我國功能性低聚糖市場(chǎng)步入快速發(fā)展時(shí)期
http://www.diannaozhi.com 2013-01-06 09:47 中企顧問網(wǎng)
本文導(dǎo)讀：在我國，由于功能糖行業(yè)的技術(shù)飛速進(jìn)步，收率和質(zhì)量明顯提高，物料消耗下降，企業(yè)集約化規(guī)模化經(jīng)營，功能性低聚糖產(chǎn)品成本大幅下降，其市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，成為功能性食品重要的添加劑，特別是在乳品業(yè)、保健品業(yè)、飲料業(yè)、無糖功能食品業(yè)等。
功能性低聚糖首先由日本傳入我國，近年來在國家大力扶持和推廣下，其被列入了國家輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2492-2000。其中的許多產(chǎn)品被國家公眾營養(yǎng)與發(fā)展中心推薦為“營養(yǎng)健康倡導(dǎo)產(chǎn)品”。中企顧問網(wǎng)發(fā)布的《2012-2016年中國低聚糖投資分析與發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告》內(nèi)容顯示：中國目前功能性低聚糖的產(chǎn)能約12萬噸，實(shí)際產(chǎn)能只有7萬噸左右，國內(nèi)市場(chǎng)需求量在6萬噸左右，世界需求量卻高達(dá)135萬噸。國內(nèi)市場(chǎng)上的功能性聚合糖主要以低聚木糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖為主，占到低聚糖市場(chǎng)份額的70%左右。近幾年來，無論國際還是國內(nèi)食品市場(chǎng)，功能性低聚糖作為食品添加劑的重要組成部分，它的應(yīng)用日益廣泛。隨著功能食品、功能飲料、功能乳品的快速發(fā)展，功能性低聚糖的市場(chǎng)容量也在急劇擴(kuò)張。同時(shí)功能性低聚糖還應(yīng)用于保健食品、醫(yī)藥、飼料等方面。以日本為例，目前日本年需求低聚糖10萬多噸，其功能食品所占的比例達(dá)到普通食品的30%甚至以上。在我國，由于功能糖行業(yè)的技術(shù)飛速進(jìn)步，收率和質(zhì)量明顯提高，物料消耗下降，企業(yè)集約化規(guī)模化經(jīng)營，功能性低聚糖產(chǎn)品成本大幅下降，其市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，成為功能性食品重要的添加劑，特別是在乳品業(yè)、保健品業(yè)、飲料業(yè)、無糖功能食品業(yè)等。加之消費(fèi)者生活水平的提高和對(duì)功能性低聚糖的認(rèn)識(shí)，近三年內(nèi)，作為國內(nèi)市場(chǎng)主要產(chǎn)品的低聚木糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖將以30%的速率逐年增長，市場(chǎng)前景極為廣闊。
1、不同的低聚糖具有不同的理化特性
在眾多的益生元中如何根據(jù)產(chǎn)品的功效、加工特性、性價(jià)比來選擇不同的低聚糖是一個(gè)科學(xué)的選擇。將低聚果糖、低聚半乳糖和常用的低聚木糖、低聚異麥芽糖的差異總結(jié)如下。
1)低聚果糖和菊粉
低聚果糖(fructooligosaccharide，簡(jiǎn)稱FOS)是低聚糖中的一類。低聚果糖又稱果寡糖或蔗果低聚糖，它廣泛存在于自然界，是在蔗糖的果糖殘基的C1位置上通過a -1,2-糖普鍵與1-3個(gè)分子的果糖結(jié)合而成的低聚糖，主要是由蔗果三糖(1-kestose，簡(jiǎn)稱GFZ)、蔗果四糖(nystose，簡(jiǎn)稱GF3)和蔗果五糖(1-F- (3 -fructofranosyl nystose，簡(jiǎn)稱GF4)組成的混合物。低聚果糖廣泛存在于自然界中，如梨、蜂蜜、啤酒、細(xì)菌、酵母、洋蔥、香蔥、燕麥等都含有FOS。菊粉和低聚果糖是兩種低聚糖。它們的結(jié)構(gòu)和對(duì)腸道雙歧桿菌的作用已經(jīng)得到了很好的闡明，它們被認(rèn)為是重要的益生元之一。低聚果糖已經(jīng)在幾個(gè)國家得到大量生產(chǎn)，并且已被添加到各種食品中，如餅干、飲料、早餐谷物食品、面包和甜味劑。
2)低聚半乳糖(GOS)
低聚半乳糖是含有半乳糖的低聚糖，是Glu- a-1,4( (3 -Gal-1,6)n形式的低聚糖，是以乳糖漿為原料，利用a一半乳糖普酶的轉(zhuǎn)半乳糖基活性轉(zhuǎn)化而來的。GOS作為食品配料成分的特點(diǎn):GOS微甜，其甜度僅有蔗糖30%-60% o GOS在儲(chǔ)存過程中性質(zhì)穩(wěn)定，在1600C和pH7條件下處理l Omin不被降解，在120℃和pH 3條件下處理10min以及在100℃和pH2條件下處理10min也不被降解。GOS在日本已經(jīng)被廣泛地被用作甜味劑、食品原料、糖的替代品。同時(shí)已經(jīng)被作為配料應(yīng)用于各類食品中，包括面包、運(yùn)動(dòng)飲料、果醬、發(fā)酵乳制品、糖果和甜點(diǎn)中。
3)低聚異麥芽糖(IMO)
IMO口味中等，生產(chǎn)成本相對(duì)便宜。IMO具有理想的物理化學(xué)性質(zhì)、相對(duì)較低的甜味、低孫度和低膨脹性。IMO已開發(fā)用于預(yù)防齲齒，作為糖尿病人砂糖代替品或用于改善腸道菌群。在準(zhǔn)益生元低聚糖中，低聚異麥芽糖(IMO)在食品中的應(yīng)用量為最大，在日本IMO的生產(chǎn)量估計(jì)是FOS或GOS的3倍。通常用淀粉經(jīng)過組合的固定化酶來制造的，淀粉酶水解液化淀粉成為麥芽糖，葡萄糖轉(zhuǎn)普酶的葡萄糖轉(zhuǎn)普反應(yīng)再將其轉(zhuǎn)化成IMO的混合物。低聚異麥芽糖被認(rèn)為是性價(jià)比較好的益生元。據(jù)估計(jì)，低聚異麥芽糖的世界總產(chǎn)量已超過巧萬噸。在日本，低聚異麥芽糖是其所有低聚糖中產(chǎn)銷量最大的品種，產(chǎn)量超過1萬噸;在我國，低聚異麥芽糖也是產(chǎn)銷量最大的品種，其產(chǎn)能達(dá)到5萬噸以上，代表企業(yè)是山東保齡寶，該公司低聚異麥芽糖市場(chǎng)占有率近70%.
4)低聚木糖
低聚木糖是由2一7個(gè)木糖聚合而成，是由玉米芯、甘蔗渣、棉子殼等富含木聚糖(半纖維素之一種)的植物原料，用高壓熱爆、熱膨以及輻射或用堿液處理后，將木聚糖抽提出，再用黑曲霉、清霉、木霉等不含木糖酶的微生物酶(木聚糖酶)水解而得到的含各種低聚木糖的混合物，再經(jīng)活性炭脫色，離交除雜后濃縮或干燥而成。低聚木糖分子是木糖分子間以β-1，4鍵相連的低聚糖，它主要的組成有木二糖、木三糖和木四糖。低聚木糖區(qū)別于其他低聚糖具有四大特性:1)高選擇性增殖雙歧桿菌;2)很難為人體消化酶系統(tǒng)所分解;3)酸、熱穩(wěn)定性好;4)有效攝入量少等，適合于與所有食品、保健品、醫(yī)藥等產(chǎn)品配伍。在我國，山東龍力生物科技股份有限公司是低聚木糖最大的生產(chǎn)廠家，統(tǒng)計(jì)顯示，2009年低聚木糖全球市場(chǎng)容量約在1.5萬噸左右，且增長速度較快，而全球低聚木糖產(chǎn)能僅為5000余噸，市場(chǎng)缺口很大。
2、低聚果糖市場(chǎng)規(guī)模有望快速增長
低聚果糖具有重要的生理作用
低聚果糖是蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物的總稱，是一種優(yōu)良的水溶性膳食纖維。低聚果糖完全符合膳食纖維定義:1.分子間始終以卜糖普鍵相連，不被人體的消化液消化;2、低聚果糖幾乎不被人體小腸吸收;3、低聚果糖具有多種生理功能，包括潤腸通便、調(diào)節(jié)控制血糖濃度、降血脂。
低聚果糖被廣泛認(rèn)為是無糖型、低熱值、高纖維食品配料。體內(nèi)測(cè)量的低聚果糖熱值僅為 2.276kJ/g，熱值極低。低聚果糖的水分活性與蔗糖相當(dāng)，同時(shí)，低聚果糖具有良好的溶解性、非著色性、賦形性、耐堿性、杭老化性等優(yōu)點(diǎn)由于低聚果糖的獨(dú)特的理化性質(zhì)，決定了其具有優(yōu)越的生理功能。經(jīng)各國學(xué)者專家多年來對(duì)低聚果糖的深入研究，以及對(duì)動(dòng)物和人體的大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，低聚果糖對(duì)改善腸道功能、防治便秘和腹瀉、降低血脂、提高人體免疫力等功效顯著。
我國低聚果糖的生產(chǎn)以蔗糖為主要原料
天然低聚果糖在自然界中廣泛存在，如馬鈴驀、洋蔥、大蒜、津鮮、小麥、大麥、黑麥和香蕉等植物或水果中含量都較高，而菊粉中的低聚果糖的含量最高，約占92%。但用工藝提取天然低聚果糖較為困難，且難以批量生產(chǎn)，目前商品低聚果糖主要是利用生物酶工程技術(shù)生產(chǎn)。美國IFT(美國食品科技學(xué)會(huì))和日本醫(yī)學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)研究手段反復(fù)測(cè)試認(rèn)為，以果糖基轉(zhuǎn)酶轉(zhuǎn)化而成的低聚果糖分子結(jié)構(gòu)和保健功能，與天然存在于果蔬等植物中的完全相同。
低聚果糖最早由日本明治制糖研制成功并工業(yè)化生產(chǎn)，按使用原料不同，可分為二大類，即菊芋法和蔗糖酶法，相對(duì)應(yīng)的工藝方法是:
1)用菊芋作原料水浸提取菊粉，經(jīng)酶解生產(chǎn)低聚果糖(菊首浸提法)。此法的關(guān)鍵在于菊粉酶的提取。目前國外研究較多的是酵母、黑曲霉及少數(shù)幾種細(xì)菌，而國內(nèi)研究較多的是青酶、黑曲霉和枯草芽袍桿菌。菊首浸提法生產(chǎn)低聚果糖，具有著多方面優(yōu)勢(shì):菊糖來源豐富，價(jià)格便宜，且可以干法保存，便于全年生產(chǎn);產(chǎn)物中單糖、雙糖含量低，后處理容易進(jìn)行;菊芋生產(chǎn)條件粗放，耐貧，易管理，產(chǎn)量高，可充分利用薄地大規(guī)模種植，節(jié)省寶貴的土地資源。此外，該方法工藝簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化率高、副產(chǎn)物少。目前，法國Leroux、比利時(shí)RT公司的子公司Orafii都是用部分水解菊芋的菊粉而得。而我國較少采用此種方法。
2)用蔗糖作原料酶法生產(chǎn)低聚果糖(蔗糖酶法)。此法一般在菊首資源較少的地區(qū)主要采用的方法。如目前全球低聚果糖的生產(chǎn)大戶之一法國和日本合資的BMI公司即是采用此法;國內(nèi)企業(yè)如公司產(chǎn)品、“天原甘露”“奧立高”、“維爾康”“維德力”及“富力得”等，也都是采用此法。用這種方法生產(chǎn)低聚果糖的缺點(diǎn)是:其反應(yīng)副產(chǎn)物一一葡萄糖是酶的抑制劑，反應(yīng)進(jìn)行不徹底，混臺(tái)物中含有大量葡萄糖和蔗糖，低聚果糖只占總量的55% -60%，工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等。
按照酶是否固定化，酶法又可分為間歇式生產(chǎn)和連續(xù)式生產(chǎn)兩種方法。間歇式生產(chǎn)，是直接將a一果糖轉(zhuǎn)移酶或a一吠喃果糖普酶加入50%一60%蔗糖溶液中，在一定溫度和pH下催化產(chǎn)生低聚果糖。其特點(diǎn)是工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，但酶無法重復(fù)利用，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)量也較低，因而生產(chǎn)成本較高。連續(xù)式生產(chǎn)是目前國際上開發(fā)較多的固定化酶法。該法因固定化酶具有很好的操作穩(wěn)成性，能反復(fù)，利用率高，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝連續(xù)化、自動(dòng)化，生方成本降低，應(yīng)用前景廣闊。
1、不同的低聚糖具有不同的理化特性
在眾多的益生元中如何根據(jù)產(chǎn)品的功效、加工特性、性價(jià)比來選擇不同的低聚糖是一個(gè)科學(xué)的選擇。將低聚果糖、低聚半乳糖和常用的低聚木糖、低聚異麥芽糖的差異總結(jié)如下。
1)低聚果糖和菊粉
低聚果糖(fructooligosaccharide，簡(jiǎn)稱FOS)是低聚糖中的一類。低聚果糖又稱果寡糖或蔗果低聚糖，它廣泛存在于自然界，是在蔗糖的果糖殘基的C1位置上通過a -1,2-糖普鍵與1-3個(gè)分子的果糖結(jié)合而成的低聚糖，主要是由蔗果三糖(1-kestose，簡(jiǎn)稱GFZ)、蔗果四糖(nystose，簡(jiǎn)稱GF3)和蔗果五糖(1-F- (3 -fructofranosyl nystose，簡(jiǎn)稱GF4)組成的混合物。低聚果糖廣泛存在于自然界中，如梨、蜂蜜、啤酒、細(xì)菌、酵母、洋蔥、香蔥、燕麥等都含有FOS。菊粉和低聚果糖是兩種低聚糖。它們的結(jié)構(gòu)和對(duì)腸道雙歧桿菌的作用已經(jīng)得到了很好的闡明，它們被認(rèn)為是重要的益生元之一。低聚果糖已經(jīng)在幾個(gè)國家得到大量生產(chǎn)，并且已被添加到各種食品中，如餅干、飲料、早餐谷物食品、面包和甜味劑。
2)低聚半乳糖(GOS)
低聚半乳糖是含有半乳糖的低聚糖，是Glu- a-1,4( (3 -Gal-1,6)n形式的低聚糖，是以乳糖漿為原料，利用a一半乳糖普酶的轉(zhuǎn)半乳糖基活性轉(zhuǎn)化而來的。GOS作為食品配料成分的特點(diǎn):GOS微甜，其甜度僅有蔗糖30%-60% o GOS在儲(chǔ)存過程中性質(zhì)穩(wěn)定，在1600C和pH7條件下處理l Omin不被降解，在120℃和pH 3條件下處理10min以及在100℃和pH2條件下處理10min也不被降解。GOS在日本已經(jīng)被廣泛地被用作甜味劑、食品原料、糖的替代品。同時(shí)已經(jīng)被作為配料應(yīng)用于各類食品中，包括面包、運(yùn)動(dòng)飲料、果醬、發(fā)酵乳制品、糖果和甜點(diǎn)中。
3)低聚異麥芽糖(IMO)
IMO口味中等，生產(chǎn)成本相對(duì)便宜。IMO具有理想的物理化學(xué)性質(zhì)、相對(duì)較低的甜味、低孫度和低膨脹性。IMO已開發(fā)用于預(yù)防齲齒，作為糖尿病人砂糖代替品或用于改善腸道菌群。在準(zhǔn)益生元低聚糖中，低聚異麥芽糖(IMO)在食品中的應(yīng)用量為最大，在日本IMO的生產(chǎn)量估計(jì)是FOS或GOS的3倍。通常用淀粉經(jīng)過組合的固定化酶來制造的，淀粉酶水解液化淀粉成為麥芽糖，葡萄糖轉(zhuǎn)普酶的葡萄糖轉(zhuǎn)普反應(yīng)再將其轉(zhuǎn)化成IMO的混合物。低聚異麥芽糖被認(rèn)為是性價(jià)比較好的益生元。據(jù)估計(jì)，低聚異麥芽糖的世界總產(chǎn)量已超過巧萬噸。在日本，低聚異麥芽糖是其所有低聚糖中產(chǎn)銷量最大的品種，產(chǎn)量超過1萬噸;在我國，低聚異麥芽糖也是產(chǎn)銷量最大的品種，其產(chǎn)能達(dá)到5萬噸以上，代表企業(yè)是山東保齡寶，該公司低聚異麥芽糖市場(chǎng)占有率近70%.
4)低聚木糖
低聚木糖是由2一7個(gè)木糖聚合而成，是由玉米芯、甘蔗渣、棉子殼等富含木聚糖(半纖維素之一種)的植物原料，用高壓熱爆、熱膨以及輻射或用堿液處理后，將木聚糖抽提出，再用黑曲霉、清霉、木霉等不含木糖酶的微生物酶(木聚糖酶)水解而得到的含各種低聚木糖的混合物，再經(jīng)活性炭脫色，離交除雜后濃縮或干燥而成。低聚木糖分子是木糖分子間以β-1，4鍵相連的低聚糖，它主要的組成有木二糖、木三糖和木四糖。低聚木糖區(qū)別于其他低聚糖具有四大特性:1)高選擇性增殖雙歧桿菌;2)很難為人體消化酶系統(tǒng)所分解;3)酸、熱穩(wěn)定性好;4)有效攝入量少等，適合于與所有食品、保健品、醫(yī)藥等產(chǎn)品配伍。在我國，山東龍力生物科技股份有限公司是低聚木糖最大的生產(chǎn)廠家，統(tǒng)計(jì)顯示，2009年低聚木糖全球市場(chǎng)容量約在1.5萬噸左右，且增長速度較快，而全球低聚木糖產(chǎn)能僅為5000余噸，市場(chǎng)缺口很大。
2、低聚果糖市場(chǎng)規(guī)模有望快速增長
低聚果糖具有重要的生理作用
低聚果糖是蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物的總稱，是一種優(yōu)良的水溶性膳食纖維。低聚果糖完全符合膳食纖維定義:1.分子間始終以卜糖普鍵相連，不被人體的消化液消化;2、低聚果糖幾乎不被人體小腸吸收;3、低聚果糖具有多種生理功能，包括潤腸通便、調(diào)節(jié)控制血糖濃度、降血脂。
低聚果糖被廣泛認(rèn)為是無糖型、低熱值、高纖維食品配料。體內(nèi)測(cè)量的低聚果糖熱值僅為 2.276kJ/g，熱值極低。低聚果糖的水分活性與蔗糖相當(dāng)，同時(shí)，低聚果糖具有良好的溶解性、非著色性、賦形性、耐堿性、杭老化性等優(yōu)點(diǎn)由于低聚果糖的獨(dú)特的理化性質(zhì)，決定了其具有優(yōu)越的生理功能。經(jīng)各國學(xué)者專家多年來對(duì)低聚果糖的深入研究，以及對(duì)動(dòng)物和人體的大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，低聚果糖對(duì)改善腸道功能、防治便秘和腹瀉、降低血脂、提高人體免疫力等功效顯著。
我國低聚果糖的生產(chǎn)以蔗糖為主要原料
天然低聚果糖在自然界中廣泛存在，如馬鈴驀、洋蔥、大蒜、津鮮、小麥、大麥、黑麥和香蕉等植物或水果中含量都較高，而菊粉中的低聚果糖的含量最高，約占92%。但用工藝提取天然低聚果糖較為困難，且難以批量生產(chǎn)，目前商品低聚果糖主要是利用生物酶工程技術(shù)生產(chǎn)。美國IFT(美國食品科技學(xué)會(huì))和日本醫(yī)學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)研究手段反復(fù)測(cè)試認(rèn)為，以果糖基轉(zhuǎn)酶轉(zhuǎn)化而成的低聚果糖分子結(jié)構(gòu)和保健功能，與天然存在于果蔬等植物中的完全相同。
低聚果糖最早由日本明治制糖研制成功并工業(yè)化生產(chǎn)，按使用原料不同，可分為二大類，即菊芋法和蔗糖酶法，相對(duì)應(yīng)的工藝方法是:
1)用菊芋作原料水浸提取菊粉，經(jīng)酶解生產(chǎn)低聚果糖(菊首浸提法)。此法的關(guān)鍵在于菊粉酶的提取。目前國外研究較多的是酵母、黑曲霉及少數(shù)幾種細(xì)菌，而國內(nèi)研究較多的是青酶、黑曲霉和枯草芽袍桿菌。菊首浸提法生產(chǎn)低聚果糖，具有著多方面優(yōu)勢(shì):菊糖來源豐富，價(jià)格便宜，且可以干法保存，便于全年生產(chǎn);產(chǎn)物中單糖、雙糖含量低，后處理容易進(jìn)行;菊芋生產(chǎn)條件粗放，耐貧，易管理，產(chǎn)量高，可充分利用薄地大規(guī)模種植，節(jié)省寶貴的土地資源。此外，該方法工藝簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化率高、副產(chǎn)物少。目前，法國Leroux、比利時(shí)RT公司的子公司Orafii都是用部分水解菊芋的菊粉而得。而我國較少采用此種方法。
2)用蔗糖作原料酶法生產(chǎn)低聚果糖(蔗糖酶法)。此法一般在菊首資源較少的地區(qū)主要采用的方法。如目前全球低聚果糖的生產(chǎn)大戶之一法國和日本合資的BMI公司即是采用此法;國內(nèi)企業(yè)如公司產(chǎn)品、“天原甘露”“奧立高”、“維爾康”“維德力”及“富力得”等，也都是采用此法。用這種方法生產(chǎn)低聚果糖的缺點(diǎn)是:其反應(yīng)副產(chǎn)物一一葡萄糖是酶的抑制劑，反應(yīng)進(jìn)行不徹底，混臺(tái)物中含有大量葡萄糖和蔗糖，低聚果糖只占總量的55% -60%，工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等。
按照酶是否固定化，酶法又可分為間歇式生產(chǎn)和連續(xù)式生產(chǎn)兩種方法。間歇式生產(chǎn)，是直接將a一果糖轉(zhuǎn)移酶或a一吠喃果糖普酶加入50%一60%蔗糖溶液中，在一定溫度和pH下催化產(chǎn)生低聚果糖。其特點(diǎn)是工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，但酶無法重復(fù)利用，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)量也較低，因而生產(chǎn)成本較高。連續(xù)式生產(chǎn)是目前國際上開發(fā)較多的固定化酶法。該法因固定化酶具有很好的操作穩(wěn)成性，能反復(fù)，利用率高，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝連續(xù)化、自動(dòng)化，生方成本降低，應(yīng)用前景廣闊。
