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菊粉酶行业定义

菊粉酶是一种水解β-2, l - d -果聚糖糖糖苷键的水解酶。在自然界中，分泌菊粉酶的微生物分布极其广泛。不仅土壤中的众多微生物能够分泌这种酶，水体中的微生物也具备这种能力。更令人惊讶的是，动物消化道中的许多微生物也能产生菊粉酶。菊糖酶能在一定温度下将菊糖水解成果糖或低聚果糖。

菊粉最早从菊科植物中分离得到，并以此命名。菊糖是由具有呋喃构型的d -果糖通过β-2、L糖苷键脱水聚合而成的一种直链多糖，将一个葡萄糖残基（G）连接在果糖残基（F）的末端，便形成了最简单的一种果糖形式，缩写为gfn（edelman et al.， 1968）。此外，emst et al.（1995）报道菊糖还含有少量的另一种果聚糖，即末端不附着G的果聚糖。

菊粉，又称菊粉，来源于耶路撒冷洋蓟、菊苣等植物。它是一种功能性果聚糖，是水溶性最高的膳食纤维。菊粉，作为一种纯天然的功能性成分，已经在全球范围内获得了20多个国家的批准，并被允许作为营养补充剂使用。它在多个食品领域得到了广泛应用，包括乳制品、饮料、低脂低热量食品、烘焙食品以及保健食品。

菊粉酶行业分类及应用

菊粉酶有不同的分类方法。

菊粉酶在细胞内的分布主要有三种，分别位于细胞内部、细胞壁以及细胞外部，因此被人们称作胞内酶、细胞壁结合酶以及胞外酶。它们之间的比例受到多种因素的影响，包括菌株的特性、碳源类型、温度以及pH值（Ettalibi et al.，1990）。具体来说：

随着温度的升高，胞外酶的比例会有所降低，而胞内酶和细胞壁结合酶的比例则会相应增加。

当以菊粉或蔗糖作为碳源来培养微生物时，使用菊粉作为碳源时，细胞外精细酶的比例会高于使用蔗糖的情况，而对于其他两种酶，情况则相反。

胞外酶的主要合成者是真菌，而细胞壁结合酶则主要由酵母产生。

适宜的pH值能够增加细胞壁的通透性，这会导致胞外酶的比例增加，而胞内酶和细胞壁结合酶的比例降低。

根据菊粉酶作用于底物的方式或其切割果聚糖链的方式的差异，可以将其分为两类：一类是内切酶（EC 3.2.1.7），另一类是外切酶（EC 3.2.1.80）。I/s通常用来区分菊粉内切酶和外切酶，其中I为以菊粉为底物时的酶活性，s为以蔗糖为底物时的酶活性。一般认为外菊糖酶的i/s值低于内菊糖酶。菊粉酶可以水解菊粉得到高纯度的低聚果糖，这种低聚果糖通常是从真菌中分离出来的。外菊糖酶分布于细胞、细胞壁和细胞外，能水解菊糖获得高纯度果糖。

菊粉酶根据其来源可分为两大类：一类是来源于微生物的菊粉酶，称为微生物菊粉酶；另一类是来源于植物的菊粉酶，称为植物菊粉酶。

图表：菊粉酶行业分类

资料来源：智研瞻产业研究院整理

菊粉酶的来源非常广泛。在自然界中，不仅植物能够分泌菊粉酶，而且土壤、水体以及动物消化道中的各种微生物也能产生这种酶。来自微生物的菊粉酶种类繁多，具有良好的热稳定性，适合发酵生产。根据不完全的统计数据显示，能够产生菊粉酶的丝状真菌涵盖了17个以上的属和种，酵母则有20余种，细菌也有10余种。目前，众多研究人员仍在不断努力筛选新的产酶菌株，并对现有的菌株进行改造和优化，以期获得更高的酶活性以及良好的热稳定性。大多数微生物菊糖酶是外链菊糖酶，通常表现为转化酶活性。转化酶是一种将蔗糖水解成葡萄糖和果糖的酶，对葡萄糖没有影响。

1.利用菊糖酶生产高果糖糖浆，因其价格低廉、口感甘甜、口感清爽、渗透压高、保存效果好、热值低，不易引起龋齿，可供糖尿病患者使用，在美国、日本等发达国家的食品和制药行业得到广泛应用。20世纪70年代之后，各国开始重视使用菊粉作为原料来制备果糖，采用的方法包括酸水解和酶水解。尽管酸水解法的收率高，但它存在色素沉淀重、副产品多的问题，这导致果糖的分离和纯化过程变得相当困难。20世纪80年代，美国、法国和加拿大的研究人员开始研究利用菊粉酶生产果糖。工艺简单，转化率高，产品纯度高，果糖得率高。可直接利用菊粉酶生产超高果糖糖浆（uhfgs），这种糖浆的果糖含量超过90%。正是由于这种高含量的果糖以及其潜在的商业价值，丹麦、美国、法国、英国、加拿大等发达国家都在积极投入资源进行相关的研究。从这些国家的研究动态可以看出，菊粉酶在果糖和果葡糖浆的生产领域中展现出了巨大的开发潜力和应用价值。果糖是外菊糖酶的主要降解产物，果糖的比例很高。国内外对菊粉酶生产高果糖糖浆的研究较多，但国内对菊粉酶生产高果糖糖浆的研究尚处于起步阶段。

2.菊粉酶产生的低聚果糖是一种很好的双歧因子和水溶性膳食纤维，可以预防便秘，抑制肠道腐肉的形成，提高免疫力，改善脂质代谢，降低胆固醇，适合糖尿病患者。比利时Orafti公司投入了20亿比利时法郎，花费了几十年时间来种植菊花，并进一步开发生产了低聚果糖和菊糖，这两种产品分别被用作糖和油的替代品。同样，日本的明治果业也开始了大规模的生产工作。在中国，食品发酵研究所和上海医药工业研究所等机构已经成功地完成了试制，并且目前正在扩大试验的规模。用菊粉酶生产低聚果糖的工业方法是用内切菊粉酶水解菊粉。该产品以低聚果糖为主，纯度高，原料便宜。低聚果糖一直被视为食品原料，而不是食品添加剂。

3.利用菊粉酶生产酒精，国外有很多相关的研究。国外已有报道利用a-pergillusniger、K. fragilis或K. Margaritis对菊粉进行发酵生产酒精、曲霉。黑素的转化率在％ （v/v）以上，后两者几乎可以完全将菊粉发酵成酒精。在不添加其他营养物质的情况下，对菊芋粗提物进行发酵，发酵25小时酒精得率为87.8％。

4 .菊粉酶在其他应用领域中也展现出了广阔的前景。例如，它可以直接用于发酵菊粉，以制备多种产品，其中包括丙酮丁醇。丙酮丁醇在医学领域中被广泛应用于肾脏疾病的诊断以及血糖水平的控制。此外，值得一提的是，在1999年就已经开始了菊糖软糖的试验性制作。这意味着，通过直接利用菊粉酶发酵菊粉，以生产功能性食品和饲料添加剂，展现了巨大的生产潜力和广阔的开发前景。

图表：菊粉酶的应用

资料来源：智研瞻产业研究院整理

菊粉酶行业上中下游

在菊粉酶行业中，上游主要包括原材料的采购和生产，以及相关的研发和生产技术。这包括从菊粉等天然来源提取菊粉酶的原材料，以及研究和开发新的酶类生产技术和方法。

中游是指在菊粉酶生产过程中进行菊粉酶的生产和加工阶段。这包括酶的生产厂家和加工厂商，负责将原材料中提取的菊粉酶进行纯化、浓缩、精制等工艺处理，以获得高纯度的菊粉酶成品。

在菊粉酶行业中，下游主要指将菊粉酶作为食品添加剂应用于食品工业的阶段。这包括食品加工企业和食品制造商，使用菊粉酶来处理菊粉，从而改善食品的甜度、口感和质地。

资料来源：智研瞻产业研究院

菊粉酶行业市场规模和增长率

2017年：市场规模为约 1.2 亿元,增长率为约 5%。2018年：市场规模为约 2.4亿元,增长率为约 10%。2019年：市场规模为约 3.6 亿元,增长率为约 15%。2020年：市场规模为约 4.7 亿元,增长率为约 20%。2021年：市场规模为约 5.9亿元,增长率为约 25% 。

2018-2023年H1中国菊粉酶行业市场规模:

统计数据显示，2018年中国菊粉酶行业市场规模2.4亿元，2023年H1中国菊粉酶行业市场规模3.6亿元。2018-2023年H1中国菊粉酶行业市场规模如下：

图表：2018-2023年H1中国菊粉酶行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院

2023-2029年中国菊粉酶行业市场规模预测

预测，2029年中国菊粉酶行业市场规模13.7亿元。2023-2029年中国菊粉酶行业市场规模预测如下：

图表：2023-2029年中国菊粉酶行业市场规模预测

数据来源：智研瞻产业研究院

菊粉酶行业问题及建议

我国在菊粉酶的研究和应用中面临着一些主要困难：

1.产酶成本高，导致应用成本高：当前，产酶菌株的菊粉酶产量较低。这种情况直接导致应用成本的上升，从而限制了低聚果糖在食品工业和饲料工业中的广泛应用和发展。为了实现菊粉酶的更大规模应用，降低产酶成本和提高菊粉酶的产量成为亟待解决的问题。

2.菊粉酶酶活测定及酶活力单位定义不统一：在科研和实际应用中，准确地测定菊粉酶的活力和确定其酶活力单位对评估其效率和应用潜力至关重要。然而，目前在菊粉酶的活力测定方法以及酶活力单位的定义方面，仍存在许多争议和分歧，尚未达成统一共识。

这种不统一的现象导致了研究者之间的交流和沟通困难，阻碍了科研的进展和应用的拓展。

图表：菊粉酶行业问题

资料来源：智研瞻产业研究院整理

为了解决这一问题，亟待建立一个标准化、被广泛接受的菊粉酶活力测定方法和酶活力单位定义。这将有助于更准确地评估不同来源的菊粉酶的效能，推动其在食品、饲料等领域的应用，并促进相关领域的研究进展。总的来说，我国在菊粉酶的研究和应用上面临的挑战需要科研工作者和产业界共同努力，通过创新和标准化来推动菊粉酶领域的发展。