การพัฒนาอุตสาหกรรมของ Trehalose

ทรีฮาโลสเป็นไดแซ็กคาไรด์แบบไม่รีดิวซ์ที่เสถียร ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคส 2 โมเลกุลที่มีพันธะ α, α, 1, 1-ไกลโคซิดิก ทรีฮาโลสเดิมสกัดจากเชื้อราเออร์โกต์ในข้าวไรย์ และต่อมาพบว่าแพร่หลายในพืช สัตว์ และจุลินทรีย์ตามธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเชื้อรา สาหร่าย มอส และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ทรีฮาโลสเป็นผลึกสีขาว โมเลกุลของทรีฮาโลสประกอบด้วยน้ำคริสตัล 2 โมเลกุล ละลายได้ในน้ำ กรดอะซิติกน้ำแข็ง และเอธานอลร้อน ไม่ละลายในอีเทอร์ อะซิโตน เมื่อถูกความร้อนถึง 130°C ทรีฮาโลสจะสูญเสียน้ำใสและกลายเป็นรัส
ทรีฮาโลสมีผลในการปกป้องสิ่งมีชีวิตอย่างมหัศจรรย์ โดยสามารถสร้างฟิล์มป้องกันที่มีลักษณะเฉพาะบนพื้นผิวเซลล์ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น อุณหภูมิสูง ความเย็นสูง แรงดันออสโมติกสูง และการสูญเสียน้ำแห้ง ปกป้องเซลล์ โมเลกุลโปรตีน และการยับยั้งการทำงานที่ไม่เปลี่ยนแปลงอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ น้ำตาลชนิดอื่นๆ ในธรรมชาติ เช่น ซูโครสและกลูโคส ไม่มีฟังก์ชันนี้ ดังนั้นทรีฮาโลสจึงถูกเรียกว่า "น้ำตาลแห่งชีวิต" ในชุมชนวิทยาศาสตร์
ทรีฮาโลสมีอยู่ทั่วไปในเฟิร์นตอนล่าง สาหร่าย แบคทีเรีย เชื้อรา ยีสต์ แมลง และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยีสต์ รา และเชื้อราอื่นๆ ปริมาณอาจสูงถึง 20% ของน้ำหนักแห้งของสิ่งมีชีวิต วิธีการสกัดและนำไปใช้ประโยชน์ และแม้กระทั่งการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ผู้คนได้ทำการวิจัยมากมาย

ปัจจุบันวิธีการเตรียมทรีฮาโลสรวมถึงการสังเคราะห์ทางเคมี การสกัดจุลินทรีย์ การหมักจุลินทรีย์ การสังเคราะห์เอนไซม์ วิศวกรรมยีน และอื่น ๆ

วิธีการสกัดจุลินทรีย์
ด้วยยีสต์ แบคทีเรียกรดแลกติก เชื้อรา และจุลินทรีย์อื่นๆ ที่มีทรีฮาโลสเป็นแหล่งสกัด ประการแรก โดยการเปลี่ยนแปลงสภาวะการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ การสะสมของทรีฮาโลสในร่างกายมากขึ้น จากนั้นจึงใช้วิธีการสกัดทรีฮาโลสที่เหมาะสม วงจรการผลิตทรีฮาโลสโดยการสกัดด้วยจุลินทรีย์นั้นยาวนาน อัตราการสกัดต่ำ ต้นทุนสูง และเป็นการยากที่จะบรรลุการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

วิธีการหมักจุลินทรีย์
Trehalose ผลิตโดยการหมักด้วยจุลินทรีย์ จากนั้นจึงสกัดและทำให้บริสุทธิ์จากน้ำซุปหมัก สิ่งสำคัญคือต้องเลือกสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตทรีฮาโลสสูงโดยการกลายพันธุ์ การรวมเซลล์ และการรวมตัวกันของยีน บริษัท อายิโนะโมะโต๊ะ จำกัด ในประเทศญี่ปุ่นผลิตทรีฮาโลสในปริมาณมากโดยการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียที่ผลิตกรดอะมิโนในหลอดทดลอง ซึ่งประสบความสำเร็จในการผลิตทางอุตสาหกรรม แต่วิธีนี้มีอัตราการเปลี่ยนสภาพต่ำและมีผลพลอยได้มากมาย

การสังเคราะห์เอนไซม์
กลูโคส มอลโตส แป้งเป็นสารตั้งต้น สามวิธี แต่มีการใช้พลังงาน และความไม่แน่นอนของฟอสโฟรีเลสและปัญหาอื่น ๆ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุการผลิตทางอุตสาหกรรม

พันธุวิศวกรรม
ด้วยการแนะนำยีนทรีฮาโลสซินเทสเข้าไปในพืชหรือจุลินทรีย์ ทำให้ทรีฮาโลสสามารถผลิตได้โดยจุลินทรีย์เชิงวิศวกรรมหรือพืชดัดแปลงพันธุกรรม

การสังเคราะห์ทางเคมี
การเติมเอทิลีนออกไซด์เกิดขึ้นระหว่างกลูโคส 2,3,4, 6-tetraacetyl และ 3,4, 6-triacetyl -1, 2-dehydr-d-glucose ข้อเสียของวิธีการเตรียมทรีฮาโลสวิธีนี้คือให้ผลผลิตต่ำและแยกยาก และยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย