第一节2009-2010年木糖醇行业技术趋势
 

一、木糖醇生产技术新突破

 

2007年12月5日，“生物转化法生产木糖醇新工艺”通过了由中国科学院生命科学与生物技术局组织的专家鉴定。这一新工艺首次在年产千吨级规模的木糖醇中试生产得到应用，其转化率、产量和产率等主要指标均达到较高水平。

 

生物转化法生产木糖醇新工艺有以下特点：一是原料利用率高。化学法以纯木糖为原料，玉米芯水解液中有30％以上的木糖在母液中无法利用；生物转化法直接以玉米芯水解液为原料，并利用了废木糖母液，使原料利用率有较大提高，并在提高原料利用率的同时减轻了环境污染。二是能耗低、产品质量更好。化学法将玉米芯水解液浓缩、结晶得到木糖后重新溶解稀释，加氢后再浓缩、结晶，能耗高。生物转化法一次浓缩结晶得到木糖醇，降低了能耗。生物法避免了与金属粉末催化剂的接触，产品更适于作为食品；生物转化系统又没有发酵系统的培养基组分，产品质量更好。三是生产设备简单，操作简便安全。化学法需制氢，加氢在高温高压下进行，设备要求高；发酵法主要设备是发酵罐，也较复杂；生物转化法只用极少发酵罐，并且整个生物转化过程是在常温、常压下进行，并且无需无菌操作。与化学法或发酵法比较，操作更简单、最安全。

 

新菌种的获得和新工艺的建立，使生物法木糖醇获得明显竞争优势，可望成为今后木糖醇生产的主要方法。鉴定专家委员会认为，该项成果首次在年产千吨级中试生产规模，用麦芽糖假丝酵母Xu316直接转化玉米芯水解液和木糖废母液生产出了纯度99%以上的木糖醇，转化率、产量和产率等主要生产指标达到较高的水平，菌体多次重复使用，工艺参数稳定，转化性能居国际领先水平。

 

新工艺将使木糖醇的生产成本进一步降低，更多的糖尿病患者和消费者将能使用到木糖醇，工业化生产后经济和社会效益显著。这一拥有自主知识产权的生物研究成果为建立生物技术生产木糖醇新产业奠定了坚实的基础，推广应用后将使我国成为世界上第一个能大规模用生物技术生产木糖醇的国家。

 

二、木糖醇应用技术的新发展

 

1、基因技术育种

 

在选育生产木糖醇的菌株时，研究者还应用了转基因技术。酿酒酵母(S.cerevisiae)由于其自身的优良性状而一直广泛用于工业生产，但其不能利用木糖。随着酵母分子生物学技术的日趋完善及对木糖代谢途径的认识,近年来,构建重组酿酒酵母菌株并进行木糖醇发酵的研究已成为研究热点。如Hallborn等报道他们获得了酿酒酵母(S.cerevisiae)的重组体,包含从毕赤酵母中转移的木糖醇还原酶XYL1基因,此基因在PGK启动子下组成性表达,使该菌株具有还原木糖生产木糖醇的能力,而且该菌株产生木糖醇脱氢酶的能力很低,几乎比毕赤酵母低1000倍。这样就获得了木糖醇的高产菌株,近100%利用的木糖都可能转化为木糖醇。

 

２、以葡萄糖为底物生产木糖醇

 

以木糖为原料生产木糖醇的微生物发酵法取得较大进步,但底物来源受到限制。若能以来源广泛、价格低廉的葡萄糖为底物发酵,必然会降低木糖醇的生产成本促进其的大规模生产。但是在自然界中还没有发现直接发酵葡萄糖生产木糖醇的微生物。有研究者尝试了混合发酵法,它是利用三种具有不同代谢功能的微生物以葡萄糖为出发底物,分三步进行发酵:第一步由D.hansenii发酵葡萄糖,产生D-阿拉伯糖醇;第二步由A.suboxydans将D-阿拉伯糖醇氧化为D-木酮糖;最后由C.guilliermondii将木酮糖被还原为木糖醇。经过三步发酵,从葡萄糖到木糖醇的转化率为11.6%,这种三步连续发酵法,每步作用需要25d,而且为了下一步发酵的顺利进行,必须经过灭菌以及去除细胞等步骤,耗时长,产量低而副产品产量高,纯化难度大。如何降低副产品产量以及降低纯化难度已成为研究的热点。

 

３、应用细胞固定化及微胶囊技术

 

固定化发酵与游离发酵相比,具有以下的优势:可以重复使用,极大地提高了反应效率;利于产品的分离、提纯、后处理,一般相对较少的含有非需要物和菌体:一般做成球型颗粒或薄片状,使产品的生产工艺简化,易于机械化和自动化,设备和器材也较简单;细胞密度大,而且抗酸、碱温度变化性能高、发酵性能稳定,因而反应速度加快,生产周期缩短;可以连续进行反应,反应过程容易控制。有研究者试图将细胞固定化技术用于木糖醇的生产。通过采用细胞固定化技术,常可以使成批培养变成连续培养,同时由于细胞浓度较高,因而能在较长的工艺时间保持稳定的活性,使供给细胞的营养物质要比普通工艺少得多,并且由于转化物的不断排出,因而使细胞活性的调节、有毒物质代谢产物的形成以及细胞活性的降低等类似问题都比悬浮细胞工艺更易解决。Roca等使用酿酒酵母的重组体进行了固定化细胞生产木糖醇的实验。他们以藻酸钙作为载体,使用填充床生物反应器所得到的最高发酵生产率是4.5g/(L•h)。但是有关细胞固定化生产木糖醇的报道还很少,这项研究还处于起步阶段。

 

 

一、医疗保健领域

 

最近国外又有研究称，木糖醇具有出色的抑制白色念珠菌的效果，妇女经常口服咀嚼片、含片等木糖醇制剂，能大大降低霉菌性阴道炎的发生率。另据丹麦科学家几年的临床研究证实，每天口服2~4克木糖醇能提高骨密度，从而对骨质疏松症有显著预防作用。

 

总而言之，木糖醇新的保健医疗作用必将大大拓展其市场销量。如今，国外已开发上市了木糖醇注射液、口服液以及作为助溶剂用于喹诺酮类抗菌剂的注射液等产品。其中最引人注目的新产品是美国一公司首创的儿童用木糖醇洗鼻剂XLEAR，该产品已获美国FDA的上市许可证。

 

二、口香糖领域

 

1、传统条装口香糖受到冲击

 

单就条装产品来说，无论是好丽友的木糖醇3+和哇C+果味口香糖，还是乐天的木糖醇咖啡口香糖，都无法和箭牌的五大主力（绿箭、白箭、黄箭、劲浪和益达）正面冲突。像在石家庄这样的城市，好丽友30%的份额几乎全部来自于瓶装木糖醇口香糖。两家转而将火力集中在瓶装木糖醇上，实施单点突破，反而迫使益达被动跟随。乐天率先将“木糖醇”概念引入口香糖市场，并把立体瓶装作为木糖醇口香糖高端定位的附着物。

 

而好丽友31克随身装成功上市后，竞品迅速跟进，使得好丽友31克和61克两种瓶型渐渐成为木糖醇口香糖的主流包装，销售情况也比乐天同时推出的108克大包装好得多。益达、乐天居高不下的广告和营销推广费用，引爆了消费者的木糖醇消费热情，传统条装口香糖不断受到木糖醇瓶型包装的冲击，一向在包装上少有动作的箭牌这次也主动推出绿箭瓶装口香糖来加强自己的守势。

 

2、产品进一步细分口味和功能仍是争夺焦点

 

如果说绿箭改变了国人从不吃口香糖的习惯，那么木糖醇则将这种消费习惯由注重口味的多样化转向对健齿防蛀等附加功能的追求。如上海的“新呼吸”以叶活素为卖点，诉求“清新肺部每一天”，目标消费者定位为有吸烟习惯的人群，特别宣传其产品所含叶活素能有效排出体内尼古丁，缓解烟害；乐天木糖醇+2配方新加入海萝胶和磷酸氢钙两种护齿成分；不凡帝范梅勒的贝洁，其草本清凉味有很浓的牙膏味，“草本牙卫士”的标语很显然侧重护齿功能；益达新增“洁白”木糖醇口香糖，在超市和高露洁牙膏搞联合促销，诉求“品尝益达木糖醇口香糖，有刷牙后的感觉”。

 

口味上，“茶元素”开始蔓延口香糖，好丽友3+木糖醇口香糖就一直宣传绿茶粉的清口作用，着魔干脆将饼干中刚刚兴起的“茶多酚”概念直接引入，强调独特的“茶多酚”+“木糖醇”配方。乐天66克瓶装咖啡木糖醇把已在条装口香糖中十分成熟的咖啡味加进来，上市反映良好。不凡帝范梅勒的贝洁新增留兰香口味粒装木糖醇，其一直以来的品质特色和价格使得在华东尤其是上海销量比较稳定，最近开始进军全国市场。略……

 

 

迫于成本上涨压力及原料木糖醇市场货源的紧俏，全球木糖醇市场价格不断上涨。而令人难以想像的是，这一持续上升的趋势竟然受阻于生物乙醇燃料的增长。

 

受近年原油价格不断上涨的影响，以美国为中心，作为替代能源的乙醇（酒精）产量骤增。这直接导致生产乙醇原料的玉米和玉米芯、甘蔗和甘蔗榨汁后的残渣利用的增加。同样的原因，生产木糖醇原料的玉米芯的供应日益紧缺。中国产生的玉米芯的价格也已经涨到传统价格的两倍以上，使以玉米为原料的木糖醇生产企业陷于生产成本和原料成本的双重重压之下。另一方面，某些口香糖生产商为了确保口香糖市场的不断扩大，采取了确保原料供应的大动作，这进一步加重了货源紧张的困难局面。部分中国木糖醇生产公司由于原料木糖的价格暴涨或者原料供应困难而中止了生产，再加上对废水进行排污处理，使得产品价格出乎意料地频繁上升，也使得生产企业很难保持正常生产。

 

在世界性玉米芯供应困难的情况下，丹尼斯克公司的芬兰考托卡工厂和美国托姆索工厂采用树木废料制成浆料生产木糖醇。澳大利亚生产木糖醇的兰刺茵工厂已经将确保原料列为优先，确立了稳定供给木糖醇的新体制。与此同时，正在接近满负荷运转的中国工厂也正在增加木糖醇的产量。

 

 

一、美国

 

国内木糖醇(Xylitol)的产品很多。从酸奶对糕点到口香糖。而美国都是用阿斯巴甜(Aspartame), 比如说美国大量饮用的diet饮料(Diet Coke 等等)。

 

美国木糖醇生产工艺：般商业木糖醇是桦木纤维经过酸、高温高压、化学催化和一系列的分离和提纯处理后生产而成，这一系列过程造价昂贵。因此，美国木糖醇必须进口，大部分进口来自自芬兰和中国。

 

美国农业部研究中心（ARS）工作人员Badal Saha及其合作者使用他们改良的细菌法——通过新陈代谢的力量来重组酵素组成部分中的Escherichia coli菌群结构从而使它们能够将两种主要的半纤维素糖——木荃糖和阿糖转换成木糖醇。

 

在实验室阶段，这种细菌被放置于特殊的生物酵母内，使用谷物纤维或其他半纤维物质“汤”对他们进行喂养，稍后从“汤”里提纯出他们的排泄物便是纯白晶莹的木糖醇。

 

二、日本

 

日本木糖醇应用领域扩大。

 

日本专家最新研究证实，孕妇从怀孕到产后如果经常摄取木糖醇，就会降低孩子出生后受龋齿菌感染的几率。

 

婴儿感染龋齿菌的主要原因是，患龋齿的母亲用自己嚼烂的食物喂孩子或与孩子共用餐具。此前，芬兰专家研究认为，母亲在产后头两年每天咀嚼木糖醇口香糖，能明显减少把龋齿菌传染给婴儿的危险。

 

三、韩国

 

韩国乐天和好丽友是木糖醇口香糖的主要生产商，木糖醇口香糖的生产是木糖醇的主要应用之一，因此，韩国木糖醇有发展态势很好的下游企业，其市场将能保持稳定的发展。

 

 

1、市场竞争加剧，行业压力也随之而来，原料供应不稳定，下游产品对木糖醇的要求越来越高。

 

2、木糖醇的市场开发，机遇与挑战同时存在。一方面，木糖醇的功能和应用已越来越被大家所了解和认可；另一方面，木糖醇的开发研究，需要社会给予更大的支持。近年来，许多木糖醇企业对研究开发十分重视，如建立糖醇研究中心、科研机构，大量引进新技术与新工艺，进行技术改造。

 

3、行业间合作越来越密切。近年来，各木糖醇生产企业广泛开展技术合作，除互相交流外，还向有关专家进行深入咨询，加强各单位间的技术信息交流，取得了很好的效果。略……

 

 

胶母糖市场的竞争近几年日趋白热化，并且有向功能性胶母糖竞争的趋向。箭牌口香糖旗下的“五大金刚”绿箭、黄箭、白箭、益达、劲浪仍然跻身前十，并牢牢占据了前两把交椅。箭牌今年也推出了咖啡味的口香糖来进一步巩固自己的地位。首先叫板箭牌一统天下的“乐天”虽然受到“益达”木糖醇的阻击，但是在上海市场依然表现不俗，以22.3%的市场占有率列在第三位。好丽友是“木糖醇战役”中又一个受益者，凭借木糖醇这一市场空隙成功晋级第四位。

 

我国木糖醇70％以上出口到了欧洲、美国、西班牙、日本等50多个国家和地区。我国的木糖醇(木糖)工业企业虽然规模都不大，但还是比较集中的，大多分布在河北、山东、河南等省。我国木糖醇产品应用水平很低，有极大的潜在市场。我国木糖醇在食品、医药、轻化工生产中有着广泛的应用，以上三项以较低的应用水平预计，木糖醇的年需求量在2.5万吨以上。

 

 

我国木糖醇行业经过了八十年代的大发展，到九十年代的大调整，生产厂家从最高峰时的30多家，目前调整到只有十几家，而产量却有很大提高， 2006年为3.4万吨，2007年为4.5万吨，2008年产量达5.0万吨。其中产量较大的公司有：浙江开化华康药业，该公司具有年产3万吨木糖醇的生产能力，但实际产量不多，约在1万吨左右；山东禹城福田药业年产结晶木糖醇约1万吨；山东金缘生物科技公司年产木糖醇约8000吨；河南汤阴豫鑫木糖醇有限公司年产木糖醇6000~7000吨；河北乐亭县奥翔木糖醇公司年产6000吨木糖醇。

 

 

随着近年来木糖醇市场的急剧发展，国内木糖醇又面临新一轮的大发展。目前正在建设的木糖醇企业规模预计超过5万吨。木糖醇的生产技术有了很大发展，除采用山梨醇行业的先进技术如：以上的高压磁力搅拌加氢釜、甲醇裂解制氢工艺、高压进料与氢气回收等加氢工艺外，共晶体木糖醇的研制成功、木糖与木糖醇母液中回收木糖/木糖醇技术以及卫茅醇提取技术也研究成功。经过多年的努力，每吨木糖醇的玉米芯消耗从原来的11吨左右，下降到8吨左右、蒸汽消耗也下降到20吨以下，生产成本有了较大的下降。略……