玉米芯里挖出的宝

玉米芯里挖出的宝

他通过多年努力，成功地将农业废料玉米芯制备成为极具经济价值的食品添加剂——低聚木糖。不但实现变废为宝，并且打破了国外企业对这项技术的垄断。他就是中国农业大学李里特教授。他的创新成果叫玉米芯酶法制备低聚木糖。

供稿|《创新改变生活》图书

李里特

变废为宝的玉米芯

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，应用现代生物技术，可以从玉米芯中取出高附加值的“宝贝”。

玉米棒子脱粒以后剩下的芯，在过去这个只能作为燃烧材料，农民烧炕或者是做饭燃烧。现在农民锅灶也改造了，炕也没有了，玉米芯做燃料也就下岗没用了。但玉米芯是一种非常可贵的资源，从中可以制备低聚木糖，从而提高附加值，避免资源浪费的同时又为我们创造了财富。

低聚木糖又叫木寡糖，是由 2～7个木糖分子结合而成。由于其具有极好的双岐杆菌增殖活性，每天只需摄入少量就有较明显的保健效果。而且，食用低聚木糖不会使血糖中的葡萄糖水平上升，所以在诸多功能性低聚糖中被学界公认为功能性最优，可广泛应用于食品、饮料、饲料、医药等领域中。

低聚木糖的以上功能在3个实验中得到证实，国外专家对50岁、40岁、30岁的人分别进行实验，一开始按照现有的饮食结构吃，测出肠道里的有益菌占8%～9%；然后在饮食中加低聚木糖，吃两周以后，有益菌在整个菌群里边所占的比例马上增长到37%。几周之后再停，停了以后继续观察，发现有益菌又下降到8%了。这个科学的实验证明，低聚木糖属于功能性糖。

有益长寿的低聚木糖

李里特为什么要研制低聚木糖？他发现，人的寿命是由人的各个器官细胞的寿命所决定的。为什么人的寿命最长是120年，而老鼠的寿命只有3年？现代科学发现，这与细胞受损以后自身的再生的次数有关。人的细胞也不是无限再生的，可能一辈子也只有50～70次的复制代谢。像老鼠就只有10次复制代谢。细胞受损后有修复能力，但每受损一次，修复能力就少一次。现代科学发现，肠内的微生态状况是让受损细胞产生毒素的一个根源。如何减少细胞受损的概率？如何减少肠内毒素？如何优化微生态状况？这成为李里特的研究目标。

微生物突然改变了食物结构以后，容易引起腐败菌，导致对人体有害的细菌大量生殖。原来对人体好的有益菌就会受到抑制，有害菌就会产生各种各样的毒素，进入到人的血液里，进而攻击人的各个器官、细胞或者是降低人体免疫力。

现在人们提倡健康的饮食方式，多吃膳食纤维即粗一点的食物，如全谷物食物，但吃的太粗又难以下咽。那怎么办呢？有一个很好的办法，就是将功能性糖类少量地添加到食物中，既不影响食物的口感，又能够在肠胃里增加有益菌的生殖，从而抑制毒素的产生。

现在的低聚糖种类有七八种之多，研究人员发现低聚木糖是其中效果最好的一种，每天吃0.7 g就能达到显著的效果，而要达到同样的效果，低聚麦芽糖要吃15 g。所以，低聚木糖现在被视作是最好的、应用起来较方便的一种功能性低聚糖。

日本进口玉米芯激发研究

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，可是几十年过去了，世界各国的科研机构几乎都以失败告终。

很多情况是，在实验中可以提取出少量低聚木糖，但是都无法进行产业化大规模生产。而在10多年前，李里特教授偶然听到的一个消息，让他下定决心也加入到这项极为艰难的研究中。“低聚木糖刚开发出来的时候，只有一个叫三得利的日本公司能产业化生产。实际上早在20世纪60年代，世界上很多研究室都在进行研究，解决选择这个微生物的酶，但直到1989年才解决了，而且是三得利公司独家生产。它既不发表论文也不申请专利，实施技术封锁，保持秘方，所以卖得很贵，1 t 即售48万元人民币。当时，山东好多地方都出口玉米芯到日本。”

回国以后，李里特就决心突破日本的技术封锁，拥有中国的低聚木糖技术和产业，让中国的玉米芯不再成为日本人生产低聚木糖的原料。

开启玉米芯宝藏的钥匙

制备低聚木糖的原理并不复杂，但是经历了几十年的努力，为何全世界只有一家公司解决了生产的问题，制备低聚木糖为何就这么困难呢？

制备低聚木糖的原料就是玉米芯的主要成分之一——半纤维素，它就像一条有木糖组成的项链，很难被降解。为了降解它，必须使用一种特殊的酶，这种酶可以像剪刀一样，把项链剪成一小段一小段的，也就是低聚木糖，所以酶是整个反应过程的关键所在。这个酶需要在微生物里边筛选，筛选的过程非常得难，另外它的专一性要好，要把这里边的半纤维素全部降解了，像水解一样，降解为木糖。

20世纪八九十年代，只有日本的三得利公司拥有这项技术，而且出于企业经营的需要，这项技术一直处于保密封锁的状态，那李里特是如何找到这种酶的呢？

为了找到合适的酶，李里特几百份几千份地寻找，不管自己到哪出差或开会，都会到地里或哪儿刨点玉米拿去做化验、实验。功夫不负有心人，几年时间过去，李里特终于发现了一个菌，在这方面的效果非常好，叫做SP86。

恰逢当时山东省有一个公司找李里特，这个公司在当地有玉米芯，正好要建一个厂，双方一拍即合，就开始了这个项目。

解决产业化的问题

李里特带领的团队经过多年的努力，终于找到了可以制备低聚木糖的酶。于此同时，企业的参与合作，又为这个项目的产业化创造了必要的条件。但是仍然有一个很大的问题摆在李里特面前，因为在实验室做实验往往是在一个极佳的环境内进行的，是不计成本的，而工业化大生产需要严格控制成本，要有稳定的产量和质量保证。也就是说，实验室成功距离产业化成功还有很长的距离。

一开始就遇到了产品出成品率低的问题。半纤维素很难降解，正因为降解不了它，就需要各种技术去诱导，把原来发现的酶提高了25倍以后，才投入生产，才有可能去应用。经过多年的努力，在李里特与山东龙力公司科技人员的共同努力下，建成了国内首家从酶制剂生产、酶反应、原料处理到低聚木糖的浓缩和精制的生产线，形成了年产低聚木糖10 000 t的工业化、规模化生产能力。玉米芯酶法制备低聚木糖项目最终成功实现产业化。

目前，龙力公司的低聚木糖制备技术已达到国际先进水平，而且其低聚木糖生产量已经超过日本三得利公司，成为世界上第一大低聚木糖生产商。多年的技术研发，使李里特多次获得省部级的各种奖项，特别是获得国家技术发明二等奖。随着技术的革新，生产低聚木糖后的玉米芯废渣，已经可以被再次利用进行其他产品的生产，形成了绿色循环的经济产业链。

专家点评

我发现有的企业，它对于某一产品的宣传还是很客观的，但是对一个消费者来说是不够的，比如说我们的益生元有多少种，每一种是怎么个情况，它的吸收利用率，它的作用及适宜范围等。很多我都不知道，因为没有企业来宣传。我觉得李教授的这个创新非常好，但是要加强宣传，注重宣传的方式方法。

（泰山天使创业基金合伙人 杨继）

前几年我们发改委的公共营养中心有几个单位，发动了一个全民性的活动，就是推动低聚糖类食品的行动。由于生活条件的改善，现在食物极大丰富， 但是我们国家的消费者普遍营养健康知识不足，再加上饮食习惯不科学，所以造成了很多问题。比如慢性疾病发展很快，肠胃道的问题也比较突出。所以发展低聚糖类和益生菌，可以很好地改善人体肠道，改善人体微生态的环境。

（国家发改委公众营养与发展中心 于小冬主任）