甘露寡糖产品生产年利双缩脲润达500万元是如何实现的

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

甘露寡糖是由2-7个甘露糖通过β-1，4糖苷键连接而成的甘露低聚糖，是一类重要的功能性低聚糖，具有低热、稳定、安全无毒等良好的理化性质，在食品、饲料等行业具有重要的应用价值：

可作为膳食补充剂，降低人体血清中甘油三酯的总胆固醇浓度，改善酯类代谢；

具有抗氧化和增强免疫功能等作用；

可以作为绿色饲料添加剂，促进肠道有益菌的增殖，抑制肠道病原菌和腐败菌的生长，从而改善肠道菌群结构，提高动物的免疫力和存活率，部分替代抗生素的使用。

甘露寡糖产品生产年利双缩脲润达500万元是如何实现的

甘露寡糖是由特异性的甘露聚糖酶水解甘露聚糖制备得到的。甘露聚糖酶是一类能够水解含β-l，4-甘露糖苷键的甘露寡糖、甘露多糖的水解内切酶，属于半纤维素酶类，是甘露聚糖降解过程中最关键的酶。甘露聚糖酶的工业化生产利用在我国刚刚起步，而传统甘露聚糖酶来自于天然菌株，产酶量低，酶的性质不够理想，且生产周期长、发酵成本高，难以满足市场的应用需要，尤其是缺少特性优良、高效的高品质β-甘露聚糖酶。国内甘露寡糖的工业化生产也比较滞后，产品难以满足市场的应用需要，尤其是缺少食品级高品质甘露寡糖（以甘露二糖和甘露三糖为主）。因此降低甘露聚糖酶的生产成本和提高其应用适应性，进而用以生产优质的甘露寡糖是亟待解决的问题。

植物、一些低等的动物和绝大多数微生物，都能够产生甘露聚糖酶。而微生物因其生长的条件相对简单、产酶量大、酶的性质多样，是甘露聚糖酶的主要来源。微生物来源的甘露聚糖酶具有活性高、成本低、来源稳定、提取方便等显著特点，具有广阔的应用前景。

本成果应用产酶活性高的微生物来提取甘露糖苷酶，配以优化工艺，以魔芋精粉、花芋粉、魔芋胶、槐豆胶和瓜尔豆胶等为碳源制备高质量的甘露寡糖。

成果简介

本项目采用自行选育的甘露聚糖酶高产菌株（枯草芽孢杆菌）或重组菌株经液体发酵培养（也可采用固体发酵生产）、提取等工艺得到耐热甘露聚糖酶。采用5L罐发酵枯草芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶，发酵周期3天，酶活力可达到15000 U/ml。重组毕赤酵母高效产酶活力可达50000 U/ml，为已报道最高水平。所产β-甘露聚糖酶的最适温度为60℃，在65℃以下稳定；最适pH 6.50，在pH 3.0-10.0范围内保持稳定。

甘露聚糖制备甘露寡糖的工艺及产品技术指标如下：

水解用酶为内切型β-甘露聚糖酶；水解温度40-50℃；水解时间8-12h；甘露聚糖的转化率>80%；甘露寡糖的含量>60%；产品形态为白色固体粉末。

推广价值

1.用该方法生产β-甘露聚糖酶的产酶水平高，发酵周期短，生产成本低，具有较好的工业化应用前景；

2.制备甘露寡糖的原料来源 ( 魔芋精粉、豆粕粉等 ) 广泛，价格便宜，降低了生产成本；且综合生产技术达国内领先水平。

投资预算及效益分析

甘露聚糖酶年产500吨，需设备投资300万元，液体酶制剂产品生产成本15000元/吨，售价25000元/吨，年利润500万元。采用固体发酵法生产，年产500吨，主要设备投资50万元，生产成本4000元/吨，售价10000元/吨，年利润300万元。甘露寡糖年产500吨，需设备投资500万元，固体甘露寡糖产品生产成本30000元/吨，售价40000元/吨，年利润500万元。实际效益需要根据投产当年的市场行情进行核算。

目前推广应用情况

项目目前已完成了前期的相关基础研究工作，取得了较好的成绩，包括新型β-甘露聚糖酶的发掘、高活力酶的发酵生产技术、酶的部分应用研究以及甘露寡糖的制备等。课题组在其它相关酶如木聚糖酶等的发酵生产和应用以及低聚糖的生产方面积累了丰富的经验，相关经验可为本项目的推广应用提供参考。

成果所属：

所属单位

中国农业大学

主要成果完成人

江正强，男，中国农业大学食品科学与营养工程学院副院长、教授，中国生物发酵产业协会，理事；中国食品科学技术学会酶制剂分会，常务理事；中国粮油学会发酵面食分会，常务理事；中国农业工程学会农产品加工分会，常务理事；北京市食品学会，理事；美国微生物学会，会员。《中国粮油学报》和《中国酿造》编委等。2014年长江学者特聘教授和2013年获得国家杰出青年基金；荣获光华工程科技奖1项、中国青年科技奖1项、国家科技发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步二等奖2项和国际学术奖2项；科技部中青年科技创新领军人才和教育部“新世纪优秀人才”。

主要研究方向：