摘

 要 木糖醇作为一种五碳糖已广泛应用于各个领域。利用生物发酵生产木糖醇作为一

种新的发酵方式成为目前研究热点。本文较系统的阐述了在生物发酵生产过程中微生物菌种
的选育、玉米芯水解液的组成部分以及影响发酵过程一些重要因素，并分别介绍了各因素的
影响机理以及最适单因素发酵条件。

 

　　关键词

 木糖醇；工业发酵；玉米芯 

　　中图分类号：

TS245 文献标识码：A 文章编号：1671

—7597（2013）041-155-01 

　　

1 原料及菌种选择 

　　

1.1 生产原料

——首选玉米芯 

　　玉米芯中含有半纤维素，纤维素，和木质素三大组分，各自在所有还原糖中所占的比
例为

81.9%，7.7%，6.5%和 3.9%，因此可以利用半纤维素水解液在在酵母菌的发酵下将木

糖转化为木糖醇进行大规模生产。广义地从技术可能性来讲，只要含有多缩戊糖的植物，均
可以作为工业生产木糖醇的原料，这些植物主要包括玉米芯，甘蔗，麦秆和棉杆；但是玉
米芯的优越性在于它在所有农作物中戊糖含量最高，又因为我国作为农业大国，年产玉米
芯量大，原料丰富，由此可见玉米芯资源潜力巨大，工业生产时可大大降低生产成本极高
经济效益。

 

　　

1.2 菌种的选育

—丝孢酵母（Trischosporon coremiiforme）更适合玉米芯等含低碳的生

物转化

 

　　丝饱酵母属中的

Trischosporon coremiiforme 具有较强转化能力，与国际上有关木糖醇

的研究测出的转化率相比，丝孢酵母的转化率没有显著的差别，但是当底物为玉米芯，秸
秆等含碳较低的农作物时，丝孢酵母表现出更强的转化力，因而丝孢酵母更加适合于玉米
芯发酵。

 

　　

2 丝孢酵母发酵生产影响因素 

　　

2.1 半纤维素水解液的浓缩倍数的影响 

　　研究证明木糖的吸收量和木糖醇还原酶的活性大小与木糖醇的浓度大小成正比，假如
在实际生产中木糖的浓度超过

30%，此渗透压将会抑制与辅酶 NADPH 相关的木糖醇还原

酶的活力进而影响木糖醇的产生。

 

　　

2.2 发酵罐通气量的影响 

　　氧气是影响酵母菌利用木糖的一个重要因素。在实际生产过程中主要通过调节通气量和
搅拌速度来控制溶氧。通气是为了满足深层菌体的代谢需求，而搅拌（发酵罐转速）则是破
坏发酵过程中产生的气泡以增大菌体接触氧气的相对表面积，间接调节氧气含量，实验证
明在静止培养时酵母不能将木糖转化为木糖醇。

 

　　

2.3 发酵过程参数的优化 

　　在玉米芯生产木糖醇的工业化过程中，影响发酵效率较大的因素除上文提及到的浓缩
倍数之外，还包括碳源等的营养物质浓度。根据以往的研究将实验参数按照正交试验所选条
件范围的要求得出以下结论：对丝孢酵母发酵玉米芯制木糖醇的转化率有影响的相关因素
的作用大小顺序为：氮源质量浓度

>起始 pH>碳源质量浓度>接种量；而假丝酵母发酵的木

糖醇转化率影响顺序为起始

pH>接种量>氮源含量。因此在发酵过程中要对各个因素进行全

面考虑。

 

　　

2.3.1 碳源、氮源浓度影响 

　　营养物质（主要为碳源，氮源）不足会导致微生物所需要的能量成分缺乏，这时菌体
内的蛋白降解速率比在营养物质充足的情况下高了

7 倍，同时转录的 tRNA 也会随之减少，

DNA 复制的速率也会降低，菌体大量死亡，发酵生产就会被迫中止。因此要时刻记录碳源、
氮源的浓度。

 

　　

1）氮源。