合度的糖对双歧杆菌的增殖作用强，如和等人 都发现聚合度低于的低聚果糖被双歧杆菌的利用效率较高，以为宜， 等人研究发现和的双歧团子功能相同，它们被双歧杆 菌的利用速度没有差别，聚合度小于的低聚果糖被双歧杆菌的利用速度是聚合 度大于的低聚果糖的两倍。 项目提出的背景 低聚果糖工业产品自年代问世以来，余年来已有了长足的进展，作为 双歧因子的生理功能已被科学地验证和确认，由日本到欧洲到北美，系列低聚果 糖已被各国政府批准作为保健食品或保健功能食品配料而获得广泛使用，目前我 国低聚果糖的生产和应用也正蓬勃兴起。随着人们生活水平及健康保健意识的进 步提高，项目产品己进入成长期。尽管低聚糖在自然界中有着广泛的分布，但 受植物品种和含量的限制，从植物中提取低聚果糖是不经济的，在工业生产中都 采用微生物发酵法生产低聚果糖，而本项目产品采用了更为先进的固定化酶法， 利用白糖为原料生产蔗果低聚糖，使产品成本大幅下降，市场竞争能力更强，同 时也为我国蔗糖深加工提供了条有效的途径。故项目产品的有效经济寿命将会 持续相当长的时间。无锡轻工业大学承担了国家九五重点攻关项目酶法生产低聚果糖。 试产的低聚果糖产品中，按干物质计低聚果糖质量分数达。同时云南天 元国际有限公司将无锡轻工业大学的成果转化为生产力，投资万元建成了 年产的生产装置，推出了低聚果糖产品，于年月获得由卫生部批 准的保健食品批准证书。这是目前国内唯完成的正常人体保健功能试验，证明 能够双向调节人体肠道微生态的功能性低聚产品。由中国食品发酵研究所承担的 国家科委课题寡果糖开发经两年多的研究开发，于年通过了技术鉴定。 该成果的试验规模为发酵罐，连续，批试验寡果糖质量分数平均达到 已形成年产寡果糖生产线。该技术主要采用该所自行筛选的黑曲霉 号，以蔗糖和少量无机盐为原料步转化为寡果糖，工艺路线短，产品后处理容 易，投资少，上马快，经济效益高。 由于蔗糖甜度大，热量高，过多食用会提高肥胖症糖尿病动脉硬化的发 病几率，所以人们在保持蔗糖优良加工性能的前提下，寻找些对人体健康有价 值的新糖类。于是利用蔗糖加工成功能因子成为当前研究开发的热点，低聚果糖 就是这样种功能因子。随着商品低聚果糖进入市场以来，已成功应用于许多食 品和药品当中，同时人们对其优良的保健功能和特殊的生理活性的确认，使低聚 果糖成为种国际公认的公认安全级功能食品配料和无糖型的糖类， 而倍受现代食品生产企业和消费者的青睐。可以说，凡是使用糖的食品或保健食 品，低聚果糖都可作为配料而替代糖。根据参考文献报道，低聚果糖已被大量 用于饲料工业。在日本，生产的低聚果糖的三分之用于饲料工业。年日 本生产的猪饲料中加入包括低聚果糖在内的各种低聚糖。目前在韩国美国 欧洲及我国都在研究生产。通过研究，研究者们都认为在饲料中低聚果糖是种 稳定性安全性和环保性良好的抗生素替代物。 低聚果糖由于其纯正清爽的甜味，众多优良的生理活性保健功能与其良好 的加工特性，在世界各国都有广阔的应用前景。消费资料表明，随着消费者对低 热量食品兴趣的与日俱增，低聚果糖在市场上的用量将会继续增长。尽管用低聚 果糖不能够取代蔗糖所拥有的使用广泛性，但就低聚果糖本身而言，它们几乎就 是蔗糖的替代品。此外，高纯度低聚果糖产品也是糖尿病患者所需甜味剂的首选 佳品，因此高纯度低聚果糖产品在我国也具有广泛的开发前景。 低聚果糖的功能和意义随着我国经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，文明病发病率也相应 增加，现在我国有糖尿病人万左右，有高血脂，高血压病人亿多，因此， 科学健康发展追求生命质量已成为世纪的主题。人们对食品的需求不 再是温饱，而是具有保健功能和营养的功能食品。功能食品是添加有功能性 食品添加剂和配料的食品，如无糖食品低热量食品满足不同人群需要的特殊 功能食品等。目前，功能性食品添加剂和配料主要有调节整肠功能和有双歧菌增 殖效果的低聚糖类低聚异麦芽糖低聚果糖低聚半乳糖低聚木糖低聚乳 果糖乳酮糖大豆低聚糖等，有整肠作用的难消化糊精，瓜尔豆胶降解物， 聚糊精等调节血脂的壳聚糖调节胆固醇的大豆蛋白钙铁吸收促进剂 等对妇女有保健作用，降低血脂，改善骨质疏松的大豆异黄酮有护眼作用的 叶黄素有消炎和预防过敏作用的紫苏提取物有抗氧化和预防冠心病作用的红 葡萄提取物等。 由于技术和价格等方面的因素，目前在食品领域中推广的较好的是低聚糖 类，特别是低聚果糖和低聚异麦芽糖。这里，我重点介绍低聚果糖。低聚果糖有 多种用途，在食品中的应用有以下几个方面低聚果糖是大肠中双歧杆菌增殖 的有效促进因子，双歧杆菌在肠内能选择性地利用低聚果糖为碳源，食用含有 低聚果糖的食品后，可使肠内双歧杆菌的的数量增加倍低聚果糖 难以被体内的酶消化，是种低热值的碳水化合物，可供肥胖症患者安全食用 低聚果糖能抑制沙门氏菌及其他些腐败菌在肠内生长，对腹泻等疾病有防治 果低聚果糖具有些与膳食纤维类似的功效，能改善体内脂质代谢，降低血液 的亿吨 另方面随着人口的增长，城市化进程的推进以及人们生活水平的提高，全球的 食糖需求也将继续增长，不过受高糖价影响和替代品份额的增长，食糖的消费量 增长率仅为，低于近十年来的平均增长水平。预计榨季消费 量增加万吨，达亿吨。 受淀粉糖糖精和其它替代品等不定因素的影响，我国的食糖供求情况般 难以预估。今年受高糖价的影响，食糖替代品的份额有所增长，食糖需求继连续 年增长后首次出现下降。与往年不同的是，由于糖精被普遍认为是低质甜味剂， 其对食糖市场份额的威胁在下降，对食糖份额构成威胁是淀粉糖，在高糖价的刺 激下，作为食糖替代品的淀粉糖的市场份额路攀升。 年来，我国为抑制糖价多次拍卖国储糖，年初高企的糖价也回落到个 相对合理的区间，刺激需求回升。在年初高糖价的刺激下，甜菜和甘蔗的种植面 积都有较大幅度增长，预计榨季我国北部甜菜糖产量将达万吨，增 长南方产区甘蔗糖增产万吨，达万吨水平。预计榨季 中国食糖产量达万吨。 由于去年旱情严重使得广西开榨进展不顺利，甘蔗水分糖分皆低使得产糖 数量较低，据称本月第周所产蔗糖已经全部销空，供应紧张的局面支持现货价 格居高不下，甚至还有所上调，后期可能大幅减产的预期推动郑州蔗糖越过 元大关。 短期内供需矛盾尖锐支持现货价格走高是事实，但增产的预期和榨糖数量不 久将迅速扩大以及消费淡季实际需求有限特别是在如此高价格的情况下也是 人所周知的，那么借现货紧张之名拉高远期糖价则显示出主力机构炒做的痕迹， 投资者若追涨将面临过度投机的风险。如果近期广西地区的降雨能够缓解旱情， 而远期糖价依然高居元以上的话现货何时回落要视产糖进度更说明是资 金流向所推动的结果，那么后市高点在哪里就是参与者搏傻的结果了。 此外，近期供应紧张导致国内糖价远高于国际价格，如果这种现象持续发展 将使进口国外蔗糖的诱惑力增加，从而会加重后期市场的供应压力，糖价回落也 就为时不远了。糖价包括蔗糖在内的回落，可以降低低聚果糖生产成本，提高利润。进而促 进国内低聚糖行业的发展。 四设计方案 低聚果糖的生产方法 自从年，等人在研究酵母转化酶时，发现此酶具有转化生成 蔗果低聚糖的功能后，人们开始对低聚果糖的工业化生产进行了深入地研究。 目前，在低聚果糖的生产中主要采用三种工艺方法 固定化酶法生产 其实此法和发酵法机理样，其首先运用海藻酸钠和氯化钙等试剂将黑曲霉 孢子固定化做成颗粒，即为固定化酶。将此酶按比例投入蔗糖溶液中反应， 然后过滤分离，将酶与糖液分开，固定化酶可反复使用。 酶法转移生产低聚果糖 该法以蔗糖为原料，通过峡喃果糖昔转移酶， 的作用，催化个蔗糖上的果糖基转移到另个蔗糖分子上形成蔗果低聚糖。采 用圃定化酶法进行连续反应，将高浓度的蔗糖溶液在下以定速率流 过固定化酶柱，利用果糖转移酶进行系列转移反应而获得低聚果糖。 其生产工艺流程如下 应用内切菊粉酶生产低聚果糖 内切菊粉酶，水解菊粉产物以， 为主，水解率为内切菊粉酶水解菊粉前产物 以凡凡为主，水解率，水解率达，产物以三糖为主。 沪内切菊粉酶水解初期以四糖为主，后水解终产物为三糖，产率 为。内切菊粉酶水解菊粉，在时达到最高转化率，水解产物主要为 或的低聚糖内切菊粉酶水解菊粉，底物浓度为，反应后低聚果糖 产率最大，产物从到，以和为主。固定化内切菊粉酶在最佳 条件底物浓度，反应液流速，在下运转，低聚果糖产率达到。 工艺流程 工业上生产低聚果糖的方法主要为生物发酵法，该可行性报告也采用发酵法 生产低聚果糖。 用蔗糖原料生产低聚果糖，般采用黑曲霉等产生的酶作用于高浓度的基质 的蔗糖溶液，则能获得左右含量的低聚果糖产品。具体工艺 过程如下先将黑曲霉接种于蔗糖溶液中，在下振荡培养，即 可获得具果糖转移酶活性的菌体。可直接采用菌体进行间歇反应，在 的蔗糖溶液中，每克基质中加入单位的酶量，于下反应。亦可采 用固定化酶法进行连续反应，将的蔗糖液在下以定速率 流过固定化酶柱即可。 低聚果糖的工业化生产流程如下 低聚果糖生产工艺流程图 与其它生产低聚果糖的发酵法工艺相比，该工艺具有以下优点 筛选所得菌株活性好，产量高，酶反应液中低聚果糖的转化率可达， 其它菌株无法达到此转化率。 酶的稳定性良好，时仍能保持高活性，而般酶的失活温度为 。 发酵周期短，仅为，其它菌株般为以上。 提取方法简便易行，可