酶法制取低聚甘露糖
一、开发背景
    低聚甘露糖是由2～10个单糖分子通过糖苷键连接形成的低度聚合糖，可有效促进生物体内以双歧杆菌为代表
的肠道有益菌群的特异性增殖，并具有抑制体内病原菌生长、减少有毒代谢产物产生、防止便秘、保护肝脏、抗肿
瘤及增强机体免疫力等多种生理功能。此外，低聚甘露糖还具有不被人体降解、低甜度、不引发龋齿、不增加血糖
浓度等特点，是新一代功能性食品。我国已制定了功能性低聚糖行业标准，并将低聚甘露糖列为其一，但目前国内
尚未见相应产品销售。
    β-甘露聚糖酶，是一类能够水解甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳甘露聚糖及半乳葡萄甘露聚糖的内切酶，在
医药、食品、造纸、纺织印染、石油开采及生物技术等方面已得到广泛应用。尤其是β-甘露聚糖酶水解植物胶(如
角豆胶、瓜儿豆胶和魔芋等)可生成低聚甘露糖，引起了国内外食品和医药界的极大兴趣。
    魔芋是我国南方地区的特有经济作物，其主要成分为葡甘聚糖，在西南贫困山区产量最大，目前在国内主要作
为1种粗纤维食用或作为食品添加剂，附加值不高。利用微生物产生的β-甘露聚糖酶经酶法水解制成低聚甘露糖，
可大大拓宽魔芋粉的应用范围，使原料大幅度增值，具有重大的经济和社会效益。
二、研究成果
    基于上述背景,本项目采用现代生物技术,成功开发出1000L罐发酵生产β-甘露聚糖酶,固粉酶活力达2650U/g;
用1000L水解罐酶法水解魔芋粉制取低聚甘露糖,低聚糖含量达80%;获得了发酵与水解的中试工艺参数与规程;经
权威机构的理化、安全性、卫生学指标和生理功能检测,证明低聚甘露糖是1种功效显著的双岐因子，可作为功能
性食品或药品使用。本项目已通过验收与成果鉴定，部分研究内容获2001年天津市自然科学一等奖——“酶的结
构、稳定性及其应用基础研究”。
三、应用领域
    本项目成功地开发的2种新产品——β-甘露聚糖酶和低聚甘露糖，具有广阔的应用前景，具体表现在：
    (1) β-甘露聚糖酶是一类能够水解半纤维素中第二大组分——异甘露聚糖的内切酶，在医药、食品、饲料、
造纸、纺织、印染、洗涤、石油开采及生物技术等诸多领域得到了广泛应用。例如：β-甘露聚糖酶可去除咖啡豆
外壳，防止饮品出现沉淀，提高品质；可作为饲料酶添加剂，消除抗营养因子；可与其他酶制剂复配增强洗涤效果；
可促进糖化作用，提高酿造过程中的糖化效率；可与木聚糖酶协同作用，提高纸浆的漂白度、打浆性与抗撕裂性；
可降解天然纤维素中半纤维素胶质，替代化学脱胶；可去除印染产品粘附的多余染料，减轻环境污染；可用作油井
压裂液的优质生物破乳剂，效率高，成本低，适用范围广，对地层伤害小；是天然多糖结构分析和植物细胞破壁的
良好工具酶；尤其是可水解β-甘露聚糖型植物胶(如角豆胶、瓜儿豆胶、魔芋等)，生成具有增殖双岐杆菌生理功
效的低聚甘露糖，具有较大的市场前景。
    (2)低聚甘露糖是功效显著的双歧因子，具有减少有毒代谢产物的产生、抑制病原菌和腹泻、防止便秘、保护
肝脏、增强免疫力和抗肿瘤等生理功能，而且还具有低热值、低甜度、不引发龋齿、不增加血糖浓度等特点，是新
一代高附加值功能性食品，被誉为21世纪食品的先导。
四、前景预测
    魔芋是我国南方地区的特有经济作物，产量较高，主要成分是葡甘聚糖，目前主要作为粗纤维食用。本项目利
用β-甘露聚糖酶水解魔芋粉制得的低聚甘露糖被证实是1种性能优良的双歧因子，并通过了理化、卫生和安全性
检测，为魔芋粉精深加工开辟了1条新途径，使主要作为粗纤维食用的魔芋粉大为增值，可在全国范围特别是魔芋
主产地推广。若建成1000t/a规模工厂，预计可创产值1亿元，利润达2000万元以上。若制成功能性保健品，所
创产值和利润更高。(津)