木寡糖的研究及其进展

《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 NO．2 木寡糖的研究及其进展 郝常明 (中国食品发酵工业研究所 生物技术及调味品中心，北京 100027) 罗 棉 (中国进出口商品检验技术研究所 食品检验中心，北京 100025) 摘要：近年来低聚糖已成为食品学界研究的焦点。木寡糖作为一种新兴的低聚糖，由于其在理化特性和功能 性等诸多方面优于其它低聚糖．更是倍受食品界的广泛关注，本文以国内外的研究状况为基点．从木寡糖的功能 性、生产方法以及分析测定等多方面加以详细论述，最后对木寡糖在国内外的市场前景作了进一步的分析和预测。 关键词：木寡糖，生产．检测，市场前景 The Research and Development of XylOOligOsaccharides Hao Chang M ing (National Research Institute of Food and Fermentation Bio—tech and Seasoning Center，Beij ing 100027) L11oYi f China Import& Export Commodity Inspeetion Technology Institute Food lnpection Reseach Center，Beijing 100025) Abstr日d：In resent years．01[gosaecharides have been oile focus of feed reseanzh fidd．Xylcoligosaccharides．as a rib,e- oligosaecharide，has bel~l highlight of oligosaccharide Oil the basis of current state at ho me and domestic This paper detain the／uncdon，production and analysis method 0f xylcoligosaecharides，etc．In the end，the author predict the market ac abroad and domestic l(ey words：Xylcdigesaccharides，Ptxxtuction method，DetenninatiOi1 methcd，Market 一 、概述 寡糖又称低聚糖，它是由2～l0个单糖通过糖 苷键连接形成直链或支链的低聚合度糖的总称。 近年来发现的一些功能性低聚糖，因其具有不被消 化吸收而直接进入大肠内为肠道益生菌所利用，从 而附予了独特的生理功能性 ，成为一种重要的功能 性食品基料，这些寡糖种类较多，如水苏糖、棉子 糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等等，其中，部 分已经商业化。在这一领域，日本一直走在世界的 最前沿，已经工业化的低聚糖有十多种，其主要被 用作功能性食品基料。最近的研究发现，木寡糖特 别是木二糖和木三糖在活化双歧杆菌等肠道益生 菌等许多生理、生化特性方面优于其它低聚糖，从 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 2002 No．2 而受到世界食品学界的广泛关注。 木寡糖(xO)是由木聚糖经酶解产生的低聚合 度寡 糖，在 商业 上主要是 含 有木 质纤维 素 (LCM)(Lignocallulosic Materia1)如：竹笋，树木，农 业废弃物(桔杆 ，棉子，玉米芯，蔗渣等)为原料，用 食品级的木聚糖酶水解后，分离精制而得。因此， 木寡糖的生产原料来源十分广泛。木质纤维素 二、木寡糖结构 木糖 三、木寡糖的化学及物理性质[ ] 木二糖 性 质 特 点 在 p／q2．3—8 O下，于 10oK"旋置20rmn．其组成戚 稳定性 份几乎不变，而蔗糖在 pH4 0以下极易分解； 着色性 糖相比’其着色性轻弱'但在燃烤后其芳香味 持水性 与蔗糖相近； 木二糖是术寡糖中水分活性最低的，但与同娄二精 水分括性 相比，是最低的，其水分活性与葡萄糖相近； 甜度 产品纯度为 50％的术聚糖的甜度为蔗糖的30％ 低热值，术二糖和丰三糖神热值为2Kca1．术寡糖酊 热值 平均热值为3 4Kcal； _ 与其它寡糖相比，术寡磊的牯度晕低．因而在其作 牯度 为食品添加剂时，加工处理较为方便； 抗冻性 贮存于 1012也不易冻结； 四、木寡糖的应用L2 J a) 作为功能性食品添加剂-2J 通常我们把含有2—7个木糖的低聚糖，称为 木寡糖，其中，木二糖和木三糖是主要的有效成 份。木寡糖作为独特的食品基料，因其具有耐酸、 耐热和难发酵的特性，使其在食品尤其是酸性和 发酵食品中得到广泛应用。目前，日本已蒋其用 于碳酸饮料和黑醋调味液中，日本厚生省允许被 称为“特定保健食品”的种类中，超过半数以上的 品种都有不同含量术寡糖的添加。 0H (LCM)主要由木质素，纤维素以及半纤维素组成， 其中半纤维素又包括有各种多糖，如木聚糖．阿拉 伯聚糖，甘露聚糖等，占居半纤维素的大部分。 木聚糖是近年兴起的一种高性能低聚糖，与其 它低聚糖相比，其活化益生菌的用量小，且具有耐 热、耐酸、难发酵、降低水分活性和防止冻结等诸多 特点，使其拥有了更广泛的应用范围 木三糖 b)在制药工业上的应用 在医药上，木寡糖可用于预防和治疗急慢性 肠胃炎，骨质疏松症，皮肤瘙瘁症以及耳炎等，此 外，可增加肠道蠕动，维持粪便的持水性，其主要 原理是活化肠道有益菌。通过小鼠体内试验证 实，用含有木寡糖的饲料喂养小鼠．可增加肠胃中 双歧杆菌的数量，同时可增加小鼠盲肠中短链脂 肪酸的量，从而使得肠道中pH下降，这样一方面 可抑制病原性微生物的生长，同时可刺激肠道的 蠕动，增加粪便的持水性。另外，人体临床试验表 明，木寡糖是人体益生菌群的最佳碳源，口服 24hr 后在粪便、尿中并未检测到木寡糖，由于木寡糖并 不能为唾液酶、胰液酶、胃汁等分解，困此．可认为 它是由小肠菌群所利用的，这样便叮减少腹泻，同 时可润肠和防止便秘 c)作为饲料添加剂 采用含有木寡糖的饲料喂养生畜和养鱼，可 提高生畜的免疫力，减少各种疾病，同时，可使生 畜的生长周期缩短。 d)在农业上的应用 木寡糖可用作农作物的生长刺激剂和生长促 进剂，可用作催熟剂来喷撒水果和蔬菜，并可显著 提高农作物的产量。 五、木寡糖的生产[，】[ ] (一】生产工艺 生产木寡糖的过程就是以富含木聚糖的物质 63 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 为原料，通过化学的或酶法将其降解为低聚合度 的木聚糖的过程，主要有两种方法：一种为酶法， 酶 法 木质纤维囊 另一种方法为化学法。其工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如下图所示 化学法 术质纤维囊 两种工艺特点对比： 酶法特点：1、产品纯度高；2、设备投入也较高； 3、对酶的性能较高，对于一般的酶，必须经过纯化 处理，去除 p一1、4一木糖苷酶，使得以 —1．4一内切木 聚糖酶为主 化学法特点：1、设备投入相对较少；2、产品纯 度较低；3、工艺较为简单。 (二)不同原料对木寡糖产品的影响 由于制备木寡糖用的原料的多样性，使得其在 产品具体的生产工艺以及产品结构上存在一些差 异性 ，下表对此进行一些概述： 术寡糖的制备 主产物 木聚糖来褫 催化剂 分离方法 硬术f蔼叶 x． 树木，已商 生htI 的 St 术 re 聚 pto 糖 m 酶 yces sp 产 碳柱 廿化 ) 硬术(落 叶 X2 树木、已商 由 ~troptomvces蝴 产 经活性碳处理 生的木聚糖酶 后去离子化 I¨ 化 主产物 术聚糖来源 催化剂 分离方法 白桦木，全 采用商业化的具有高术 纤 维 ．经 X， 聚糖酶活力的果腔酶制 碟柱 24％ K0H 提取 备 自 M heclm x^A A 小麦桔杆 verrmcarla产 生，并 经 碟柱 纯化的未聚糖酶 白杨 树 全 x^ (4o 纤维 寨 经 ％甲 砌 室温 然后经碳柱纯 M 【 JcA) 2496 K0H 或 45％ 甲酸／255砌“／化 。 提取 含有一种 在中性和酸性 或两种 4一 松木全 纤 条件下用离子 O-M 维经 KOH O 125mol／L 硫 酸／交按柱(13o~d· GkA的木 提取 15hr／91312 X8)分离糖，然 后采用阴离子 寡糖 色谱柱纯化 玉 米芯 术 · ． xI 盐酸催化 碟柱 檗糖 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加刺》 China Food Additives 2002 No．2 六、木寡糖的检测 对于低聚糖的检测，由于其组成较为复杂，因 此并不能用常规的化学法，可用于分析低聚糖的有 薄层层析色谱法．气相色谱法以及液相色谱法等方 法。 {一】薄层层析法 主要适用于定性分析，也可用于定量分析，常 用的为硅胶 G层折板，糖的转动速度与其分子量 和分子内羟基有关，糖在薄板上的移动速度为戊糖 >己糖>双糖>三糖>四糖，经溶剂展开后，用显 色剂显色，显色原理是用芳香酚类或胺类与糖缩合 成各种不同的有机物，记录并求出Rf值后，与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 层析图谱比较．可进行定性定量，但这种方法的时 间长，且相对误差也较大。 {二】气相色谱法 由于气相色谱检测需要样品有一定的挥发性， 但糖并没有足够的挥发性，因此，在测定之前需要 对样品进行衍生处理，将糖制成各种易挥发，且具 热稳定性的衍生物，常用的衍生剂主要有三甲基硅 烷，气相色谱分析特点是前处理麻烦，操作也较困 难，因此，应用于测定低聚糖并不十分理想。 (三)液相色谱法 与气相色谱测定低聚糖相比，液相色谱测定木 寡糖有诸多优点：它并不需要进行衍生处理?，克服 了，低聚糖难气化，以及热稳定性等许多问题，大大 提高了分析效率。此外与其它方法相比，它更是具 有快速、准确、重现性好，不破坏样品等优点，1998 年，全国食品标准化技术委员会将高压液相色谱法 规定为功能性低聚糖的测定方法。 对于木寡糖的测定，我们也采用HPLC法， 仪器名称：Schimadzu 10A 带示差检测器 色谱柱：oDS柱 柱温：35℃ 流动相：乙腈：水=70：30 流速：0．8ml／L 示差输出范围：1x10 RIU 七、木寡糖的市场前景分析 在国外，木聚糖是由日本 SUNTARY公司在 1989年率先生产的。此后其产量一直呈直线上升。 94年产量为70t，96年为 300t，98年已达 400t。而 我国在这方面起步较晚，九十年代末，有北京化工 大学和无锡轻工业大学等多个单位进行研制 ，但产 业化进程较慢，据报道，到目前为止国内仅有一个 厂家可生产木寡糖，但产量很低，与庞大的国内需 求市场相比，相形见拙。总的来讲，在木寡糖的生 产上，与国外水平相比，我们的产品在纯度和产量 方面差距较大，目前，Suntory公司 已推出 xylc- ollgo95P，其木寡糖含量在 95％以上 ，而我国目前 商业化的木寡糖并不能达到此纯度 因此，针对目 前国内木寡糖的状况，我们需加快产业化进程，同 时，应探讨各种切实可行的廉价的生产方法，以尽 可能地降低生产成本，增加产量，以满足不断增长 的国内市场 参考文献 1．Ebringero,~．A．and Heinze，T． Xy]an and X a兀 Dedvadve~一 BioFolyTaers、 th Valuable Pmperities．Rapid Gmaratm 2000．21 ：542 556 2 Loo，J．V Ftmctionai Food Pmpo~ies of Non digestible Oligosaccharidm Brit_]Nutr 1999．81：121 132 3． Taline，Y．and Yoshio 【 Production Gluellme Extract Co．tinning xy cch de and Feed('mⅧⅢ tlxe Extract and Productic~ of x，lco]igosacchande Japancse Patent JP8103287 4 Garrote，G Mild Autohydrol s：pat Em~iromenta1]y Friendly Technology for Xylooligc~ocharide Production Imen Wccd J．chem ．Technd．Biotechn ．1999，74：1101．1109 5 Pu]s、J．Xylobiose and Xylcoligomers．Method in E~ymology 1998，160：528．541 (上接 59页) 参考文献 1 郑建仙主编，低能量食品，北京：中国轻工业出版社．2001 2 Christopher Bennett et-．d ．Bioeat山 tic synthm-is of disacche~-ide hlgb~intensity e r sucrAme via a tetracNororm'finc~e imermediate Bioteeh and Bioen ．1992，39 2l1～217 3 J C Lind~ ．Em ．Micmb．Teehr~1．1982，4 130～136 4 C Neuberg Hoch盯n Z 1987 3：528 5 P S．J．Chatham et ．El=．Miemb To-hnol 1989．11 212～219 维普资讯 http://www.cqvip.com