“十五”国家科技攻关计划生物工程技术项目系列报道 （8）
寡糖新产品开发——木寡糖
江南大学生物工程学院   许正宏 陶文沂
　　近20年来，功能性寡糖的研究开发和产业化发展迅猛，这一类产品作为双歧杆菌生长促进因子而被广泛应用
于食品和饲料生产中，已工业化的功能性寡糖有十多种。木寡糖（xylo-oligosaccharide）作为寡糖类产品中的新
秀，其特殊的功效性能和良好的产业前景，业已引起国内外科技及产业界的广泛关注。
一、攻关目标及完成情况
　　本项目筛选获得1株新型耐碱性木聚糖酶产生菌，并进行了小试及中试产酶条件的研究，在此基础上进行了
3000～8000L发酵罐试生产试验，产酶水平1520 IU/mL，同时对发酵液的菌体絮凝、酶液超滤浓缩工艺等进行了研
究，获得稳定的可达6000 IU/mL以上活力的液体酶制剂。
　　对玉米芯木聚糖和蔗渣木聚糖提取工艺进行了研究，确定了具体工艺参数。同时系统研究了木聚糖酶水解玉米
芯木聚糖制备木寡糖的工艺条件，获得的水解产物——木寡糖不经过进一步精制，产品中有效成分木二糖、木三糖
含量高达80%以上。水溶性木聚糖转化率达91.2%。完善了玉米芯木聚糖酶法降解制备木寡糖工艺，在10m3发酵罐
上转化率超过50%，经测算木寡糖成本约5万元/t。
　　采用活性炭层析柱对玉米芯木聚糖酶解液中低聚糖组分进行分离，得到克级纯度较高的木二糖和木三糖样品。
建立了高效液相色谱法检测木寡糖中不同聚合度寡糖的含量及木寡糖全水解液的单糖组成的方法。探索了制浆废液
木聚糖提取及酶法制备木寡糖工艺，获得了利用制浆废液制备木寡糖的基本工艺参数。
　　课题组与北京中科深蓝技术发展有限公司合作研发以木寡糖为原料的保健食品已获得国家证书（国食健字
G20041050）。
二、工艺特点
　　本工艺的特点在于选育了一株高酶活、不产纤维素酶的耐碱性木聚糖酶产生菌WLUN024（专利菌种保藏号CGMCC
No.0458）。该酶酶解木聚糖产物不含木糖，主要为木二糖、木三糖。优化了产酶条件，确定合理的生产工艺和培养
基组成，产酶水平达到1500 IU/ml。开发了一种工艺简单的酶转化木聚糖制备低聚木糖的技术。酶转化产物中木
寡糖含量大于90%，其中木二糖、木三糖含量占低聚木糖量的80%以上，不含或含少量木糖、葡萄糖等单糖组分。
纯化工艺简单，可直接得到高纯度产品。已获国家授权发明专利（ZL00109788.1）。
　　该工艺过程中涉及的关键技术：
　　1.木聚糖酶生产菌株的高通量筛选及遗传改良技术：主要涉及木聚糖酶生物多样性分析，木聚糖酶产生微生物
富集、筛选及底物降解特性分析等。
　　2.产酶条件优化及生化工程放大技术：主要涉及木聚糖酶生物合成机制的解析及工艺放大等。
　　3.木聚糖原料的提取及工业放大技术。
　　4.提取废渣的资源化利用及清洁工艺生产技术。
　　5.酶法制备高纯度木寡糖 “瓶颈” 技术的解析及放大，木寡糖结构特征的鉴定：涉及底物降解及产物分离偶
联技术，超滤、纳滤等膜分离技术制备高纯度木寡糖等。
　　6.木寡糖的应用与评价技术：建立功能筛选技术平台，进行木寡糖功能食品、饲料、生物肥料等生物活性量化
的研究。
三、推广应用前景
　　1.促进食品工业的发展进步 木寡糖耐酸、耐热，在食品中稳定性好。pH 2.3～8.0内，高温处理后成分几乎
不变，对食品的着色性弱，而芳香味浓。与其他糖类相比，木寡糖粘度最低，水分活性也最低，为食品加工带来方
便。
　　2.促进农副产品的加工利用  木寡糖的主要原料来源于玉米芯、蔗渣、麸皮、棉籽壳、废竹渣等农林废弃物。
以玉米芯为例，其每年产量1000万t以上，过去主要用作燃料，目前只有极少量还田或用作生产木糖、木糖醇、
糠醛的原料，其余大多被焚烧，造成环境污染。玉米加工企业可以利用废弃玉米芯，在糖厂利用其副产品蔗渣生产
木寡糖，即不存在原料收集问题，又免去原料运输费用，降低生产成本，是很好的综合利用途径。
　　3.提高健康水平  木寡糖有着良好的肠道益生菌群的促生作用，具有服用剂量低、代谢产物无副作用的优点，
而且兼具调节血脂等功效。
四、国内外现状及发展方向
　　目前，世界上只有少数几个国家实现了木寡糖的规模化生产，日本是工业化生产木寡糖最早和规模最大的国家，
也是应用最为广泛的国家。日本市场上销售的产品主要是三得利公司酶法生产的木寡糖，主要有木寡糖70（液体）、
木寡糖35（粉末）、木寡糖20（粉末）及片剂（木寡糖含量25%）4种产品形式，已应用于饮料、调味醋及保健品
等。此外，该公司还有一种胶囊型产品名为“OLIGO+C”，即由木寡糖与维生素C复配而成的保健品。
　　近年来，欧共体启动了具体资助木寡糖的研究发展计划（1998～2001年），建议从农林废弃物如玉米芯、麸皮、
啤酒糟、桉树中提取木聚糖，用于制备木寡糖和木糖醇，并开展其在药物和食品工业的应用研究，特别提出进行木
寡糖纯化、结构特征及作为抗炎药或抗肿瘤剂生物活性量化的研究。
　　我国木寡糖的研发和生产目前还处于初期阶段,山东龙力生物科技股份有限公司已开发出相关产品,其产品规
格为70%低聚木糖糖浆、35%低聚木糖粉剂、20%低聚木糖粉剂三大系列低聚木糖产品。
　　从国际市场来看，木寡糖仍然供不足需，生产技术和产业环境是制约木寡糖产业发展的主要原因。我国拥有大
量的生产资源，政府十分重视木寡糖技术体系的科研投入，在“十五”科技攻关课题中设置了该项攻关课题，承担
研发任务的单位已经在木寡糖生物转化酶技术、产品分离精制工艺、清洁生产过程等方面有所突破，具备产业化开
发木寡糖产品的条件，但尚需进一步解决生产成本、产品质量及标准等问题。