以及它們在維護健康和促進疾病發生方面所起的重要作用。此外，CA中的成分之一，L-巖藻糖，表現出多種生理活性，如皮膚美白、抗炎和抗腫瘤特性。

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產品名	CAS號	貨號	純度	包裝規格
可拉酸	9012-87-7	DCJ0824D	97%，生化級	1g; 10g
可拉酸	9012-87-7	DCJ0824C	98%，標準品	100mg
可拉酸	9012-87-7	DCJ0824B	95%，食品級	100g; 1Kg; 25Kg
可拉酸	9012-87-7	DCJ0824A	95%，化妝品級	100g; 1Kg; 25Kg

參考文獻：

Jun Qiao.可拉酸：通過工程枯草桿菌和物理特性表征的生物合成過量生產. DOI: 10.1021/acs.jafc.1c04823
Dilhun Keriman Arserim Ucar. Exopolysaccharides in Food Processing Industrials. DOI.10.1007/978-3-030-75289-7_8
Jiaxin Wu. Regulating Cardiolipin Biosynthesis for Efficient Production of Colanic Acid in Escherichia coli.. DOI.10.1021/acs.jafc.3c01414
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Eun Ju Yun. Increased Production of Colanic Acid by an Engineered Escherichia coli Strain. Mediated by Genetic and Environmental Perturbations. DOI.10.1007/s12010-021-03671-0
Bing Han. ‘Inside Out’– a dialogue between mitochondria and bacteria. DOI.10.1111/febs.14692