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半乳糖是乳糖、棉子糖、水蘇糖、半乳聚糖的水解產物，作為果膠、樹膠和膠漿以及一些黃酮苷和花色苷的組分而存在于許多植物中，也是動物腦髓的重要物質之一。石花菜膠(即瓊脂)主要成分就是半乳糖衍生物的聚合物。無色晶體。有旋光活性和變旋現象。從水溶液中結晶者含一分子結晶水，梭柱體或針狀體，熔點118—120℃；從乙醇溶液中結晶者為片狀體，熔點165—168℃。溶于水和乙醇。微溶于甘油。
為海洋浮游生物中含量最多的糖，在海水和懸浮物中以游離糖和結合糖的形式存在。在天然海水中的濃度一般為微克/升級。也是海洋沉積物中的一種優勢糖。動物界較為常見的一種單糖。屬乳糖的一半，由乳糖水解而得。與葡萄糖相同，具有與己醛糖相似的化學性質。存在著α-型結晶(熔點118～120℃，比旋光度+150.7°)和β-型結晶(熔點165℃，比旋光度+52.8°)。
在水溶液中有變旋現象，達到平衡時的比旋光度為+80.2°。與葡萄糖在結構上的差異僅是C4的構型不同。在自然界中廣泛存在于人乳、牛乳及其他哺乳動物的乳汁中，含量約5%。它與果糖和葡萄糖一起組成棉子糖。也是組成腦髓的重要物質之一。半乳糖的一些衍生物廣泛分布在植物界，如半乳糖醛酸是組成植物粘液的主要成分，石花菜膠(也稱瓊脂)的主要成分是半乳糖衍生物的高聚體。
半乳糖在生成乳糖后稍有甜味，可用于制作嬰兒食品、糖果以及人造奶油，醫藥上可用作矯味劑。有人認為，兒童的半乳糖血癥遺傳病是一種不正常的半乳糖代謝，是因在一些組織(如紅血球、肝臟等)中半乳糖酶降低，以致在食用乳糖或半乳糖食品時引起了半乳糖-1-磷酸的大量蓄積而得病。
半乳糖常以D-半乳糖苷的形式存在于大腦和神經組織中，也是某些糖蛋白的重要成分。－半乳糖是一種還原單糖，大量存在于乳制品及其他非乳制品食物中( 如水果、蔬菜等) ，半乳糖是構成腦神經系統中腦苷脂的成分，與嬰兒出生后腦的迅速生長有密切關系。食物中的半乳糖主要來自奶類所含的乳糖，然而，患有乳糖不耐癥的嬰兒由于缺乏乳糖酶無法分解代謝乳糖，因此需在食物中添加D 半乳糖。
半乳糖在正常情況下可代謝葡萄糖，但過量時產生ROS 和高級糖基化終末產物( advanced glycation end products，AGEs)，后者作用于高級糖基化終末產物受體，可導致氧化應激、線粒體功能障礙、細胞損傷和炎癥反應；也有研究表明AGEs 先引起ROS 升高，進一步誘導機體氧化應激，促進衰老發生。
自由基的產生可加速細胞衰老的進程，因此氧化應激致衰老理論已被廣泛接受。研究表明，連續7 周皮下注射D-半乳糖100mg /( kg·d) 誘導的大鼠衰老模型大腦組織細胞中ROS 水平升高，脂質過氧化作用標志物丙二醛水平升高，而機體內抗氧化酶( 超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶及谷胱甘肽轉移酶) 水平顯著下降；另外，D-半乳糖還可通過誘導線粒體功能障礙，進一步誘導ROS 產生，促進細胞和機體組織衰老。
線粒體是細胞的能量代謝工廠，對維持細胞的正常新陳代謝起著重要作用。較多證據表明，線粒體功能與年齡相關疾病有緊密聯系，線粒體脫氧核糖核酸( deoxyribonucleic acid，DNA) 突變可誘導細胞產生大量自由基，促進細胞和組織衰老。
在D-半乳糖誘導的大鼠衰老模型中，耳蝸神經腹側核細胞中H2O2 水平、還原性輔酶Ⅱ及其亞基P22phox、P47phox、P67phox 表達量均升高，且線粒體DNA 缺失增加，三磷酸腺苷( adenosine triphosphate，ATP) 水平下降，電子傳遞鏈復合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ水平均下降，線粒體膜電位下降，超微結構亦見異常等，提示線粒體功能明顯受損，而線粒體功能障礙可導致多種年齡相關性疾病，如阿爾茲海默病、帕金森病、亨廷頓病等。
炎癥對機體是一把雙刃劍，當內源性或外源性病原體侵襲機體時，炎癥應答激活對機體具有保護性作用；然而，系統性、低水平的慢性炎癥與許多年齡相關性疾病或衰老有著密切關系，即炎性衰老。
研究發現，100 mg /( kg·d) D-半乳糖誘導的小鼠衰老模型免疫器官退化、免疫功能降低、促炎癥因子( 如IL-1β、IL-6 及TNF-α 等) 分泌增加、抗炎癥因子(如IL-10) 分泌降低，機體轉變成一種慢性炎癥狀態，從而促進細胞和機體老化。此外，D-半乳糖還可激活核轉錄因子-κB、促分裂素原活化蛋白激酶等炎癥信號通路，促進炎癥因子的釋放，從而加速機體炎性狀態形成，加速衰老。
端粒位于真核細胞染色體末端，由端粒DNA 和端粒蛋白組成，對染色體的穩定性有重要作用，端粒縮短可抑制細胞分裂和組織再生，在衰老及衰老相關性疾病中扮演著重要角色。D-半乳糖誘導小鼠衰老模型發現，端粒長度和端粒酶活性顯著降低，提示D-半乳糖可能通過誘導端粒縮短促進衰老的發生和發展。但有其他研究發現，D-半乳糖并不能使小鼠的卵巢端粒長度和端粒酶活性發生改變。因此，D-半乳糖促進端粒縮短及抑制端粒酶活性是否可作為致衰老的機制還有待進一步證明。
ATP 是機體細胞能量的主要來源，當能量代謝紊亂時，ATP 合成下降，細胞正常功能受到抑制，促進細胞衰老。皮下注射150 mg /( kg·d) D-半乳糖誘導的小鼠衰老模型研究發現，模型組能量代謝相關酶的活性發生明顯變化，其中乳酸脫氫酶活性增加，谷胱甘肽轉移酶、谷氨酰胺合成酶、肌酸激酶活性顯著下降，提示D-半乳糖可能通過影響代謝，促進衰老的發生發展。
一種黑荊膠中D 半乳糖的提取方法，其包括以下步驟：
(1)、使用0.5wt％～10wt％的稀硫酸對黑荊膠進行水解，水解溫度為80℃～120℃，水解時間為1～24小時，所得水解液中含有D 半乳糖和L 阿拉伯糖單糖；
(2)、向上述水解液中加入碳酸鈣或氧化鈣或二者的混合物，以使水解液中的硫酸根離子以硫酸鈣沉淀形式析出，過濾除去沉淀，保留濾液；
(3)、將步驟(2)所得濾液依次通過陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和色譜分離樹脂，獲得D 半乳糖的溶液，所述色譜分離樹脂為選自Ca2+、Pb2+、K+或H+型分離樹脂中的一種；
(4)、步驟(3)所得D 半乳糖的溶液經濃縮，結晶，干燥獲得D 半乳糖。每100kg黑荊膠中可取提8~15kg的D-半乳糖，所提取的D-半乳糖為純天然物質，可廣泛使用于保健品、醫藥、食品中。
[1] 海洋化學辭典
[2] 科學技術社會辭典·化學
[3] 劉建亞, 馮文靜, 王仁萍, 等. D-半乳糖致衰老動物模型及其機制研究進展[J]. 中華老年多器官疾病雜志, 2018, 17(3): 224-227.
[4] CN201010531239.3. 一種黑荊膠中D-半乳糖的提取方法.