寡糖不“寡”

寡糖(oligosaccharide)是由2～10个单糖分子构成的直链或支链的糖类化合物，常见的寡糖有麦芽寡糖、果寡糖、甘露寡糖、木寡糖、壳寡糖、纤维寡糖等。
       寡糖及寡糖的衍生物作为人和动物的生理活性物质，广泛应用在疾病诊断与防治、营养与保健、畜牧养殖及植物生长调节等方面，功能性寡糖的开发在国际上已经发展成为一个应用于医药、食品、饲料、农业等领域的重要产业。
       寡糖的作用有：
            1、 调整肠道细菌生态
       作为双歧杆菌生长繁殖的养料，抑制有害细菌的生长，增加营养的吸收，并减少肠道有害毒素的产出，延缓老化，维持免疫机能，减少肠道生长恶性肿瘤的危险。和乳酸菌及膳食纤维一样，是整肠、体内环保、促进正常排便的好帮手。
          2、 降血脂
      能与胆酸及胆盐结合而将之排除到体外，防止再吸收，并促进胆固醇在肝脏中进行氧化作用产生胆酸，降低血液中胆固醇浓度。
          3、作为低热量食品及添加剂
      寡糖的甜度为蔗糖的20-70%，口感与蔗糖差不多，但不会像蔗糖一样会被口腔中的细菌利用，产生酸性物质侵蚀牙齿，因此不会造成蛀牙。寡糖每克只产生0~2.5大卡的热量,不会对血糖值及胰岛素的分泌产生影响,可以做成低热量食品给糖尿病病人使用。
         4、增加矿物质的吸收    与膳食纤维相反，寡糖可促进矿物质的吸收。因为寡糖经肠道发酵后可以促成利于矿物质吸收的肠道环境，尤其是钙镁等矿物质。
       寡糖既可以从大蒜、洋葱、牛蒡、芦笋、大豆、龙胆、菊苣根、菊竽、蜂蜜、竹笋等天然物质中提取，也可以植物或微生物的糖转移酶和水解酶，利用甘蔗渣、玉米芯、淀粉以及甲壳素等农副产品为原料，进行酶生化合成可以得到寡糖。
       美国、日本、欧洲等国家非常重视寡糖的研究，欧洲启动了“欧洲糖研究开发网络”，日本在寡糖的开发应用方面更是走在了世界的前列，实施了“糖工程前沿计 划”。近年来，欧美的研究确认寡糖及寡糖的衍生物参与生物体受精、生长、发育、分化、免疫、神经系统的识别与调控过程，在人体的衰老、癌症过程中也起调节 作用。在寡糖的开发应用方面西方各国研发的重点是：寡糖药物和寡糖疫苗，如治疗肺炎、腹泻、胃溃疡、抗肿瘤及抗病毒等的药物和疫苗。
       美国、日本、澳大利亚以及欧洲等国在甘露聚糖酶的开发及甘露寡糖的功能研究与酶法生产技术等方面投入较大，取得了不少成果。如通过乳酸细菌的甘露聚酶作 用于魔芋多糖，芽胞杆菌的甘露聚酶作用于瓜胶，放线菌的甘露聚糖酶作用于复杂半纤维素等，开发出了甘露寡糖，以曲霉的甘露聚糖酶开发了甘露四糖，以甘露糖 苷酶开发出了甘露寡糖等等，并有不少相关专利。美国Chem Gen公司已生产用于饲料添加剂的甘露聚糖酶，日本则已有以瓜胶甘露寡糖研制的功能食品。
       近年来，功能性寡糖开发已成为国际生物技术领域的重要课题和研究热点，功能性寡糖的开发依赖于新酶种、新菌种及新的酶工艺的应用，化学合成会慢慢淡出， 生物技术手段，其中包括生物制造及酶工程技术会变得越来越重要，而酶法合成、酶法降解等酶工程手段将是寡糖开发的重点。
       在国际上，寡糖产业已经发展成为一个重要的生物技术产业，市场化品种20多种，正在研发的品种有近百种，年产量十多万吨，并催生了300多亿美元的功能 食品市场及100多亿美元的功能饲料市场，而且每年仍以10％的速度增长。但年产量达几千吨和万吨以上的也只几个品种。日本目前寡糖年产量近4万吨，产量 最大的是异麦芽寡糖，超过1万吨，其次为果寡糖和半乳寡糖。欧洲产量最大的是菊苣制取的果寡糖，其次以乳糖为原料制取的半乳寡糖。
       我国开展功能性寡糖的研发已达十年之久，取得了不少研究和开发成果，目前能生产的主要产品有异麦芽寡糖、果寡糖、大豆寡糖、异麦芽酮糖、壳寡糖、甘露寡 糖、半乳寡糖、木寡糖、乳果寡糖和海藻糖等，其中异麦芽寡糖、大豆寡糖、果寡糖等已实现规模化生产；对几丁寡糖、褐藻寡糖、甘露寡糖、肝素寡糖等进行了抗 肿瘤、抗病毒、抑菌等功能的研究；对应用于寡糖开发和生产的几丁质酶、甘露聚糖酶、肝素酶、海藻多糖酶、唾液酸酶等，进行了从基因结构、纯化、特性到寡糖 生成的研究；开发了上十种有特殊功能的寡糖物质及寡糖的衍生物等，其中有些产品已进行中试研究。
       表1：我国主要研发机构 序号 研发机构 研究方向
       1 北京大学生物活性寡糖药物研究室 主要研究以细胞粘附的多糖受体为靶分子的免疫多糖和抗癌转移剂，以及新的糖化学合成的方法和策略的发展。生物活性寡糖(包括肿瘤相关寡糖抗原)的合成，生物活性寡糖(包括肿瘤相关寡糖抗原)的合成。
       2 江南大学生物工程学院 壳寡糖生产技术、甘露低聚糖
       3 中科院微生物研究所 利用微生物酶制备出肝素寡糖，其抗平滑肌增生活性为完整肝素的121%，而抗凝血活性仅为完整肝素的5%，基本消除了肝素作为 抗平滑肌增生药物时引起出血的副作用，使其成为最有前景的抗平滑肌增生药物，为临床上急需的抗平滑肌增生药物的开发奠定了基础。
        4 中科院大连化学物理所 开发了酶法降解制备壳寡糖的方法，所生产壳寡糖可明显抑制肿瘤细胞，而对正常细胞毒性较低，并发现壳寡糖可直接抑制肿瘤细胞的 繁殖，抑制肿瘤细胞DNA复制。证明壳寡糖确实具有很好的生物活性，具有开发为抗肿瘤药物的良好前景；壳寡糖作为植物抗性诱导剂的开发也走向产业化。 与 中科院微生物研究所开发了寡糖保健食品（甘露源）、寡糖农药（中科1号、中科3号及中科6号）等新产品，取得了卫生部、农业部等颁发的相关证书，获得了良 好的应用效果 5 浙江育英学院生物系 几丁质寡糖
       我国寡糖产品主要用于食品添加剂和功能性保健食品，在饲料、生物农药和药物上也有一些应用。2001年功能性寡糖总产量已增长到1.84万吨，年均增长 率超过28.2％，销售额约6.42亿元，年均增长29％。2002超过2万吨。应用寡糖产品开发的终端产品市场规模达100亿元以上。异麦芽寡糖是我国 目前寡糖产量最大的品种，1996年开始工业化生产，国内总生产能力估计可达7万吨左右，2001年总产量约1万吨，2003年1万多吨。大豆低聚糖的总 生产能力约1万吨，2001年大约生产2000吨，其中国内应用约1500吨，出口500吨。果寡糖总生产能力约6万吨，2001年大约生产6000吨。
       目前我国有一定规模的寡糖生产企业有20多家，其中异麦芽寡糖以山东环宇集团生产规模最大，销售最好，年销售额超过亿元。天菊集团的大豆低聚糖市场占有率很高，其大豆低聚糖的出口比重达40％以上。
       木寡糖广泛应用于食品、医药、保健、饮料、饲料等行业，市场前景极为广阔。据测算，国际市场年需求量6万吨，国内市场年需求量2万吨，而目前全球产量仅为3000吨，市场缺口很大。山东龙力生物科技有限公司的工业化生产技术填补了国内空白。
        几丁质寡糖在国外的研究已经非常深入，生产技术也比较成熟，可是在国内刚刚起步，发展比较缓慢。目前，国内该领域的生产企业比较少，国内市场主要还是依靠 进口。但是生产几丁质寡糖的几丁质酶的价格极为昂贵，如日本的chitinT-1几丁质酶市价为每50毫克2万日元。目前国内正在开发几丁质酶，成本可控 制在1克几丁质酶10多元人民币左右。
       表2：我国主要寡糖生产企业
      序号 寡糖 生产企业
     1 异麦芽寡糖 山东禹城环宇集团、山东天绿原、山东鲁洲食品、山东都庆股份、河南省中原康达、河南莲花英糖药业、杭州方大生化、新疆纵横 
     2 果寡糖 云南天元、江苏梁丰、广东江门量子高科、五粮液飞拓生物
     3 大豆寡糖 黑龙江天菊集团、东方天菊、北京陶正生物、山东山松生物、成都拓普生物、哈高科大豆公司
     4 木寡糖 山东龙力生物
     5 壳寡糖 济南海得贝、湖北裕峰生物、潍坊科海
     6 海藻糖 南宁中诺生物
     7 氨基寡糖素 北海国发海洋生物、大连凯飞
寡糖食品，独领风骚
        目前，寡糖主要应用在食品领域，全球功能食品市场总值超过400亿美元。如异麦芽寡糖具有促进双歧杆菌超强增殖、抗龋齿、消除疲劳、促进钙的吸收、增强机 体免疫力、润肠通便等生理功能。又具有低甜度、低热值、低粘度、保湿性、非发酵性、耐酸热性等特性，所以被广泛应用于各类保健品、饮品、奶制品、糖果和面 食等。不但改善了食品的味道和品质，更使产品具有了营养保健功能，提高了产品档次，增强了产品的市场竞争力。目前富含“双歧因子”的各类保健食品已被广大 消费者所接受，脑白金、乐百氏、三鹿、康师傅等品牌产品都添加有低聚异麦芽糖，低聚异麦芽糖在市场上供不应求。大豆低聚糖、果寡糖、木寡糖、甘露寡糖等也 大量应用于食品加工领域。
寡糖饲料，市场广阔
        饲料行业是寡糖应用近次于食品的一个行业，全球市场在100多亿美元。由于寡糖促进双歧杆菌超强增殖、促进钙的吸收、增强机体免疫力、润肠通便等生理功 能，能够促进动物的生长发育，因此被广泛用作饲料添加剂。而且寡聚糖无毒无副作用，对制粒、膨化、氧化和储运等恶劣环境条件都具有较高的耐受性。
        我们知道抗生素能促进动物的生长，抗生素添加剂广泛应用于饲料中。在改善动物生产性能方面，抗生素的效果是其他任何饲料添加剂无法比拟的，抗生素添加剂可 获得5-8倍的赢利。然而，大量长期在饲料中使用抗生素也确实产生了令人担忧的问题：一是耐药性问题；一是残留问题。抗生素的残留不仅影响畜产品的质量和 风味，也被认为是动物细菌耐药性向人类传递的重要途径。正因为此，欧洲委员会提议：禁止使用抗生素作为饲料生长添加剂。目前已被批准仍在使用的4类饲料促 生长添加剂（莫能菌素钠，盐霉素钠，阿维菌素和黄霉素）将在2006年1月前逐步退出饲料市场。这对寡糖的应用是一个重大利好，假设抗生素被禁用，寡糖可 部分代替饲料中的抗生素作为添加剂，这是一个巨大的市场。
        但寡糖作为饲料添加剂的缺点是成本较高，易吸湿，而且对动物又属非消化性寡糖类物质，因此在生产上易吸湿结块，添加过量时会引起腹泻。所以寡糖的应用还有待于进一步推广。
        寡糖药物，商机无限
        寡糖药物的研发是近年来开始的，但其市场不容忽视。有些寡糖可以作为药物开发的前体，目前正在研发单克隆抗体的寡糖抗原、抗感染、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、 抗风湿及抗排异的寡糖药物。目前正在进行临床试验的寡糖药物有靶向肺炎、腹泻致病菌的NEl530和NEl340，靶向幽门螺旋杆菌的NE0080，抗 HIV1病毒的寡糖衍生物以及抗肿瘤寡糖疫苗等。
          我国寡糖药物的研究还处于起步阶段，主要是北京大学药学院在从事寡糖药物的研究和开发，筛选出了两种结构明确、活性较强的抗癌转移寡糖；发现了一种具有良 好抑制白细胞-内皮细胞粘附活性、抗休克作用的寡糖PEG缀合物；筛选出具有明显抑制肿瘤血管生长活性的抗肿瘤化合物。但寡糖药物的产业化还有待时日。
寡糖农药，寡糖肥料引人注目
        寡糖农药具有环境相容性好（环境中易分解，无残留影响，对环境和生态平衡无不良影响）、超高效（一般每亩地用量为0.5-2.0克）、安全性好（以农副产 品为原料的纯生物制剂，安全无毒）、不会引起抗药性反应（诱导植物产生系统获得性免疫,即SAR反应）等优点。我国在寡糖农药的研发中取得了很多项成果， 如中科院成都生物所研制的防治小麦赤霉病的中科一号低聚寡糖农药、大连凯飞化学股份有限公司生产的以甲壳素为原料制成的防治三七病毒病的氨基寡糖素农药 等。
        此外寡糖还可用作肥料，如N-乙酰几丁寡糖和壳聚几丁寡糖具有抗菌、抑菌效果，用该类寡糖做的肥料不利于士壤中病菌和细菌的生长，从而有利于作物的生长发育。
       寡糖农药和寡糖肥料是最近几年才开始开发的寡糖产品，但这个产业的市场很大，市场的开拓呼唤更多的寡糖新产品。