玉米芯里挖出的寶

玉米芯里挖出的寶

他通過多年努力，成功地將農業廢料玉米芯制備成為極具經濟價值的食品添加劑——低聚木糖。不但實現變廢為寶，并且打破了國外企業對這項技術的壟斷。他就是中國農業大學李里特教授。他的創新成果叫玉米芯酶法制備低聚木糖。

供稿|《創新改變生活》圖書

李里特

變廢為寶的玉米芯

了解玉米的人一般都認為，籽粒脫落后的玉米芯通常沒有什么用處，不是當成垃圾處理，就是當作柴火燒掉，利用價值微乎其微。然而，應用現代生物技術，可以從玉米芯中取出高附加值的“寶貝”。

玉米棒子脫粒以后剩下的芯，在過去這個只能作為燃燒材料，農民燒炕或者是做飯燃燒。現在農民鍋灶也改造了，炕也沒有了，玉米芯做燃料也就下崗沒用了。但玉米芯是一種非常可貴的資源，從中可以制備低聚木糖，從而提高附加值，避免資源浪費的同時又為我們創造了財富。

低聚木糖又叫木寡糖，是由 2～7個木糖分子結合而成。由于其具有極好的雙岐桿菌增殖活性，每天只需攝入少量就有較明顯的保健效果。而且，食用低聚木糖不會使血糖中的葡萄糖水平上升，所以在諸多功能性低聚糖中被學界公認為功能性最優，可廣泛應用于食品、飲料、飼料、醫藥等領域中。

低聚木糖的以上功能在3個實驗中得到證實，國外專家對50歲、40歲、30歲的人分別進行實驗，一開始按照現有的飲食結構吃，測出腸道里的有益菌占8%～9%；然后在飲食中加低聚木糖，吃兩周以后，有益菌在整個菌群里邊所占的比例馬上增長到37%。幾周之后再停，停了以后繼續觀察，發現有益菌又下降到8%了。這個科學的實驗證明，低聚木糖屬于功能性糖。

有益長壽的低聚木糖

李里特為什么要研制低聚木糖？他發現，人的壽命是由人的各個器官細胞的壽命所決定的。為什么人的壽命最長是120年，而老鼠的壽命只有3年？現代科學發現，這與細胞受損以后自身的再生的次數有關。人的細胞也不是無限再生的，可能一輩子也只有50～70次的復制代謝。像老鼠就只有10次復制代謝。細胞受損后有修復能力，但每受損一次，修復能力就少一次。現代科學發現，腸內的微生態狀況是讓受損細胞產生毒素的一個根源。如何減少細胞受損的概率？如何減少腸內毒素？如何優化微生態狀況？這成為李里特的研究目標。

微生物突然改變了食物結構以后，容易引起腐敗菌，導致對人體有害的細菌大量生殖。原來對人體好的有益菌就會受到抑制，有害菌就會產生各種各樣的毒素，進入到人的血液里，進而攻擊人的各個器官、細胞或者是降低人體免疫力。

現在人們提倡健康的飲食方式，多吃膳食纖維即粗一點的食物，如全谷物食物，但吃的太粗又難以下咽。那怎么辦呢？有一個很好的辦法，就是將功能性糖類少量地添加到食物中，既不影響食物的口感，又能夠在腸胃里增加有益菌的生殖，從而抑制毒素的產生。

現在的低聚糖種類有七八種之多，研究人員發現低聚木糖是其中效果最好的一種，每天吃0.7 g就能達到顯著的效果，而要達到同樣的效果，低聚麥芽糖要吃15 g。所以，低聚木糖現在被視作是最好的、應用起來較方便的一種功能性低聚糖。

日本進口玉米芯激發研究

從20世紀60年代起，低聚木糖的制備就成為世界各國研發的熱點，可是幾十年過去了，世界各國的科研機構幾乎都以失敗告終。

很多情況是，在實驗中可以提取出少量低聚木糖，但是都無法進行產業化大規模生產。而在10多年前，李里特教授偶然聽到的一個消息，讓他下定決心也加入到這項極為艱難的研究中。“低聚木糖剛開發出來的時候，只有一個叫三得利的日本公司能產業化生產。實際上早在20世紀60年代，世界上很多研究室都在進行研究，解決選擇這個微生物的酶，但直到1989年才解決了，而且是三得利公司獨家生產。它既不發表論文也不申請專利，實施技術封鎖，保持秘方，所以賣得很貴，1 t 即售48萬元人民幣。當時，山東好多地方都出口玉米芯到日本。”

回國以后，李里特就決心突破日本的技術封鎖，擁有中國的低聚木糖技術和產業，讓中國的玉米芯不再成為日本人生產低聚木糖的原料。

開啟玉米芯寶藏的鑰匙

制備低聚木糖的原理并不復雜，但是經歷了幾十年的努力，為何全世界只有一家公司解決了生產的問題，制備低聚木糖為何就這么困難呢？

制備低聚木糖的原料就是玉米芯的主要成分之一——半纖維素，它就像一條有木糖組成的項鏈，很難被降解。為了降解它，必須使用一種特殊的酶，這種酶可以像剪刀一樣，把項鏈剪成一小段一小段的，也就是低聚木糖，所以酶是整個反應過程的關鍵所在。這個酶需要在微生物里邊篩選，篩選的過程非常得難，另外它的專一性要好，要把這里邊的半纖維素全部降解了，像水解一樣，降解為木糖。

20世紀八九十年代，只有日本的三得利公司擁有這項技術，而且出于企業經營的需要，這項技術一直處于保密封鎖的狀態，那李里特是如何找到這種酶的呢？

為了找到合適的酶，李里特幾百份幾千份地尋找，不管自己到哪出差或開會，都會到地里或哪兒刨點玉米拿去做化驗、實驗。功夫不負有心人，幾年時間過去，李里特終于發現了一個菌，在這方面的效果非常好，叫做SP86。

恰逢當時山東省有一個公司找李里特，這個公司在當地有玉米芯，正好要建一個廠，雙方一拍即合，就開始了這個項目。

解決產業化的問題

李里特帶領的團隊經過多年的努力，終于找到了可以制備低聚木糖的酶。于此同時，企業的參與合作，又為這個項目的產業化創造了必要的條件。但是仍然有一個很大的問題擺在李里特面前，因為在實驗室做實驗往往是在一個極佳的環境內進行的，是不計成本的，而工業化大生產需要嚴格控制成本，要有穩定的產量和質量保證。也就是說，實驗室成功距離產業化成功還有很長的距離。

一開始就遇到了產品出成品率低的問題。半纖維素很難降解，正因為降解不了它，就需要各種技術去誘導，把原來發現的酶提高了25倍以后，才投入生產，才有可能去應用。經過多年的努力，在李里特與山東龍力公司科技人員的共同努力下，建成了國內首家從酶制劑生產、酶反應、原料處理到低聚木糖的濃縮和精制的生產線，形成了年產低聚木糖10 000 t的工業化、規模化生產能力。玉米芯酶法制備低聚木糖項目最終成功實現產業化。

目前，龍力公司的低聚木糖制備技術已達到國際先進水平，而且其低聚木糖生產量已經超過日本三得利公司，成為世界上第一大低聚木糖生產商。多年的技術研發，使李里特多次獲得省部級的各種獎項，特別是獲得國家技術發明二等獎。隨著技術的革新，生產低聚木糖后的玉米芯廢渣，已經可以被再次利用進行其他產品的生產，形成了綠色循環的經濟產業鏈。

專家點評

我發現有的企業，它對于某一產品的宣傳還是很客觀的，但是對一個消費者來說是不夠的，比如說我們的益生元有多少種，每一種是怎么個情況，它的吸收利用率，它的作用及適宜范圍等。很多我都不知道，因為沒有企業來宣傳。我覺得李教授的這個創新非常好，但是要加強宣傳，注重宣傳的方式方法。

（泰山天使創業基金合伙人 楊繼）

前幾年我們發改委的公共營養中心有幾個單位，發動了一個全民性的活動，就是推動低聚糖類食品的行動。由于生活條件的改善，現在食物極大豐富， 但是我們國家的消費者普遍營養健康知識不足，再加上飲食習慣不科學，所以造成了很多問題。比如慢性疾病發展很快，腸胃道的問題也比較突出。所以發展低聚糖類和益生菌，可以很好地改善人體腸道，改善人體微生態的環境。

（國家發改委公眾營養與發展中心 于小冬主任）