引言：
L-山梨糖是一种天然存在于许多食物中的甜味剂，也是人工甜味剂的一种重要成分。其甜味与葡萄糖相似，但热量含量较低，因此在食品工业和健康食品中被广泛应用。
1. 什么是 L-山梨糖？
L-山梨糖属于酮糖类单糖，分子量 180.16，通常以吡喃环状形式存在于某些植物中。具有酮糖的一般性质，有还原性，可还原斐林溶液。L-山梨糖是一种重要的化学原料，通常由 D-山梨醇氧化脱氢获得，在维生素 C(VC)生产中主要被用来作为原料。VC 是一种人体必需维生素，具有极其重要的生理作用和应用价值，已广泛应用于制药、化妆品、饮料、食品和饲料等工业中，市场需求量巨大。目前中国 VC 工业化生产全部采用二步发酵法，其中以 D-山梨醇为底物的二步发酵法是研究的最早、也是研究的最多最深入的生产方法。1972 年，我国科学家尹光琳发明 VC 二步发酵法并很快在全国推广使用。在这一过程中，氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)将 D- 山梨醇转化为 L-山梨糖，再由巨大芽孢杆菌 (Bacillusmegaterium)和普通生酮基古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare)组成的混菌发酵体系完成由 L-山梨糖到 2-KLG 的转化。
2. L-山梨糖的结构分析
L-山梨糖的分子式是什么？L-山梨糖的分子式为C6H12O6，其分子结构包括一个含有六个碳原子的主链，其中第二个碳原子带有一个酮基，而其余碳原子上带有羟基，唯独除外含有（3S，4R，5S）-1,3,4,5,6-五羟基己烷-2-酮的结构。具有（3S，4R，5S）构型的羟基的特定空间排列决定了其L型构型，这一构型对于其生物活性至关重要。这种L型构型使得L-山梨糖与镜像体D-山梨糖有所区分，后者没有已知的生物学功能。其晶体属正交晶系，甜度与蔗糖相近，化学结构式见图。
3. L-山梨糖的理化性质
4. L-山梨糖在工业中的用途
（1）制药中的应用
L-山梨糖是一种甜度与食糖相似的稀有糖，在制药行业最为常见。它是商业化生产维生素 C（抗坏血酸）的重要起始材料，而维生素 C 是人体健康所必需的营养素。该应用突出了 L-山梨糖转化为有价值的健康促进化合物的能力。
（2）食品和饮料行业应用
天然稀有糖最近已成为一种替代甜味剂。这些单糖及其衍生物在自然界中含量很少。这类甜味剂的潜在优势包括适口性、没有令人不快的余味和低热量，因为它们要么不被人体代谢，要么代谢程度低于天然糖。在自然界 50 多种稀有糖中，已作为糖替代品进行研究的糖包括d-阿洛酮糖 ( d-阿洛酮糖)、d-塔格糖、d-山梨糖和d-阿洛糖。虽然 L-山梨糖在食品和饮料中的存在并不常见，但研究表明它具有潜在的应用价值。由于其甜度和提供某些饮食益处的可能性，研究已经探索了将其用作糖替代品。然而，还需要进一步探索以确定其适用性以及对食品味道和质地的影响。
（3）化妆品和个人护理用途
虽然它还不是一种广泛使用的成分，但人们正在研究探索其在化妆品和个人护理产品中的应用。它的独特特性可能在这一领域带来好处，但需要更多的研究来了解其在局部应用方面的有效性和安全性。
5. L-山梨糖的生产方法
山梨糖的生产始于 D-葡萄糖，经氢化为 D-山梨糖醇。通过醋酸杆菌等微生物的发酵脱水，可得到 L-山梨糖。目前，一些化学合成L-山梨糖的方法已有报道。Casiraghi组报道了使用远超化学计量的叔丁氧基溴化镁将2,3,4,6-四氧苄基-D-葡萄糖转化为1,3,4,5-四氧苄基-L-山梨糖(J.Chem.Soc.1989,17,1242-1243)。该方法需要大量较难合成的催化剂。Iadonisi组提出了一种用空气氧化的二碘化钐诱导醛糖向酮糖转化的方法。这种转化需要使用干燥的空气，并且得到α和β异构体的混合物。Gounder 组开发了一种多相催化反应，用钛分子筛制备L-山梨糖(Angew.Chem.Int. Ed.2020,59,19102-19107)。这些报道启发我们发展以均相亚化学计量催化的方式获得高立体选择性和高产率的L-山梨糖。
6. L-山梨糖的健康益处和营养价值
6.1 潜在的健康益处
稀有糖是天然丰度较低的单糖。它们是膳食糖的结构异构体，但很难代谢。稀有糖 L-山梨糖可诱导各种癌细胞凋亡。作为 D-果糖的 C-3 差向异构体，L-山梨糖通过转运蛋白 GLUT5 内化，并被酮己糖激酶 (KHK) 磷酸化，生成 L-山梨糖-1-磷酸 (S-1-P)。细胞 S-1-P 使糖酵解酶己糖激酶失活，导致糖酵解减弱。因此，线粒体功能受损并产生活性氧。此外，L-山梨糖下调 KHK-A（KHK 的剪接变体）的转录。由于 KHK-A 是抗氧化基因的正诱导剂，因此癌细胞中的抗氧化防御机制可以通过 L-山梨糖治疗减弱。因此，L-山梨糖具有多种抗癌活性，可诱导细胞凋亡。在小鼠异种移植模型中，L-山梨糖与其他抗癌药物联合使用可增强肿瘤化疗的效果。这些结果表明 L-山梨糖是一种有吸引力的癌症治疗剂。
L-山梨糖可能有助于控制腹泻。尚无定论，但一些研究表明 L-山梨糖可能在缓解便秘方面发挥作用。
6.2 营养方面和饮食影响
（1）L-山梨糖是一种糖醇，不是重要的饮食能量来源：与普通糖不同，您的身体吸收 L-山梨糖的速度很慢，提供的能量极少。
（2）天然存在于水果中：L-山梨糖天然存在于苹果、葡萄和梅干等水果中，但含量很少。
（3）适量食用通常安全：适量食用 L-山梨糖通常被认为是安全的。
（4）可能引起消化不适：过量摄入 L-山梨糖可能会导致某些人腹胀或胀气。
7. L-山梨糖的安全性和监管方面
虽然 L-山梨糖似乎普遍耐受性良好，但在处理之前请查阅安全数据表 (SDS)，因为应始终遵循正确的处理程序，以避免在实验室环境中吸入或摄入。在监管方面，L-山梨糖目前尚未在大部分地区获准用于食品添加剂或动物饲料等用途。但是，它可以用于特定的研究或实验室应用。
8. 结论
L-山梨糖是一种具有特定空间排列的山梨糖分子，其L型构型对于其生物活性至关重要。通过研究和了解L-山梨糖的特性和用途，我们可以更好地应用和利用这一分子在生物领域中的广泛应用。对L-山梨糖的研究不仅可以加深我们对生命化学领域的理解，还有助于发现新的生物活性化合物和药物。
参考：
[1]https://www.nature.com/articles/s42003-023-04638-z
[2]https://www.sciencedirect.com/topics/nursing-and-health-professions/sorbose
[3]王小北.固定化氧化葡萄糖酸杆菌生产L-山梨糖的研究[D].江南大学,2013.
[4]大连理工大学. 一种从D-葡萄糖制备L-山梨糖的方法. 2021-04-23.
[5]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/L-_-_-Sorbose
[6]https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/85541
[7]https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%B1%B1%E6%A2%A8%E7%B3%96
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