玉米芯变身 呈现“低聚木糖”高价值

了解玉米的人一般都认为，籽粒脱落后的玉米芯通常没有什么用处，不是当成垃圾处理，就是当作柴火烧掉，利用价值微乎其微。然而，中国农业大学食品营养学专家李里特却可以明确地告诉你：应用现代生物技术，从玉米芯中取出高附加值的“宝贝”绝不是一句空话。不信？那就请看看李里特如何将普通“玉米芯”变成高价值“低聚木糖”的。这一创造性成果不仅打破了日本对该项技术的全球垄断，一举结束了我国低聚木糖生产长期依赖进口的历史，而且为玉米深加工、促进农民增收开辟了一条崭新途径。今年的2月27日，李里特主持的“玉米芯酶法制备低聚木糖”项目获得2006年国家科技发明奖二等奖。日本为啥收购中国玉米芯何为低聚木糖？专家解释说，它又称木寡糖，可以改善肠道菌群，润肠通便，抑制病原菌和腹泻，降低血清胆固醇，能增强机体免疫力，抗癌，防龋齿等，是迄今为止公认已知的保健功能性最优的功能性低聚糖。从20世纪60年代起，低聚木糖的制备就成为世界各国研发的热点，可相当长一段时间内无人能够解开其中的“生产秘诀”，直到1989年日本三得利公司取得关键性技术突破，实现工业化生产。但日本对此技术严格保密，长期以来独家垄断全球生产。低聚木糖制备的难点是对酶的要求很高，需要酶的高度专一性，另外就是分离提纯技术难度大。我国在“八五”、“九五”期间，曾立项进行研究和攻关，但是在关键性技术上都没有取得重大突破，工业化生产无法实现。“从1982年留学日本开始，我就对低聚木糖制造技术比较关注。”李里特说：“但后来发生的一件事让我彻底下定决心，一定要将该技术掌握在中国人手中。”李里特所说的这件事在常人看来，并无大惊小怪，但却引起了他的密切关注。上世纪90年代初，日本从中国大量高价收购玉米芯。他当时就在心里打了个问号：日本为啥收购中国玉米芯？难道是用玉米芯制造低聚木糖？经过进一步调查研究，他更加敏锐地觉察到：可能日本已经掌握了用玉米芯制备低聚木糖的关键技术。“后来的实验表明，玉米芯在所有富含木聚糖的农产品原料中木糖含量最高，达到35%-40%；从化学组成上看，玉米芯含有丰富的半纤维素，是世界公认的制备低聚木糖的最理想原料。”李里特说：“然而问题就是，虽然大家都知道玉米芯是‘宝贝’了，可除了日本三得利公司外谁也无法把‘宝藏’取出来。”寻找开启玉米芯宝藏的“钥匙”李里特迫切地想从试验中寻找到一把能够开启玉米芯宝藏的“钥匙”。试验，失败；再试验，还是失败；接着试验……不达目的决不罢休，在几年时间内“玉米芯”成了李里特生活和研究的“重头戏”。经过无数次反复诱变，李里特终于发现了极具价值的产酶菌株，其产生的酶，专一性强，活力完全达到工业化生产要求。“玉米芯酶法制备低聚木糖”迈出的这关键一步，让李里特信心大增。经过进一步探索试验，他整合两类木聚糖酶于一体形成多酶体系，完全解决了低聚木糖生产的酶解效率和产物组成问题，使粗酶液酶活力在原有基础上提高了25倍。“找到了活力高的酶，就等于找到了开启玉米芯宝藏之门的钥匙，用玉米芯制备低聚木糖在中国完全可以成为现实。”李里特兴奋不已。可光有酶还不行，还要把酶法制造低聚木糖的工艺和设备造出来，这也是一个不小的技术突破。李里特告诉记者，通过与公司进行产业化合作，一大批先进的工艺技术和设备陆续走向工业化生产，不仅彻底解决了生产之初低聚木糖提取纯度不高，产品只能用于养殖而无法用于食品保健的困境，而且大大提升了我国低聚木糖生产的规模和水平。让“丑小鸭”变成“白天鹅”玉米是我国三大粮食作物之一。据统计，年产量约为1.2亿吨。按生产1千克玉米同时可得到1/3千克玉米芯计算，我国玉米芯年产量约0.4亿吨，产量极其可观。目前，我国对玉米芯的利用相对来说还很少，仅有40-50万吨用于糠醛、木糖、木糖醇及酚类生产。以玉米芯为原料生产食用菌的也极少，绝大部分作为农业废弃物被烧掉。“这不仅是对资源的极大浪费，而且容易对环境造成巨大的破坏。”李里特说：“利用目前的‘玉米芯酶发制备低聚木糖’技术，完全可以将这种状况逐渐改变过来，让‘丑小鸭’变成‘白天鹅’。”李里特向记者介绍，从2000年底我国首次实现低聚木糖工业化生产，成为世界上第二个可以规模生产高纯度低聚木糖的国家以来，无论是生产规模还是经济效益都取得了令人称奇的突破。他告诉记者，2000年我国建成了年产500吨的低聚木糖生产线，2003年规模翻一番扩大到1000吨，2005年初以来，我国建成了年产万吨低聚木糖示范工程项目。“按照这个趋势发展下去，有一天你发现玉米芯被人高价抢购时，一点也不用吃惊！”李里特说。“用玉米芯制备的低聚木糖到底可以用来做什么呢？”记者问。“那可就多了！”李里特告诉记者，低聚木糖由于其良好的热稳定性，是理想的功能食品添加剂，适合添加到酸奶、碳酸饮料等酸性饮料和各类保健功能食品中；低聚木糖开发出的系列保健食品，每天只需摄入少量就可发挥明显的保健效果，而且食用该低聚木糖后不会使血糖中葡萄糖水平上升，可作为糖尿病或肥胖症患者的甜味剂；作为高效饲料添加剂，低聚木糖不仅可以增加畜禽体重，降低成本，还可大大提高动物免疫力，有效防止疫病发生。李里特给记者报了一组数据：按4-5吨玉米芯可生产一吨高纯度低聚木糖算，每吨玉米芯能产生2万元的价值。目前，生产每吨低聚木糖可为河北、河南、安徽、东北等玉米主产区农民直接增收5000元。近3年来，利用玉米芯生产低聚木糖带动食品、饮料、保健品、医药等行业增值40亿元。“能够把玉米芯变废为宝，无论对于国家，还是对于农民，都是一件值得兴奋的事。我为能够参与其中而庆幸，为能够有所收获而自豪！”李里特平静地说。