“十五”国家科技攻关计划生物工程技术项目系列报道 （4）
低聚木糖新产品开发
山东龙力生物科技有限公司  王燕  肖林  刘国磊
　　低聚木糖又称木寡糖，是由2～7个木糖分子以β（1～4）糖苷键连接而成的功能性聚合糖。自然界木质纤维
植物中含有少量游离低聚木糖，而高品质、高含量的低聚木糖依赖于工业化提取技术。我国农业资源丰富，存在大
量纤维质资源，其中玉米芯中有大量半纤维素，取材方便，利于原料收集、运输、贮存以及工业化处理。试验证明，
低聚木糖具有显著的双歧杆菌增殖效果，对于预防和改善肠道疾病，提高机体免疫力有很好的效果，并因其独特的
理化稳定性受到国内外专家的青睐。
　　一、攻关任务及完成情况
　　该项目是以富含半纤维素的农业生产废料——玉米芯为原料，通过预处理、高压蒸煮爆破、酶解、净化、提纯
等工艺生产高品质低聚木糖产品。
　　攻关任务：①选育出1株高产内切型木聚糖酶优良菌株；②研制出适合工业化生产的酶制剂,并确定发酵工艺
参数；③提取、分离高纯低聚木糖产品；④木聚糖溶出率＞80%，低聚木糖转化率＞80%。
　　经过3年的研究，已筛选出2株适合工业化生产的内切型木聚糖酶生产菌株，并确定了一整套深层液体发酵制
备内切型木聚糖酶的工艺参数，木聚糖酶粗酶液酶活力达1500IU/mL以上；利用多种材质和孔径的膜组件,实现了
低聚木糖分离提纯技术，完成了实验室单一组分的分离技术；在工业化生产方面,结合热力学、料液流变学、酶促
反应学等理论，通过原料预处理、设备结构改造，得到的木聚糖溶出率达到85%以上，低聚木糖转化率达86%以上，
低聚木糖产品纯度由70%提高至95%以上，单一组分含量达到木二糖纯度98%，木三、四、六糖纯度95%以上，木五
糖纯度87%以上；在环境排污方面，采用原料预处理技术后，生产污水排放量减少，单产污水排放量不到12m3。2005
年万吨级低聚木糖示范工程项目顺利通过国家发改委验收。专家的鉴定意见一致认为：本项目生产工艺先进，产业
化程度高，创新性强，填补了国内空白，达到国际先进水平。
　　该项目开发成功了4项具有创新的生产技术：稀碱液预处理技术；木聚糖高酶活诱导技术；蒸煮汽爆裂解处理
技术与设备以及独特的高效节能技术与设备。通过中国科学技术信息研究所对国内外相关领域21个数据库的查新
结果表明，目前国内外还未见玉米芯酶法制备低聚木糖工业化生产技术，属国内首创。
　　二、工艺、产品特性及环境评价
　　（1）工艺情况介绍  本项目采用菌种诱变分离、原料玉米芯诱导产酶、预处理、木聚糖高效溶出，木聚糖酶
水解、膜分离和层析技术组合等技术，建成酶制剂生产、玉米芯预处理、玉米芯木聚糖高效溶出、酶反应、超滤膜
浓缩脱盐、纳滤脱单糖、活性炭柱层析分离纯化、低聚木糖浓缩和精制的一条龙生产工艺。低聚木糖最高含量可达
95%以上，其他各项指标经山东省疾病预防控制中心检测，达到国际相关标准。
    （2）产品特点  低聚木糖耐酸热稳定性好，即使在酸性条件下（pH2.5～7.0）加热至100℃也不易分解，且
每日仅摄入0.7g，便能起到显著效果。它具有抑制病原菌、防止便秘、保护肝脏、降压、增强机体免疫力、防癌
抗癌、增加肠内维生素合成以及防止龋齿等功效，可广泛用于食品、饮料、医药、保健行业；也可用作饲料添加剂，
提高动物免疫能力，减少疾病的发生；并可部分替代抗生素。
    （3）环境评价  原料玉米芯价格低廉，利用其生产高附加值低聚木糖，解决了燃烧带来的环境污染问题。另
外，采用生物酶法制备低聚木糖，生产排污量小，水质净化负担轻，同时生产玉米芯粉渣是很好的生物肥料，可替
代粮食作为燃料酒精的原料，4t玉米芯粉渣可生产1t工业酒精，在资源节约和循环经济方面意义重大。
　　三、市场推广应用情况
　　本项目自投产后，迅速占领国内外市场，已开发出多种新型终端产品。国内市场如：保健品领域的香港康复来、
太太药业、上海昂立；乳品领域的蒙牛、奈伦、济南佳宝；饲料领域的西安天星、安徽和威、四川希望等。国外市
场如韩国现代药业、法国达能、美国可口可乐、台湾黑松股份等，应用领域十分广阔。
　　四、发展建议
　　低聚木糖的制备方法有酸水解法、热水抽提法、酶水解法、微波降解法4种。前2种方法精制工艺繁琐，得率
低；微波降解法由于设备的限制，尚处于实验室研究阶段。酶水解法是最适合工业化生产的方法。
　　2005年该公司承担了中国发酵工业协会标准化委员会下达的低聚木糖行业标准的起草任务。产品质量通过副
食品检测中心检测，主要技术指标达到并超过了日本三得利公司同类产品质量水平。
　　基于全球低聚木糖市场需求量大幅上升的迫切需求，开发纯度更高、质量更稳固的低聚木糖系列产品成为国内
外研究的重点。建议国内企业继续开拓低聚木糖各领域的应用技术，同时也要考虑其他纤维质原料的制糖转化，以
及纤维质原料各组分的综合利用，生产多品种多型态的高附加值产品，坚持产学研相结合，围绕可循环经济战略，
巩固、开发国内外市场，增加市场占有率，把我国建成世界级低聚木糖生产基地。