低聚木糖研究现状及应用前景

低聚木糖是指由木糖分子以1，4-糖苷键连接而成的聚合性糖，其木糖聚合数为2～7个。低聚木糖的主要成分有木糖、木二糖、木三糖、木四糖、木五糖及少量木五糖以上的木聚糖，其中木二糖、木三糖为主要的有效成分，一般情况下木二糖、木三糖的含量直接影响低聚木糖产品的质量（Carole Antoine，2004年）。

1.低聚木糖的生产现状

近些年，人们对木聚糖酶和酶法水解低聚木糖的研究已有较多报道。1986年和1987年日本的阿部奎一和入江利夫分别研究了木聚糖分解物的分离方法和木二糖的分离方法；罔崎昌子和Okazaki分别于1987年和1990年报道了有关低聚木糖对双歧杆菌的增殖效果的研究报告；2004年法国的Patrice Pellerin对酶法制备低聚木糖的工艺进行了研究。但是这些研究仍局限于细菌木聚糖酶基因的克隆，而且都是从杆菌上分离出木聚糖酶基因，然后在大肠杆菌上进行表达。近年由日本三得利公司利用木聚糖酶进行低聚木糖的工业化生产，产品有低聚木糖含量为70%的糖浆和20%、35%的粉末。1995年产量约为200t，1996年产量约为400t，1998年产量约为1100t（其中1000t糖浆，100t固体粉末）。低聚木糖的研究在我国刚刚起步，正处在初级阶段。蔡静平（2005年）等报道了利用菌类产酶分解玉米芯中的木聚糖生产低聚木糖的研究。吴克等（1999年）优化了酶法制备低聚木糖的研究结果。目前我国的低聚木糖生产工业大多以玉米芯为原料，利用酶法生产低聚木糖产品。

2.低聚木糖的应用现状

低聚木糖具有应用范围广，食品添加量小，增殖双歧杆菌，清理体内肠道，改善肠内环境，抵抗害菌的产生，甜味纯正，对酸、热稳定性高等特点，已被广泛地应用于食品、医药、保健品等领域。

低聚木糖可在乳酸饮料、醋饮料等食品中应用。经过长期储存，食品中的低聚木糖也不会被细菌分解发酵而影响其产品的品质。根据对食品储存的实验表明，在食品中的低聚木糖具有很好的稳定性，可以替代蔗糖添加到食品中。还可以在焙烤食品中添加低聚木糖，不但能很好地保持产品的水分，改变面团的流变特性，还可以在烘焙过程中，产生良好的色泽、特殊的香味、抵抗霉菌的生长；控制食品中的水分含量（周翠英，2006年）。

在栽培农作物时将低聚木糖当作营养物质，能防止作物生病、促进生长速度和提高果实产量。低聚木糖还能对菜籽的发芽过程起到调节作用，促进蔬菜生长和对土壤中微量元素的吸收起显著的作用。提高蔬菜中微量元素的含量，这对于延长土壤的肥力具有显著意义。

在医药工业中应用时可以根据低聚木糖良好的表面活性，调节和抑制肠道有害细菌，增加机体对致病菌的抵抗力，增强肌体免疫系统的功能。此外，含有低聚木糖等的不被消化性低聚糖类可以防治腹泻等疾病的病发率。(www.xing528.com)

低聚木糖也可作为饲料的添加剂投入饲料的生产中，动物食用后能够提高机体免疫力，增加饲料的吸收率，大大提高动物生产的能力等。据研究表明，低聚木糖能够促进蛋鸡内的双歧杆菌的增殖，在促进蛋鸡的生产性能方面起着显著的作用。在饲料中添加低聚木糖0.007%时其促生长效果最为明显，蛋鸡的产蛋率可提高二到四个百分点 （徐勇，2005年）。随着研究的不断深入，生物降解研究和分离制备技术迅速发展，低聚木糖的生产成本已经得到了很大的降低，使得其在饲料上应用的可行性逐渐提高（许正宏，2001年）。

3.低聚木糖的提取现状

一般分离低聚糖是从天然植物中提取，通过化学作用和酶作用转移糖基，利用多糖进行水解等方法得到。目前低聚木糖的提取方法主要为多糖水解法，其中较为常见的有：酸水解提取法、高温蒸煮提取法及酶水解提取法。

（1）酸水解提取法。所谓酸水解法就是采用稀酸水解植物中的木聚糖，使其糖苷键断裂，是低聚木糖溶出。石波等采用稀硫酸水解在实验室自制的桦木木聚糖，利用炭柱制备，冷冻干燥结晶制备低聚木糖中木二糖、木三糖标准品。研究结果为稀硫酸浓度0.24mol/L，水解温度100℃，水解时间15min，酸解产物以木二糖、木三糖、木四糖、木五糖、木六糖为主。杨书燕研究从玉米芯中提取低聚木糖，其结果为固液比1∶6，稀硫酸液浓度2%，水解温度120℃，水解时间60min，其溶出总糖量15.01%，低聚木糖平均聚合度2.16。酸法水解目前还存在许多问题。主要是对设备的要求较高，不但要耐酸的腐蚀，还必须耐高压、高温；技术方面也很难控制，应为木聚糖在酸中水解速度快，在低聚木糖这个水平上控制反应很困难，且反应中会产生许多有害物成分，使产品的质量降低，精制工艺技术较为烦琐，低聚木糖得率较低。因此，工业化产技术研究将具有重要的实际意义。

（2）高温蒸煮提取法。日本研究人员曾研究利用高温蒸煮法直接提取植物中的低聚木糖，但此法制备的低聚木糖溶液颜色较深，很难添加到食品中。2007年赵光远以玉米芯为原料，利用浓度0.05%的硫酸浸泡，蒸煮温度200℃，蒸煮时间4min。水解液经3.0%木聚糖酶酶解12h后，其还原糖转化量可达226.6mg/g。

（3）酶水解提取法。目前酶水解法是工业上应用最多的方法之一。此方法可利用霉菌、细菌等生产木聚糖酶，然后用木聚糖酶水解木聚糖制备低聚木糖。研究上大多采用内切型木聚糖酶对木聚糖进行水解，再进一步分离纯化制备低聚木糖产品。韩玉洁利用木聚糖酶水解木聚糖，工艺条件为水解温度40℃，水解时间6h，总糖得率57.12%，低聚木糖的提取率22.52%。

低聚糖具有不被消化而使产生的热量低、有效地促进双歧杆菌的增殖、稳定性强、提高钙的吸收率、改善肠道环境等生理功能而成为一种重要的功能性食品基料。近年对低聚糖生产与应用的研究也逐渐增多，并已有成品应用于食品中，起独特的保健功效。