上世纪末,在中国的一次生物技术的高层论坛上,有位科学家预言:二十一世纪将是多糖的时代(其中包括微生物多糖、植物多糖和菌类多糖)。在过去二十多年中,对微生物多糖极其衍生物的鉴定、分类和商品化等方面已取得了长足的进展。各种新类型的微生物多糖胶的筛选正在世界范围内积极进行,一些来源于不同微生物的能产生某些特殊性质的新型微生物多糖胶也已不断问世,如结冷胶(GellanGum)、短梗霉多糖(Pullulan也称普鲁兰)等。然而黄原胶(XanthanGum)却是惟一已在食品、工业、医药、油田等许多行业中得到广泛应用的,具有重大商业价值的微生物多糖,国际上对于黄原胶的需求每年以7%~8%的速度逐年增加。特别是黏度高,品质好的产品,更是供不应求。国内黄原胶生产虽有每年数千吨的产量,但产品质量离国际市场要求尚有较大距离。
自1998年以来,国内连续上了十几家年产黄原胶300~3000吨规模的生产厂,由于产量的大幅增长,造成黄原胶价格的大幅下落。2000~2001年甚至跌到每吨3.2万元。正因为生产水平和产品质量的参差不齐。在严酷的市场面前,各生产厂面临着严峻的竞争,据不完全了解,因各种原因,目前能正常并满负荷生产的厂已不足半数。经济效益也出现分化,有的厂每年利税高达8000万元,有的厂却仅有微利,甚至亏损。 近年来,由于国际形势变化快,国内生产厂的分化等因素,黄原胶扩产势头受到遏制,但随着产品的进一步开发,需求却逐年上升,市场调节的结果必然导致价格的回升。国内市场和国际市场需求旺盛,产品供不应求,特别是优质黄原胶卖了好价钱! 主要存在问题及发展趋势
1、菌种
优良的菌种对于产品的得率和品质有着至关重要的影响。酶制剂行业就是一个典型的例子。曾几何时,国外大量高活力菌种的涌入,使国内从事酶制剂的生产及科技人员基本上"全军覆没"!随之而来的是全盘外资化。然而,酶的活力却出现了极大的提高,每克或每毫升的标准酶活由几百国际单位提高到几万、几十万国际单位!其水平的提高、成本的降低是毋容置疑的。
自1986年黄原胶的工业生产由山东发酵研究院在山东烟台试验成功以来,在山东已有几家成功的生产厂。期间,尽管对黄原胶的菌种做过不少工作,但尚无根本意义上的改变。鉴于此,我们进行了高产优质黄原胶菌种的选育,利用各种先进的生物学、物理、化学方法对菌种进行选育,并结合生产工艺的优化。经多年努力,目前已得到一株生产优质高粘度黄原胶的高产菌株,经连续摇瓶发酵,以淀粉或其他碳水化合物为碳源,发酵时间65~70小时,发酵平均得率大于3.5%,最高达4.0%以上;提取后,1%产品黏度大于1300mPa.s牞剪切值约为7.0(NDJ-1型旋转粘度计)。与美国Sigma公司试剂级黄原胶产品在同样条件下测定的指标相当。
采用基因技术改造植物、微生物,在当前的时代已不是尖端技术和高不可测,转基因动植物在农业生产上的应用和开发取得了突破性的进展,各国政府都将生物技术的投资重点转向农业。现已在成功地将抗病、抗虫、抗逆、产量、品质等基因转入水稻、烟草、棉花、玉米、马铃薯、大豆、小麦等农作物中,并稳定遗传,使其各方面的性能得到明显改善,大大提高了现代农业的技术含量和技术附加值。二十世纪80年代中期,美国批准第一种转基因作物进入大田试验以来,至今全球有5000个农作物得到批准。美国的60%的食品与转基因生物有关。当然,由于重组DNA技术有潜在的危险,因此,不论是何种基因,那类生物,只要是通过重组技术获得的转基因生物,都要接受安全性评价和监控。欧盟、澳大利亚、新西兰规定,在食品添加剂和香料中,转基因原料含量大于1%时必须标识。我国于1993年12月由国家科委颁发了《基因工程安全管理办法》、2001年5月由国务院颁发了《农业转基因生物安全管理条例》,对有关问题都作了详细的规定。
国外有报道,有人采用基因重组技术将黄原胶生产菌中的产胶基因进行测序、分离、筛选并表达,但尚未见到重组菌种用于工业化的报道。试想,如果能采用基因工程的手段将黄原胶生产菌种中的产胶基因分离出,再导入到新的完整的菌株中,使其具有双产胶基因或更多的产胶基因并稳定遗传,将会使黄原胶的产量成倍成数倍地增长!那将会为黄原胶的生产带来根本的革命!这并不是"天方夜谭",也许就在不久的明天,就会变成事实。
2.生产工艺及设备的自动控制
黄原胶属于典型的高黏物料,在生长前、中、后期需要不同的工艺条件,并需要供给大量的氧气,因此,对设备的控制要求极高。当工艺参数确定之后,需要在生产过程中精确地得到执行。对发酵、提取等工序的自动控制,特别是后提取工序进行全封闭、全自动控制,对降低消耗、安全、高效生产有极好的效果。对此,我们已进行了生产规模的使用,并取得了良好的效果,同时申报了专利。
3.黄原胶的深加工和二次开发
黄原胶是以淀粉为主要原料,经微生物发酵及一系列生化过程,最终得到的一种生物高聚物。其主要成分为葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。分子量达数百万。它具有突出的高黏性和水溶性,独特的流变学特性,优良的温度稳定性和pH稳定性,令人满意的兼容性。
黄原胶由于具有上述独特的优良性能,可广泛地用于食品及非食品工业。据国外报道,其应用覆盖面多达二十多个行业,数十种产品中。主要有:食品、石油、地矿、医药、轻纺、陶瓷、搪玻璃、印染、香料、化妆品、胶粘剂、造纸、建筑、重力选矿、湿法冶金、农药、消防、炸药、油漆、洗染、照相、录像带、墨水等。
目前黄原胶生产厂大多只生产黄原胶,或用其他几种水溶性胶与黄原胶做简单的复配,如冰激凌专用胶、火腿专用胶等。
根据作者20多年从事黄原胶的研究开发的经验,认为黄原胶的深加工和二次开发具有更高的经济效益!同时,随着黄原胶的进一步开发,对其性能提出了更高的要求,这可以将黄原胶进行化学改性和采用与其他添加剂复配等方式来解决。其次,我们为什么只生产用于食品、饮料、化妆品的添加剂辅料,而不生产具有鲜明特色的、创出自己的品牌的各种食品、饮料、化妆品呢?如果能用黄原胶进行深加工和二次开发,并生产出具有鲜明特色的、创出自己的品牌的各种食品、饮料、化妆品,将会比单卖黄原胶的经济效益提高十倍以上!
关于某些舆论对黄原胶产业化的看法
最近,在报纸、互联网上的不少文章对黄原胶的发展表示担忧,认为国内没有成熟可靠的技术,不具备与国外产品竞争的能力等。我认为虽有一定的道理,但也并不尽然。发展是硬道理。只有坚持不懈地对现有的生产工艺进行不断的摸索、试验、创新,对设备进行不断的更新、改造、创新,同时不断地总结提高,就能从"自然王国"到"必然王国",最终能够做到,按照应用开发的不同要求,设计、生产出具有不同结构、不同性能的黄原胶产品。
近期,由于黄原胶生产所表现出的旺盛的市场需求和巨大的利润空间,促使不少企业争上黄原胶项目,而且拟投资规模也越来越大。如果没有坚实的软、硬件技术和良好的人文、投资环境,只搞低水平重复生产,想把黄原胶项目搞好将是十分困难的!
国际上,从二十世纪60年代黄原胶问世以来,至今真正形成规模生产的也仅仅限于美国、法国、瑞士几家大公司。国内能站住脚、稳定发展的也不过3~5家。我认为,目前要上黄原胶,产品定位应在优质、高档、多品种上,启动规模500~1000吨为宜,技术依托应十分可靠,必须有规模生产成功经验的。
微生物多糖是我国新型生物技术产业中一个极有发展潜力的重要分支,面对国外的技术封锁及国外产品的强大压力,我们惟有团结一致,在技术和市场等方面取得共识,在现有的基础上,集中有志于黄原胶事业的、有丰富理论与实践经验的科技人员和企业家,加大投资力度和开发力度,调动各方面的积极因素,才能使黄原胶的产业化向更深更广阔的方向发展!
作者:刘清泉