第一節(jié)2009-2010年木糖醇行業(yè)技術(shù)趨勢
一、木糖醇生產(chǎn)技術(shù)新突破
2007年12月5日，“生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)木糖醇新工藝”通過了由中國科學(xué)院生命科學(xué)與生物技術(shù)局組織的專家鑒定。這一新工藝首次在年產(chǎn)千噸級規(guī)模的木糖醇中試生產(chǎn)得到應(yīng)用，其轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量和產(chǎn)率等主要指標(biāo)均達(dá)到較高水平。
生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)木糖醇新工藝有以下特點：一是原料利用率高?；瘜W(xué)法以純木糖為原料，玉米芯水解液中有30％以上的木糖在母液中無法利用；生物轉(zhuǎn)化法直接以玉米芯水解液為原料，并利用了廢木糖母液，使原料利用率有較大提高，并在提高原料利用率的同時減輕了環(huán)境污染。二是能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量更好?；瘜W(xué)法將玉米芯水解液濃縮、結(jié)晶得到木糖后重新溶解稀釋，加氫后再濃縮、結(jié)晶，能耗高。生物轉(zhuǎn)化法一次濃縮結(jié)晶得到木糖醇，降低了能耗。生物法避免了與金屬粉末催化劑的接觸，產(chǎn)品更適于作為食品；生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)又沒有發(fā)酵系統(tǒng)的培養(yǎng)基組分，產(chǎn)品質(zhì)量更好。三是生產(chǎn)設(shè)備簡單，操作簡便安全?；瘜W(xué)法需制氫，加氫在高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備要求高；發(fā)酵法主要設(shè)備是發(fā)酵罐，也較復(fù)雜；生物轉(zhuǎn)化法只用極少發(fā)酵罐，并且整個生物轉(zhuǎn)化過程是在常溫、常壓下進(jìn)行，并且無需無菌操作。與化學(xué)法或發(fā)酵法比較，操作更簡單、最安全。
新菌種的獲得和新工藝的建立，使生物法木糖醇獲得明顯競爭優(yōu)勢，可望成為今后木糖醇生產(chǎn)的主要方法。鑒定專家委員會認(rèn)為，該項成果首次在年產(chǎn)千噸級中試生產(chǎn)規(guī)模，用麥芽糖假絲酵母Xu316直接轉(zhuǎn)化玉米芯水解液和木糖廢母液生產(chǎn)出了純度99%以上的木糖醇，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量和產(chǎn)率等主要生產(chǎn)指標(biāo)達(dá)到較高的水平，菌體多次重復(fù)使用，工藝參數(shù)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化性能居國際領(lǐng)先水平。
新工藝將使木糖醇的生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，更多的糖尿病患者和消費者將能使用到木糖醇，工業(yè)化生產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。這一擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物研究成果為建立生物技術(shù)生產(chǎn)木糖醇新產(chǎn)業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)，推廣應(yīng)用后將使我國成為世界上第一個能大規(guī)模用生物技術(shù)生產(chǎn)木糖醇的國家。
二、木糖醇應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展
1、基因技術(shù)育種
在選育生產(chǎn)木糖醇的菌株時，研究者還應(yīng)用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)。釀酒酵母(S.cerevisiae)由于其自身的優(yōu)良性狀而一直廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，但其不能利用木糖。隨著酵母分子生物學(xué)技術(shù)的日趨完善及對木糖代謝途徑的認(rèn)識,近年來,構(gòu)建重組釀酒酵母菌株并進(jìn)行木糖醇發(fā)酵的研究已成為研究熱點。如Hallborn等報道他們獲得了釀酒酵母(S.cerevisiae)的重組體,包含從畢赤酵母中轉(zhuǎn)移的木糖醇還原酶XYL1基因,此基因在PGK啟動子下組成性表達(dá),使該菌株具有還原木糖生產(chǎn)木糖醇的能力,而且該菌株產(chǎn)生木糖醇脫氫酶的能力很低,幾乎比畢赤酵母低1000倍。這樣就獲得了木糖醇的高產(chǎn)菌株,近100%利用的木糖都可能轉(zhuǎn)化為木糖醇。
２、以葡萄糖為底物生產(chǎn)木糖醇
以木糖為原料生產(chǎn)木糖醇的微生物發(fā)酵法取得較大進(jìn)步,但底物來源受到限制。若能以來源廣泛、價格低廉的葡萄糖為底物發(fā)酵,必然會降低木糖醇的生產(chǎn)成本促進(jìn)其的大規(guī)模生產(chǎn)。但是在自然界中還沒有發(fā)現(xiàn)直接發(fā)酵葡萄糖生產(chǎn)木糖醇的微生物。有研究者嘗試了混合發(fā)酵法,它是利用三種具有不同代謝功能的微生物以葡萄糖為出發(fā)底物,分三步進(jìn)行發(fā)酵:第一步由D.hansenii發(fā)酵葡萄糖,產(chǎn)生D-阿拉伯糖醇;第二步由A.suboxydans將D-阿拉伯糖醇氧化為D-木酮糖;最后由C.guilliermondii將木酮糖被還原為木糖醇。經(jīng)過三步發(fā)酵,從葡萄糖到木糖醇的轉(zhuǎn)化率為11.6%,這種三步連續(xù)發(fā)酵法,每步作用需要25d,而且為了下一步發(fā)酵的順利進(jìn)行,必須經(jīng)過滅菌以及去除細(xì)胞等步驟,耗時長,產(chǎn)量低而副產(chǎn)品產(chǎn)量高,純化難度大。如何降低副產(chǎn)品產(chǎn)量以及降低純化難度已成為研究的熱點。
３、應(yīng)用細(xì)胞固定化及微膠囊技術(shù)
固定化發(fā)酵與游離發(fā)酵相比,具有以下的優(yōu)勢:可以重復(fù)使用,極大地提高了反應(yīng)效率;利于產(chǎn)品的分離、提純、后處理,一般相對較少的含有非需要物和菌體:一般做成球型顆粒或薄片狀,使產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝簡化,易于機械化和自動化,設(shè)備和器材也較簡單;細(xì)胞密度大,而且抗酸、堿溫度變化性能高、發(fā)酵性能穩(wěn)定,因而反應(yīng)速度加快,生產(chǎn)周期縮短;可以連續(xù)進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)過程容易控制。有研究者試圖將細(xì)胞固定化技術(shù)用于木糖醇的生產(chǎn)。通過采用細(xì)胞固定化技術(shù),?？梢允钩膳囵B(yǎng)變成連續(xù)培養(yǎng),同時由于細(xì)胞濃度較高,因而能在較長的工藝時間保持穩(wěn)定的活性,使供給細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)要比普通工藝少得多,并且由于轉(zhuǎn)化物的不斷排出,因而使細(xì)胞活性的調(diào)節(jié)、有毒物質(zhì)代謝產(chǎn)物的形成以及細(xì)胞活性的降低等類似問題都比懸浮細(xì)胞工藝更易解決。Roca等使用釀酒酵母的重組體進(jìn)行了固定化細(xì)胞生產(chǎn)木糖醇的實驗。他們以藻酸鈣作為載體,使用填充床生物反應(yīng)器所得到的最高發(fā)酵生產(chǎn)率是4.5g/(L•h)。但是有關(guān)細(xì)胞固定化生產(chǎn)木糖醇的報道還很少,這項研究還處于起步階段。
第二節(jié)2009-2010年木糖醇行業(yè)市場前景
一、醫(yī)療保健領(lǐng)域
最近國外又有研究稱，木糖醇具有出色的抑制白色念珠菌的效果，婦女經(jīng)?？诜捉榔⒑饶咎谴贾苿?，能大大降低霉菌性陰道炎的發(fā)生率。另據(jù)丹麥科學(xué)家?guī)啄甑呐R床研究證實，每天口服2~4克木糖醇能提高骨密度，從而對骨質(zhì)疏松癥有顯著預(yù)防作用。
總而言之，木糖醇新的保健醫(yī)療作用必將大大拓展其市場銷量。如今，國外已開發(fā)上市了木糖醇注射液、口服液以及作為助溶劑用于喹諾酮類抗菌劑的注射液等產(chǎn)品。其中最引人注目的新產(chǎn)品是美國一公司首創(chuàng)的兒童用木糖醇洗鼻劑XLEAR，該產(chǎn)品已獲美國FDA的上市許可證。
二、口香糖領(lǐng)域
1、傳統(tǒng)條裝口香糖受到?jīng)_擊
單就條裝產(chǎn)品來說，無論是好麗友的木糖醇3+和哇C+果味口香糖，還是樂天的木糖醇咖啡口香糖，都無法和箭牌的五大主力（綠箭、白箭、黃箭、勁浪和益達(dá)）正面沖突。像在石家莊這樣的城市，好麗友30%的份額幾乎全部來自于瓶裝木糖醇口香糖。兩家轉(zhuǎn)而將火力集中在瓶裝木糖醇上，實施單點突破，反而迫使益達(dá)被動跟隨。樂天率先將“木糖醇”概念引入口香糖市場，并把立體瓶裝作為木糖醇口香糖高端定位的附著物。
而好麗友31克隨身裝成功上市后，競品迅速跟進(jìn)，使得好麗友31克和61克兩種瓶型漸漸成為木糖醇口香糖的主流包裝，銷售情況也比樂天同時推出的108克大包裝好得多。益達(dá)、樂天居高不下的廣告和營銷推廣費用，引爆了消費者的木糖醇消費熱情，傳統(tǒng)條裝口香糖不斷受到木糖醇瓶型包裝的沖擊，一向在包裝上少有動作的箭牌這次也主動推出綠箭瓶裝口香糖來加強自己的守勢。
2、產(chǎn)品進(jìn)一步細(xì)分口味和功能仍是爭奪焦點
如果說綠箭改變了國人從不吃口香糖的習(xí)慣，那么木糖醇則將這種消費習(xí)慣由注重口味的多樣化轉(zhuǎn)向?qū)↓X防蛀等附加功能的追求。如上海的“新呼吸”以葉活素為賣點，訴求“清新肺部每一天”，目標(biāo)消費者定位為有吸煙習(xí)慣的人群，特別宣傳其產(chǎn)品所含葉活素能有效排出體內(nèi)尼古丁，緩解煙害；樂天木糖醇+2配方新加入海蘿膠和磷酸氫鈣兩種護(hù)齒成分；不凡帝范梅勒的貝潔，其草本清涼味有很濃的牙膏味，“草本牙衛(wèi)士”的標(biāo)語很顯然側(cè)重護(hù)齒功能；益達(dá)新增“潔白”木糖醇口香糖，在超市和高露潔牙膏搞聯(lián)合促銷，訴求“品嘗益達(dá)木糖醇口香糖，有刷牙后的感覺”。
口味上，“茶元素”開始蔓延口香糖，好麗友3+木糖醇口香糖就一直宣傳綠茶粉的清口作用，著魔干脆將餅干中剛剛興起的“茶多酚”概念直接引入，強調(diào)獨特的“茶多酚”+“木糖醇”配方。樂天66克瓶裝咖啡木糖醇把已在條裝口香糖中十分成熟的咖啡味加進(jìn)來，上市反映良好。不凡帝范梅勒的貝潔新增留蘭香口味粒裝木糖醇，其一直以來的品質(zhì)特色和價格使得在華東尤其是上海銷量比較穩(wěn)定，最近開始進(jìn)軍全國市場。略……
第三節(jié)2008-2009年世界木糖醇行業(yè)概況
迫于成本上漲壓力及原料木糖醇市場貨源的緊俏，全球木糖醇市場價格不斷上漲。而令人難以想像的是，這一持續(xù)上升的趨勢竟然受阻于生物乙醇燃料的增長。
受近年原油價格不斷上漲的影響，以美國為中心，作為替代能源的乙醇（酒精）產(chǎn)量驟增。這直接導(dǎo)致生產(chǎn)乙醇原料的玉米和玉米芯、甘蔗和甘蔗榨汁后的殘渣利用的增加。同樣的原因，生產(chǎn)木糖醇原料的玉米芯的供應(yīng)日益緊缺。中國產(chǎn)生的玉米芯的價格也已經(jīng)漲到傳統(tǒng)價格的兩倍以上，使以玉米為原料的木糖醇生產(chǎn)企業(yè)陷于生產(chǎn)成本和原料成本的雙重重壓之下。另一方面，某些口香糖生產(chǎn)商為了確?？谙闾鞘袌龅牟粩鄶U大，采取了確保原料供應(yīng)的大動作，這進(jìn)一步加重了貨源緊張的困難局面。部分中國木糖醇生產(chǎn)公司由于原料木糖的價格暴漲或者原料供應(yīng)困難而中止了生產(chǎn)，再加上對廢水進(jìn)行排污處理，使得產(chǎn)品價格出乎意料地頻繁上升，也使得生產(chǎn)企業(yè)很難保持正常生產(chǎn)。
在世界性玉米芯供應(yīng)困難的情況下，丹尼斯克公司的芬蘭考托卡工廠和美國托姆索工廠采用樹木廢料制成漿料生產(chǎn)木糖醇。澳大利亞生產(chǎn)木糖醇的蘭刺茵工廠已經(jīng)將確保原料列為優(yōu)先，確立了穩(wěn)定供給木糖醇的新體制。與此同時，正在接近滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)的中國工廠也正在增加木糖醇的產(chǎn)量。
第四節(jié) 2008-2009年世界木糖醇主要國家運行情況分析
一、美國
國內(nèi)木糖醇(Xylitol)的產(chǎn)品很多。從酸奶對糕點到口香糖。而美國都是用阿斯巴甜(Aspartame), 比如說美國大量飲用的diet飲料(Diet Coke 等等)。
美國木糖醇生產(chǎn)工藝：般商業(yè)木糖醇是樺木纖維經(jīng)過酸、高溫高壓、化學(xué)催化和一系列的分離和提純處理后生產(chǎn)而成，這一系列過程造價昂貴。因此，美國木糖醇必須進(jìn)口，大部分進(jìn)口來自自芬蘭和中國。
美國農(nóng)業(yè)部研究中心（ARS）工作人員Badal Saha及其合作者使用他們改良的細(xì)菌法——通過新陳代謝的力量來重組酵素組成部分中的Escherichia coli菌群結(jié)構(gòu)從而使它們能夠?qū)煞N主要的半纖維素糖——木荃糖和阿糖轉(zhuǎn)換成木糖醇。
在實驗室階段，這種細(xì)菌被放置于特殊的生物酵母內(nèi)，使用谷物纖維或其他半纖維物質(zhì)“湯”對他們進(jìn)行喂養(yǎng)，稍后從“湯”里提純出他們的排泄物便是純白晶瑩的木糖醇。
二、日本
日本木糖醇應(yīng)用領(lǐng)域擴大。
日本專家最新研究證實，孕婦從懷孕到產(chǎn)后如果經(jīng)常攝取木糖醇，就會降低孩子出生后受齲齒菌感染的幾率。
嬰兒感染齲齒菌的主要原因是，患齲齒的母親用自己嚼爛的食物喂孩子或與孩子共用餐具。此前，芬蘭專家研究認(rèn)為，母親在產(chǎn)后頭兩年每天咀嚼木糖醇口香糖，能明顯減少把齲齒菌傳染給嬰兒的危險。
三、韓國
韓國樂天和好麗友是木糖醇口香糖的主要生產(chǎn)商，木糖醇口香糖的生產(chǎn)是木糖醇的主要應(yīng)用之一，因此，韓國木糖醇有發(fā)展態(tài)勢很好的下游企業(yè)，其市場將能保持穩(wěn)定的發(fā)展。
第五節(jié) 2008-2009年世界木糖醇行業(yè)存在的問題
1、市場競爭加劇，行業(yè)壓力也隨之而來，原料供應(yīng)不穩(wěn)定，下游產(chǎn)品對木糖醇的要求越來越高。
2、木糖醇的市場開發(fā)，機遇與挑戰(zhàn)同時存在。一方面，木糖醇的功能和應(yīng)用已越來越被大家所了解和認(rèn)可；另一方面，木糖醇的開發(fā)研究，需要社會給予更大的支持。近年來，許多木糖醇企業(yè)對研究開發(fā)十分重視，如建立糖醇研究中心、科研機構(gòu)，大量引進(jìn)新技術(shù)與新工藝，進(jìn)行技術(shù)改造。
3、行業(yè)間合作越來越密切。近年來，各木糖醇生產(chǎn)企業(yè)廣泛開展技術(shù)合作，除互相交流外，還向有關(guān)專家進(jìn)行深入咨詢，加強各單位間的技術(shù)信息交流，取得了很好的效果。略……
第六節(jié) 2008-2009年木糖醇市場競爭現(xiàn)狀分析
膠母糖市場的競爭近幾年日趨白熱化，并且有向功能性膠母糖競爭的趨向。箭牌口香糖旗下的“五大金剛”綠箭、黃箭、白箭、益達(dá)、勁浪仍然躋身前十，并牢牢占據(jù)了前兩把交椅。箭牌今年也推出了咖啡味的口香糖來進(jìn)一步鞏固自己的地位。首先叫板箭牌一統(tǒng)天下的“樂天”雖然受到“益達(dá)”木糖醇的阻擊，但是在上海市場依然表現(xiàn)不俗，以22.3%的市場占有率列在第三位。好麗友是“木糖醇戰(zhàn)役”中又一個受益者，憑借木糖醇這一市場空隙成功晉級第四位。
我國木糖醇70％以上出口到了歐洲、美國、西班牙、日本等50多個國家和地區(qū)。我國的木糖醇(木糖)工業(yè)企業(yè)雖然規(guī)模都不大，但還是比較集中的，大多分布在河北、山東、河南等省。我國木糖醇產(chǎn)品應(yīng)用水平很低，有極大的潛在市場。我國木糖醇在食品、醫(yī)藥、輕化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，以上三項以較低的應(yīng)用水平預(yù)計，木糖醇的年需求量在2.5萬噸以上。
第七節(jié)2008-2009年木糖醇市場供給分析
我國木糖醇行業(yè)經(jīng)過了八十年代的大發(fā)展，到九十年代的大調(diào)整，生產(chǎn)廠家從最高峰時的30多家，目前調(diào)整到只有十幾家，而產(chǎn)量卻有很大提高， 2006年為3.4萬噸，2007年為4.5萬噸，2008年產(chǎn)量達(dá)5.0萬噸。其中產(chǎn)量較大的公司有：浙江開化華康藥業(yè)，該公司具有年產(chǎn)3萬噸木糖醇的生產(chǎn)能力，但實際產(chǎn)量不多，約在1萬噸左右；山東禹城福田藥業(yè)年產(chǎn)結(jié)晶木糖醇約1萬噸；山東金緣生物科技公司年產(chǎn)木糖醇約8000噸；河南湯陰豫鑫木糖醇有限公司年產(chǎn)木糖醇6000~7000噸；河北樂亭縣奧翔木糖醇公司年產(chǎn)6000噸木糖醇。
2006-2009年我國木糖醇產(chǎn)量統(tǒng)計及預(yù)測圖
隨著近年來木糖醇市場的急劇發(fā)展，國內(nèi)木糖醇又面臨新一輪的大發(fā)展。目前正在建設(shè)的木糖醇企業(yè)規(guī)模預(yù)計超過5萬噸。木糖醇的生產(chǎn)技術(shù)有了很大發(fā)展，除采用山梨醇行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)如：以上的高壓磁力攪拌加氫釜、甲醇裂解制氫工藝、高壓進(jìn)料與氫氣回收等加氫工藝外，共晶體木糖醇的研制成功、木糖與木糖醇母液中回收木糖/木糖醇技術(shù)以及衛(wèi)茅醇提取技術(shù)也研究成功。經(jīng)過多年的努力，每噸木糖醇的玉米芯消耗從原來的11噸左右，下降到8噸左右、蒸汽消耗也下降到20噸以下，生產(chǎn)成本有了較大的下降。略……
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