应用微生物发酵生产木糖醇的研究进展
微生物产木糖醇的研究进展及应用前景分析
微生物产木糖醇的研究进展及应用前景分析发布时间：2023-05-16T08:22:15.985Z 来源：《新型城镇化》2023年9期作者：田强孟雯雯孔莉莉董睿谢秀云石娜娜贾海霞于华[导读] 目前，世界上对微生物发酵法生产木糖醇的研究很多，已取得不少成果，令人关注。
山东福田药业有限公司山东德州 251200摘要：目前，世界上对微生物发酵法生产木糖醇的研究很多，已取得不少成果，令人关注。
微生物发酵法不需要化学合成法所必需的高压高温反应条件，还可综合利用像树枝、落叶等大量未利用生物量资源，既解决了原料问题，还解决了环境问题，为木糖醇的生产开辟了新途径。
关键词：微生物发酵；木糖；木糖醇；阿拉伯糖；阿拉伯糖醇；工业生产中，生产木糖醇的原料主要是纸浆和玉米芯中所含有的多缩木糖（Xytan）成分，调制生产得到木糖，然后使用镍作催化剂，在氧化还原作用（加氢作用）下生产得到木糖醇制品。
关于木糖醇发酵生产法的研究目前世界已经有许多，在生产性和成本上比化学还原法，其优位性还不低。
1 从木糖开始的木糖醇生产1.1 可产生木糖醇的微生物众所周知，能资化（同化）木糖的酵母在特定的培养条件下，可以在培养基质中积累木糖醇代谢产物。
在有关发酵法生产木糖醇的研究中，这类酵母是最常利用的。
作为从木糖到产生木糖醇的酵母有假丝酵属、毕赤氏酵母菌属、德巴利氏酵母属等多种。
特别是热带假丝酵母等酵母大多产生木糖醇的能力高，收率（生成物质量/消耗基质质量）大约在70%~85%（如下页表1）。
另外，还发现了丝状菌、细菌肠杆菌科、肠杆菌属变种和纤维单胞菌菌属等，也能利用木糖转化生产木糖醇。
1.2 酵母生产木糖醇的机制（机理）假丝酵母菌属（Candida）的酵母通过如图1所示的代谢路线生产木糖醇。
木糖原料（基质）首先在木糖还原酶（XR）作用下还原成木糖醇。
然后在木糖醇脱氢酶作用下氧化生成D-木糖。
D-木糖磷酸化以后，通过戊糖磷酸代谢路线代谢。
相对于第一个反应的催化剂主要利用的辅酶NAD PH，第二个反应的催化剂XDH（木糖醇脱氢酶）是利用NAP+作为辅助酶发生作用的，XR是利用NAD PH和NADH两者而存在。
微生物法生产木糖醇的研究进展
摘 要： 木糖 醇是 一 种 重要 的食 品 添加 剂 ， 生物 发 酵生 产木 糖 醇 因其 生产 过程 具 有 良好 的社 会 经济 效 益 ， 微 因而 受到 广
成速率 提高近 ９ ％。 ０
在选择生产 术糖 醇的菌株时 ， 究者除采用 传统 研
方法 ，０世纪 ９ ２ ０年代构建 重组酵母 菌株 并进行 木糖 醇发酵的研 究已成 为热点 。
自然界 中能 利用木糖 的微 生物种类很 多 ， 包括 细 菌、 放线菌 、 霉菌以及 酵母 菌等。酵母转化木糖生产木 糖醇的性能 比较优越 Ｃ ｎ ｉａ ，ａｄｄ 属酵母转 化能力较强 ，
Ｓｚｋ 等 用 Ｐ Ｒ方法 将 Ｃ ｔｐｃｌｌＯ ０ １ ｕｕ ｉ Ｃ ・ ｏ ｉ ｉ Ｆ ６８的 Ｄ ｒ ａｓ 一
木糖还原酶基 因 ｘｒ ｙＡ转化 到受体菌 Ｅ・ｏｉ ０ ｃｌＭｌ ９中 ， Ｊ
重组 菌株 的木糖 还 原酶（ Ｒ 在 ６ Ｘ ） ０℃的稳定 性 比 Ｃ ・ ｔ ｐｃｌ Ｉ（０ １ ｒ ｉ ｉ Ｆ） ６ ８明显增强 。当木糖浓度为 ５ Ｌ 葡 ｏ ａｓ ０ ／， ｇ 萄糖浓度为 ５ ／ ， Ｌ时 生成 木糖醇 １．ｇＬ ｇ ３ 。 ３／
Ｓ ｎ ｎ ｉ ｓ ａｃ ｎｓｉ ｔ ｆＣ ｅ ｃ ｌＳ ｎ ｎ ｉ ７ ０ ０ Ｈｅ ａ Ｃｈ ｎ ； ． ｎ ｄｎ ｓ ａ ｎ ｅ ｒＤｉｅ ｓ ｎ ｒｌ ａ ｍｅ ｘ ａＲｅ ｅ ｒ ｈＩ ｔｔ ｅｏ ｈ ｍｉａ，ａ ｍｅ ｘａ４ ２ ０ ， ｎ ｎ， ｉ ａ ４Ｐｉｇ ｉｇ ｈ ｎＣｅ ｔ ｒ ｏ ｓ ａ ｅＣｏ ｔｏ ｕ ｆ
降低等类似 问题都 比悬浮细胞工艺更易解决 。 何嘉 波［分别用 卡拉胶 、 ２ ０ １ 明胶 、 乙烯 亚胺 、 聚 壳聚 糖、 戊二醛 、 乙烯醇 （ Ｖ 做 固定 载体 ， 聚 Ｐ Ａ） 研究 发现用 Ｐ Ａ作载体 ， 的转化率最高 ， Ｖ 木糖 进一步研究表明 ， ％～ ７ １ ０％浓 度下 Ｐ Ａ的成膜性 能 、 Ｖ 转化 率水平基 本相 当。 综合考虑载体强度及经济性 ， ８％为适宜浓度。 以 黄炜
纤维燃料乙醇生产中木糖发酵的研究进展
纤维燃料乙醇生产中木糖发酵的研究进展曹秀华;阮奇城;林海红;胡开辉;孙淑静;祁建民【摘要】木糖是木质纤维质水解产物中含量仅次于葡萄糖的单糖,由半纤维素水解生成.研究表明,将本质纤维素原料中的木糖发酵生成乙醇,可提高纤维燃料乙醇的转化效率25%左右.天然菌种在发酵过程中具有副产物多、乙醇得率低、易污染、耐乙醇能力差等缺点,难以工业化应用.近年来许多研究者构建了可以高效代谢五碳糖和六碳糖的基因重组菌.虽然这些重组菌株在木糖转化酒精方面均显示出良好的应用前景,但仍存在诸多问题.本文介绍了近年来代谢工程改造微生物菌种发酵木糖生产酒精的研究进展,以期为利用农作物秸秆转化燃料乙醇研究提供参考依据.【期刊名称】《中国麻业科学》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】5页(P166-169,182)【关键词】纤维燃料乙醇;木糖;发酵;代谢工程【作者】曹秀华;阮奇城;林海红;胡开辉;孙淑静;祁建民【作者单位】福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002;福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室,福州,350002【正文语种】中文【中图分类】TQ92农作物秸秆是一种具有多用途的可再生生物资源，也是地球上最丰富的有机物质之一。
我国是一个农业大国，农作物秸秆数量大、种类多、分布广，长期以来则作为主要燃料或废弃、焚烧。
严重污染了大气环境，制约了农村经济可持续性发展。
能源危机已迫在眉睫，开发可再生能源已成为我国必须面对的重要课题。
以淀粉类和糖类为原料生产燃料乙醇，考虑到粮食安全，已被叫停。
以农作物纤维素类生产燃料乙醇，适应我国国情发展方向。
木糖醇的发展与应用
木糖醇开展与应用摘要：木糖醇(Xylitol) , 又称为戊五醇, 是一种天然存在的五碳糖醇。
外观为白色结晶或结晶性粉末,味甜,无臭味,极易溶于水,微溶于乙醇和甲醇。
溶于水吸热 ,所以固体形式在口中会产生愉快的清凉感。
木糖醇是一种天然功能性甜味剂，它不仅甜度与蔗糖相近，而且还具有一定的生理活性作用；木糖醇是人体葡萄糖代谢过程中的正常中间产物，成年人每天正常代谢可产生木糖醇 5～15 g，在水果蔬菜中也有少量存在；作为填充型甜味剂的木糖醇以其高甜度、可赋予食品构造和体积、具有多种功能特性而被作为蔗糖最正确代用品广泛应用于各类无糖糖果、低能量食品的加工中。
一、中国木糖醇行业开展、木糖醇生产企业集群分析木糖醇的开发生产历史较早，芬兰、俄罗斯等欧洲国家拥有极其丰富的白桦树资源，因此成为木糖醇生产大国。
直至今日，这些国家仍沿用传统的桦木蒸煮法来生产木糖醇——用白桦木片经水蒸气蒸煮后得到粗糖液，再经精制即可得到结晶木糖醇产品。
我国生产木糖醇始于上世纪60年代末。
当时的轻工业部组织了一批专家攻关，并在河北保定市化工二厂顺利建成一条以玉米芯为起始原料，经酸解、水提取、精制等工序最后得到结晶木糖醇的生产线，年产木糖醇300吨。
1978年后，随着木糖醇提取工艺的成熟，广东、福建、河北、浙江、山东先后建成多家以玉米芯为起始原料的木糖醇生产企业。
此时，由于国际市场上木糖醇需求量剧增，我国木糖醇产品便挟本钱优势大举进入国际市场，向芬兰、俄罗斯等传统木糖醇生产大国发起挑战。
至2003年末，我国木糖醇总产量已达万吨，全国木糖醇生产厂家多达五六十家，内销仅是总产量的10%左右，其余的90%出口至欧美和日本市场，当时出口价保持在每吨万元。
出口的热销与木糖醇零售价较高有关。
国外每公斤木糖醇的售价为35~40元人民币，这对经济富裕的欧美消费者来说并不算贵。
然而，对我国广阔工薪阶层来说，这一价位却太贵了，因为白糖的每公斤的价格仅为4元人民币，故高昂的零售价限制了木糖醇在国内市场销量的扩大。
生物法制备木糖醇的研究进展
生物法制备木糖醇的研究进展杨波;许韦;贾东旭;金利群【摘要】木糖醇是一种存在于自然的五碳糖醇,在医药、食品和化工等领域具有广泛应用.目前,工业上制备木糖醇的方法主要是化学加氢法,生物法制备木糖醇具有反应条件温和、环境污染小等优势,已经受到了广泛的关注.对微生物发酵法和酶催化法制备木糖醇以及制备过程中所涉及到的一些方法进行了综述,并对未来在提高木糖醇产量方面的一些着手点进行展望.【期刊名称】《发酵科技通讯》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】6页(P113-117,120)【关键词】木糖醇;生物法;木糖还原酶【作者】杨波;许韦;贾东旭;金利群【作者单位】浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】TS245.8木糖醇是一种天然存在的五碳糖醇(分子式C5H12O5，相对分子质量152.15)，广泛存在于草莓、李子和梨等水果中，但是含量较低[1].2004年，木糖醇被美国能源部门列为12种最重要的来源于生物质的基础化学物质之一.木糖醇广泛应用于食品、医学和化工等领域.木糖醇的甜度与蔗糖相当，但其口感清凉，且不会引起龋齿，可用于制作口香糖[2-4].木糖醇作为一种功能性甜味剂，能够参与人体的糖代谢，无需胰岛素的促进，也能透过细胞膜，为人体吸收利用.有学者通过临床研究发现静脉注射木糖醇不会引起血糖值升高，却可以刺激胰岛素的分泌[5].木糖醇具有五个羟基，因此可以代替甘油和食用油制备合成油漆的重要原料——醇酸树脂.木糖醇还可以与牙膏中的氟化物和中草药混合使用，起到预防龋齿及保护牙龈的作用.目前，木糖醇的生产方法主要有固液萃取法、化学加氢法及生物法.由于天然果蔬中的木糖醇含量较低，因此利用固液萃取法生产木糖醇困难且不经济，目前已很少被采用.化学加氢法是目前工业上制备木糖醇最常用的方法，但是这种方法需要在苛刻的条件下对纯木糖进行化学加氢，且得率仅有50%～60%[6-7].在整个制备过程中需要进行多步分离纯化，大大地增加了生产成本.而生物法具有反应条件温和、对环境无污染和无需多步分离纯化等优点，具有良好的应用前景，目前已经受到广泛的关注.生物法又可分为微生物发酵法及酶催化法：微生物发酵法主要是利用微生物在一定的条件下代谢底物生成产物的方法；酶催化法即利用木糖还原酶直接将木糖转化为木糖醇.目前的研究主要集中在微生物发酵法，通过优化发酵过程来提高木糖醇产量的方法主要可以概括为以下三点.1.1 通过优化发酵培养基提高木糖醇的产量培养基的成份对菌体的生长及代谢具有重要影响，Ling等[8]以玉米芯半纤维素水解液为底物，以Candida tropicalis HDY-02为生产菌株，利用PB实验设计法筛选出重要变量KH2PO4、酵母粉、(NH4)2SO4和MgSO4·7H2O，再通过中心组合设计法(CCD)确定重要变量的最佳水平.结果表明：酵母粉和MgSO4·7H2O对木糖醇产量影响较大，优化后的培养基成份为5 g/L (NH4)2SO4，1.3 g/LKH2PO4，4.6 g/L酵母粉和0.6 g/L MgSO4·7H2O.在该条件下，连续补料的分批发酵可产生58 g/L的木糖醇，木糖转化率为73%.辅助底物的添加可以实现菌体生长发酵过程中辅酶NAD(P)H的再生，但是不同辅助底物对于菌体代谢生成产物的促进作用是不一样的，因此，Hernández-Pérez 等[9]分别研究麦芽糖、蔗糖和纤维二糖作为辅助底物对Candida guilliermondii FTI 20037产木糖醇的影响.结果表明：补充蔗糖(10 g/L)会使木糖的吸收率(1.11 g/(L·h))、木糖醇的终质量浓度(36.11 g/L)及时空产率(0.75 g/(L·h))分别增加8.88%，12.88%和8.69%.发酵过程中，底物或产物的浓度过高会对生产菌株产生抑制作用，因此，将发酵液中的底物或产物浓度控制在合适的范围内对提高菌株的发酵性能至关重要.Kim等[10]利用Candida tropicalis ATCC 13803，研究木糖和木糖醇浓度对木糖醇产率的影响，最终发现，培养基中木糖质量浓度为100 g/L，木糖与木糖醇的总质量浓度少于200 g/L为最适条件，木糖醇的质量浓度达到187 g/L，产率为75%，时空产率为3.9 g/(L·h).细胞循环发酵也是防止底物或产物抑制的一种有效方法，由于其具备高的细胞浓度，可以缩短发酵时间，提高底物消耗速率.Kwon等[11]设计了一种带有吸入压力和空气喷射功能的浸没式膜生物反应器，以C. tropicalis KCTC 10457为菌种进行细胞循环培养.在每一批细胞发酵中，产生的平均木糖醇质量浓度及时空产率分别为180 g/L，8.5 g/(L·h).1.2 通过优化发酵条件提高木糖醇的产量初始pH、温度等发酵条件对菌体的生长代谢具有重要影响.Srivani等[12]对Candida parapsilosis NCIM-3323发酵生产木糖醇的初始pH、温度进行了优化.结果表明：在初始pH 3.5，温度30 ℃条件下，以60 g/L的木糖作为底物，木糖醇的产率及时空产率达到最优，分别为46.9%，0.7 g/(L·h).溶氧也是菌株发酵生产木糖醇的一个关键因素，由于菌株的最大生长速率与木糖醇的积累不在同一溶氧水平，因此，Li等[13]以C. tropicalis作为生产菌株，采用两步补料分批发酵的方法，通过改变通气速率将发酵分为通气阶段和微通气阶段，初始木糖质量浓度为80 g/L，培养120 h，最终获得96.5 g/L的木糖醇，产率及时空产率分别达83%，1.01 g/(L·h)，分别比补料分批发酵过程提高12.16%和65.57%.1.3 通过野生菌代谢过程改造提高木糖醇的产量然而，仅仅通过传统的微生物发酵法还远远满足不了工业化需求，近几年，随着分子生物学的飞速发展，利用代谢工程的手段改造野生菌，构建更加高效制备木糖醇的工程菌已经成为了国内外学者研究的热点.木糖在微生物体内的代谢路径主要有两条：一条是木糖在木糖异构酶的作用下生成木酮糖，木酮糖在木酮糖激酶的作用下生成木酮糖-5-磷酸，最后进入磷酸戊糖途径；另一条是木糖由NAD(P)H依赖型的木糖还原酶(xylose reductase，XR)还原为木糖醇，木糖醇通过NAD+依赖型的木糖醇脱氢酶(XDH)氧化为木酮糖，最终进入磷酸戊糖途径.第一条路径主要存在于细菌当中，第二条路径一般存在于丝状真菌及酵母中.木糖的代谢路径为目前文献中所报道的通过代谢工程改造来提高木糖醇产量的方法主要可以概括为改造木糖的转运系统和改造木糖醇的代谢路径.1.3.1 改造木糖的转运系统提高木糖在微生物体内的转运速度对提高木糖醇生产效率至关重要，为了促进木糖的吸收，Zhang等[14]分别将Kluyveromyces marxianus水-甘油跨膜运输通道蛋白基因(KmFPS1)，Candida intermedia葡萄糖/木糖诱导基因(CiGXF1)或葡萄糖/木糖同向转运基因(CiGXS1)导入到K. marxianus YZJ017中进行过表达.结果表明：在42 ℃条件下，带有CiGXF1基因的YZJ074利用99.55 g/L的木糖产生99.29 g/L的木糖醇，时空产率高达4.14 g/(L·h).通过重复补加未经灭菌的底物进行分批发酵，YZJ074可以产生312.05 g/L的木糖醇.为了进一步提高木糖转运蛋白的活性，Wang等[15]将来源于Meyerozyma guilliermondii的转运基因Mgt05196p导入到Saccharomyces cerevisiae进行表达，并对Mgt05196p的蛋白结构及基因序列进行分析，通过定点突变的方式确定其关键氨基酸残基.最终发现，F432A及N360S突变体能够提高Mgt05196p的木糖转运活性.1.3.2 改造木糖醇的代谢路径在丝状真菌及酵母中，木糖经木糖还原酶(XR)转化为木糖醇，但是木糖醇脱氢酶(XDH)会继续将木糖醇转化为木酮糖，这就严重阻碍了木糖醇的大量积累，因此，Ko等[16]将Candida tropical中编码木糖醇脱氢酶(XDH)的基因XYL2破坏，使木糖醇脱氢酶(XDH)的活性丧失，从而提高木糖醇的产量.结果表明：突变株BSXDH-3以50 g/L的D-木糖为底物，15 g/L的甘油为辅助底物，培养16 h，木糖醇的终质量浓度达到48.6 g/L，时空产率为3.23 g/(L·h)，转化率高达98%.Mahmud等[17]通过在Aspergillus oryzae中编码木糖醇脱氢酶的xdhA基因中插入选择性标记基因pyrG，降低木糖醇脱氢酶的活性，筛选出突变菌株xdhA2-1，最终，此突变菌株可产生16.6 g/L的木糖醇，木糖醇的产率及时空产率分别为43%，0.248 g/(L·h)，均高于原始菌株.酶催化法是一种新兴的方法，此过程简单、易行，是一种非常具有工业前景的木糖醇制备方法.2.1 木糖还原酶的基本特性木糖还原酶(XR)是木糖代谢过程中的关键酶，它负责将木糖转化为木糖醇，主要存在于丝状真菌和酵母中.木糖还原酶属于氧化还原酶，只有在辅酶的参与下才能起作用，就目前所发现的木糖还原酶而言，大多数均是辅酶NADPH依赖型，如来源于Candida tropicals[18]，Talaromyces emersonii[19]和Pichia stipitis[20]等的木糖还原酶；少部分是辅酶NADH依赖型，如来源于Candida parapsilosis[21]的木糖还原酶；还有个别是双辅酶依赖型，如来源于Candidatenuis[22]和Candida intermedia[23]的木糖还原酶.木糖还原酶普遍存在专一性差的特点，能够将多种糖转化为相应的糖醇，这给木糖醇的分离纯化带来了很大的困难，此外，在催化木糖制备木糖醇的过程中需要额外添加价格昂贵的辅酶NAD(P)H来提供还原力，这些因素很大地制约了酶催化法的工业化发展.分子改造是提高酶专一性的一种手段，Su等[24]通过对来源于Neurospora crassa的木糖还原酶进行定点突变，获得的突变体VMCQIRTT对阿拉伯糖的活性较突变前的酶降低了73.5%，从而提高了其对木糖的专一性.Rafiqul等[25]考察了反应时间、温度、pH、木糖浓度、NADPH浓度、酶添加量以及转速等因子对来源于C. tropicalis的木糖还原酶催化木屑半纤维素水解液制备木糖醇的影响.最终，以18.8 g/L的木糖作为底物，木糖醇的产率仅为56%.为了减少辅酶NAD(P)H的添加量，构建高效的辅酶再生体系至关重要，Branco等[26]将甘蔗渣经弱酸水解获得含有18 g/L木糖和6 g/L葡萄糖的半纤维素水解液，通过来源于Candida guilliermondii FTI 20037木糖还原酶(XR)与葡萄糖脱氢酶(GDH)偶联催化含木糖的半纤维素水解液制备木糖醇，最终转化效率可达100%.Nidetzky等[27]利用来自Candida tenuis的NADH依赖型的木糖还原酶(XR)与来自Bacillus cereus的葡萄糖脱氢酶(GDH)相偶联，并通过构建动力学模型对反应过程进行优化，最终，以300 g/L的木糖作为底物，获得96%的木糖醇产率及80 g/(L·d)的时空产率.2.2 重组木糖还原酶的构建及在制备木糖醇中的应用然而，仅仅通过简单的酶催化条件的优化来制备木糖醇，其产量还无法达到理想的要求，利用基因工程的手段构建更加高效制备木糖醇的重组木糖还原酶工程菌已经受到了广泛的关注.目前，这种方法主要集中于强化木糖还原酶基因的表达.影响木糖还原酶基因表达的因素主要为还原酶的合成速度和木糖还原酶的表达宿主.2.2.1 木糖还原酶的合成速度酶的可溶性表达量大小决定了其活性的高低，酶的合成速度过快，则会导致其折叠错误，形成大量的包涵体，最终导致木糖还原酶的活性降低，为了解决这个问题，Su等[28]考察了不同启动子对来源于Neurospora crassa木糖还原酶表达的影响，最终发现，Trc启动子能够使木糖还原酶的翻译起始速率处于相对较低的水平，在相对较高的温度下诱导表达，几乎没有形成包涵体，从而很大程度上提高了木糖还原酶的活性.降低诱导温度也可以减少木糖还原酶的合成速度，但是过低的诱导温度会增加能源的消耗，同时也会使木糖还原酶的表达量降低.2.2.2 木糖还原酶的表达宿主木糖还原酶的原宿主与表达宿主的内环境不同，也不利于酶的表达.因此，Jeon等[29]将Neurospora crassa中的木糖还原酶基因(NcXR)导入到C. tropicalis中，但由于NcXR在C. tropicalis中因密码子的偏爱性不同而不能够表达.因此，将NcXR的氨基酸序列以偏好于C. tropicalis的密码子翻译为新的基因序列.最终利用经密码子优化过的重组菌株LNG2转化木糖制备木糖醇，转化率高达96%，时空产率为1.44 g/(L·h)，分别比对应的亲本菌株BSXDH-3提高62%和73%.由于木糖还原酶大多来源于酵母，因此目前关于重组木糖还原酶工程菌的研究大多以酵母为宿主，Govinden等[30]从Pichia stipitis和Candida shehatae中分离的木糖还原酶基因(XYL1)，在启动子ADH2和终止子PGK1的控制下克隆进YEp载体，然后通过电转的方式将其转入Saccharomyces cerevisiae Y294中.Pratter 等[31]将来自Candida tenuis的木糖还原酶基因(CtXR)导入到Saccharomyces cerevisiae中，最终，利用重组菌转化40 g/L的木糖，木糖醇的产率高达100%.酵母培养条件普通，可以大规模生产，同时具有一定的翻译后加工能力，对外源蛋白质进行一定的折叠加工和糖基化修饰，特别适用于真核基因的表达.大肠杆菌也是构建基因工程菌的常用宿主，具有繁殖速度快、基因操作简单、培养成本低和表达量高等优点，Woodyer等[32]从Neurospora crassa全基因组序列中确定出木糖还原酶基因，将其转入到Escherichia coli中进行表达，并以His6标记融合进行高收率纯化.然而由于木糖还原酶一般来源于真核生物，而大肠杆菌属于原核生物，真核生物与原核生物内环境差距较大，蛋白修饰不同，不利于木糖还原酶基因的表达.Suzuki等[33]将来自Candida tropical IFO 0618的木糖还原酶基因(xyrA)转入到E. coil中，最终将50 g/L的木糖和5 g/L的葡萄糖加入到经IPTG诱导过的细胞中，培养20 h，木糖醇的产量仅有13.3 g/L.2.3 固定化木糖还原酶在制备木糖醇中的应用固定化酶较游离酶有很多优势，如提高酶的稳定性、提高酶的重复利用性等，但是选择合适方法是固定化成功的关键.Su等[34]通过比较海藻酸钙凝胶包埋法、海藻酸/壳聚糖包埋法、壳聚糖-戊二醛交联法及聚丙烯酰胺凝胶包埋法对木糖还原酶活性的影响，选择了壳聚糖-戊二醛交联法固定化来源于Candida tropical的木糖还原酶，并比较了固定化酶与游离酶的性质，最终发现，固定化酶在反应7个批次后，残余酶活仍保持在40%，固定化酶对于木糖的亲和力及催化效率均高于游离酶.目前，大规模工业化生产木糖醇仍然还依赖于化学加氢法，生物法要想取代化学法仍然还有许多困难需要克服.笔者主要总结了目前在生物法制备木糖醇过程中提高木糖醇产量的常用方法，包括发酵过程条件的优化，通过代谢工程技术改造木糖醇生产菌株，通过基因工程手段强化木糖还原酶的表达等.尽管这些方法已经取得了很大的突破，但是生物法制备木糖醇的工业化前景依然不容乐观.接下来的研究可以从以下几方面入手：1) 通过基因挖掘的方法筛选具有较高活性的木糖还原酶，建立高效的辅酶再生体系，建立高效的高通量筛选法，通过易错PCR、定点突变和饱和突变等手段对木糖还原酶进行分子改造，提高其底物上载量，使其更能满足工业化的需求；2) 由于木糖还原酶普遍存在专一性差的特性，容易将半纤维素水解液中的阿拉伯糖转化为阿拉伯糖醇，而阿拉伯糖醇与木糖醇是同分异构体，性质极为相似，这给后续的分离纯化带来了很大的困难，因此筛选高专一性的木糖还原酶显得尤为重要，也可以通过分子改造技术提高其底物特异性；3) 由于工业上制备木糖醇均以半纤维水解液作为底物，而半纤维素水解液中存在糠醛、乙酸等杂质，对菌体的生长及木糖还原酶的活性具有很大的负面影响，因此可以通过基因工程的手段提高菌体及酶对底物及杂质的耐受性.【相关文献】[1] MURTHY G, SRIDHAR S, SHYAMSUNDER M, et al. 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张玉震 微生物发酵生产醇类产品
微生物发酵生产醇类产品关键词发酵产品乙醇甲醇甘油木糖醇肌醇微生物发酵在白然界具有普遍性，凡是有微生物存在的地方，特别是潮湿厌氧环境条件下细胞微生物的生命活动就显示其发酵功能和活力。
也就是说，人们通常所讲的发酵是指在厌氧条件下的糖酵解作用。
利用这条发酵途径在人工控制下有可能获得各种不同的中问代谢产物，如醇类产品是其中之一。
因此，微生物发酵工程实质上是在人工控制条件下对微生物(通常为厌氧代谢)最有效的利用，或者说，是对微生物代谢产物的利用和开发.微生物发酵有其传统的历史，在人类日常生活中与之密切相关，如酱油、醋、腐乳以发酵食品和某些饮料等等。
而现代生物技术与发酵工业的有机结合，将对微生物发酵工业的展起着巨大的推动作用。
现着重介绍微生物发酵生产醇类产品的研究进展。
发酵生产乙醇和甲醇微生物发酵生产的乙醇、甲醇已在工业、能源、农业、医药等方面得到广泛应用，把它作为新一代绿色能源的开发已成为全世界所关注的课题，特别是利用工农业废弃有机物发酵生产乙醇也是当今环保产业—新能源开发的重要研究课题。
微生物如藻类生产燃料用乙醇已占全世界液体燃料产量的10%。
我国乙醇发酵生产有悠久历史，有发展之势。
1995年乙醇总产量330万吨，到2000年将突破450万吨。
近年广西柳州一家公司以木薯代粮生产酒精，为节约用粮做出重要贡献。
河南一家高新技术开发区正在建设年产3万吨的特级乙醇生产基地。
为提高酒精产率生物技术得到运用，在广西，采用固定化酵母生产酒精，以木薯淀粉为原料的出酒率为52%一55 %(提高2% )，采用固定化酵母生产乙醇工艺，1年仍保持生产菌的活性。
也有报道，采用运动发酵单胞菌(Zymomoruz.s mobale)固定化技术生产酒精优于酵母;如果将酵母与纤维二糖酶共固定化，则可提高纤维二糖基质转化为乙醇的效率f }l混合培养方法提高酒精产量也有所应用，如利用葡萄糖的菌株与利用木糖(主要指半纤维素类)的菌株混合发酵生产乙醇的产量提高30%一38%，而单一菌株的产量只有10%，最高也只有30% } }}。
发酵法生产木糖醇中重要中间产物的发酵条件的研究的开题报告
发酵法生产木糖醇中重要中间产物的发酵条件的研究的开
题报告
一、研究背景
木糖醇是一种重要的生物基化学品，具有广泛的应用价值。
目前，主要的木糖醇生产方式有化学法和生物法。
其中，采用发酵法生产木糖醇不仅可以利用廉价的生物
质资源，而且还能减少对环境的污染，具有重要的经济和环境意义。
发酵法生产木糖
醇的过程中，中间产物的生成速率和产量是影响木糖醇产率的重要因素之一。
因此，
研究发酵法生产木糖醇中的中间产物的发酵条件对于提高木糖醇产率具有重要意义。
二、研究内容和方法
本研究将以发酵法生产木糖醇为基础，以木糖醇的中间产物为研究对象，从发酵条件中间产物的生成速率和产量入手，探究中间产物的产生机理，并对发酵条件进行
优化。
具体研究内容和方法如下：
1.选择适宜的微生物菌种，进行生物发酵实验，验证中间产物的生成情况。
2.通过反应动力学分析，研究发酵过程中中间产物的生成机理。
3.探究酵母菌在不同发酵条件下中间产物的变化规律，比较不同发酵条件下中间产物的产量差异。
4.在温度、pH值、氧气等因素上进行优化实验，选取最优发酵条件，使中间产
物的产率最大化。
5.对研究结果进行分析和总结，并提出进一步的研究方向和建议。
三、研究意义和预期结果
本研究将有助于深入探究发酵法生产木糖醇的机制和产业化技术的优化，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，强化我国在木糖醇产业领域的竞争力。
预期的研
究结果包括：1.明确中间产物在发酵法生产木糖醇中的作用和产生机理；2.确定最优发酵条件，使中间产物的产率最大化；3.为发酵法生产木糖醇提供技术支持和理论指导。
木糖醇的应用及其生产工艺研究
木糖醇的应用及其生产工艺研究摘要：随着时代的进展，木糖醇广泛的被应用在食品等领域。
为了对木糖醇有更为深入的了解，本文将从木糖醇的差不多概况、生理功能、木糖醇的应用、木糖醇的生产工艺及其在我国的进展状况和前景对木糖醇进行初步研究。
关键词：木糖醇、应用、生产工艺1.木糖醇的差不多概况木糖醇的英文名称是Xylitol木糖醇的分子式为C5H12O5,是一种五碳糖醇。
木糖醇分子量为152.15，纯度>98.0%(T)木糖醇原产于芬兰，是从白桦树、橡树、玉米芯、甘蔗渣等植物中提取出来的一种天然植物甜味剂。
有助于牙齿的清洁度，然而过食用过度可能带来腹泻等副作用[ 1 ]。
木糖醇的结构式为：木糖醇的物化性质：木糖醇是白色结晶或粉末，味甜，似绵白糖，甜度是蔗糖的 1.05倍，热量与葡萄糖相似，吃在口中有清凉感，这是因为它易溶于水，并在溶解时会吸取一定热量。
木糖醇微溶于酒精，难溶于有机溶剂，熔点92~95℃，有吸湿性，木糖醇是糖类在人体内正常代谢的中间体，即使人们不吃糖，在人体的血液里也含有0.03~0.06%的木糖醇[ 2 ]。
天然物质木糖醇的含量，如表1所示[3]2.木糖醇的生理功能木糖醇是糖类代谢的正常中间体，它在没有胰岛素时，也能透过细胞膜被组织吸取利用，即使是在人体糖代谢发生障碍时，木糖醇的代谢也十分完全。
木糖醇能减慢血浆中产生脂肪酸的速度，但可不能使血糖上升。
4.56%的木糖醇溶液和血液等渗，当用木糖醇作静脉注射时，血中乳酸、丙酮酸、葡萄糖含量下降，并使胰岛素有轻微上升。
肝脏中的肝糖会随之增加。
故木糖醇既是糖尿病人的治疗剂和营养剂，也是肝炎病人的保肝药物，关于糖尿病和肝炎的并发症病人，木糖醇是最理想的药物。
木糖醇有较强的抗酮体作用，比山梨酸更优越。
以木糖醇静脉注射，抢救酮体病人，有较好的疗效。
木糖醇热稳固性好，和氨基酸一起加热不产生化学反应，能够和氨基酸配制种种制剂作为营养药物。
木糖醇还能促进胃液的分泌，促进胰脏和胆的活性，促进肾上腺皮质激素等增加，适用于老年人和体弱的人[4]。
探讨以酵母菌发酵生产木糖醇之研究
探讨以酵母菌发酵生产木糖醇之研究发布时间：2023-06-02T03:48:02.457Z 来源：《科技潮》2023年8期作者：田强孟雯雯孔莉莉董睿于华贾海霞谢秀云石娜娜[导读] 木糖醇是一种应用于食品营养特性改善的多元醇。
由于木糖醇的传统生产工艺流程较长、耗水量、排污量大，因此发酵生产木糖醇近年来受到了广泛的关注。
山东福田药业有限公司山东德州 251200摘要：木糖醇是一种天然存在的糖醇，经发酵生产木糖醇，具有工序步骤短、产品更天然、生产安全容易保障优点。
要发酵生产木糖醇，首先微生物必须能够利用木糖，酵母在发酵生产木糖醇方面具有很大的优势。
本文主要综述了木糖在酵母细胞中的运输与代谢、影响发酵生产木糖醇的因素，以及优化发酵生产木糖醇的方法。
关键词：木糖醇；木糖代谢；酵母；木糖醇是一种应用于食品营养特性改善的多元醇。
由于木糖醇的传统生产工艺流程较长、耗水量、排污量大，因此发酵生产木糖醇近年来受到了广泛的关注。
从现在的微生物发酵工艺来看，要实现规模化生产，还需要通过代谢工程的优化。
1发酵生产木糖醇的微生物1.1 天然微生物发酵生产木糖醇在工业化发酵生产中，菌种的发酵性能直接关系到微生物代谢生产能力、发酵生产的成本以及工业化规模化生产的难易程度等方面的问题。
目前，木糖/木糖醇转化率和木糖醇产率依旧是限制微生物转化生产木糖醇规模化的瓶颈之一，因此获取一株性能优良的高产木糖醇菌株显得尤为重要。
自然界中能够利用木糖通过不同的代谢途径生产木糖醇的微生物种类很多，其中包括很少一部分细菌，部分霉菌，大部分酵母等。
但通过目前的报道来看大部分细菌发酵生产木糖醇的转化率不高。
真菌虽然可以通过木糖→木酮糖→木糖醇的途径来转化生产木糖醇，但真菌的生产效率普遍偏低。
通过综合分析发现酵母类，尤其是假丝酵母属在木糖醇发酵中具有优越的性能，其最高产量平均可达到理论值的84.5%。
1.2 构建基因工程菌株发酵生产木糖醇随着基因工程技术在近几年的迅猛发展，不断有研究者通过从自然界中筛选、克隆、转基因等手段获得高产菌株。
木糖醇的生产艺及应用研究进展
木糖醇的生产工艺及应用研究进展杨建翔(云南中医学院,11级食科班,食物科学与工程)摘要:综述了木糖醇的2种不同的生产工艺,分析了各类工艺的优缺点,并介绍了对传统工艺的改良,还论述了木糖醇在医药、食物、塑料等领域中的应用研究进展。
关键词:木糖醇;合成;生物转化;发酵;应用木糖醇( Xylitol) 是一种白色粉末或白色晶体的五碳糖醇，热量低于蔗糖，甜度和溶解度与蔗糖相近[1]，具有良好的热稳固性、吸湿性、不易发酵、不易发生美拉德反映等多种加工特性，同时还具有防龋齿、改善肝功能、抗酮体功能、增进肠道内双歧杆菌的增殖等多种保健功能[2]。
因此，木糖醇作为一种糖源常出此刻功能食物中。
在人们日趋注重健康、注重保健的今天，木糖醇在食物中的应用研究虽已有许多报导[3]。
在自然界中，其普遍存在于黄梅、覆盆子、草莓、莴苣、花椰菜等许多水果和蔬菜中，但含量很低，直接提取不仅困难而且经济性差，目前工业上主要用木糖催化加氢的方式生产。
商品木糖醇是用玉米芯、甘蔗渣等，通过深加工而制得的，是一种天然健康的甜味剂。
木糖醇有必然的吸湿性,并具有甜味,甜度相当于蔗糖,发烧量相当于葡萄糖,且精制木糖醇可食用并易被人体吸收,故具有普遍的用途。
最近几年来,国内外科学工作者对木糖醇的生产工艺进行了坚持不懈的研究与开发,在工艺改良方面取得了不错的进展.1 木糖醇的生产工艺木糖醇的生产工艺大致可分成2种：化学合成法、生物转化法。
化学合成法化学合成法其大体原理为多缩戊糖(如木聚糖)经酸(如HCl、H2SO4)水解可得D-木糖,D-木糖在镍催化剂的作用下加氢制得木糖醇,反映式如下:[C 5H 8O 4]n+nH 25H 10O 5] C 5H 10O 5+ HC 5H 12O 5多缩戊糖 水 木糖 木糖 氢气 木糖醇化学合成法有2条典型工艺,即:中和脱酸工艺和离子互换脱酸工艺[3]。
1.1 .1中和脱酸工艺中和脱酸工艺就是在净化水解液时采用中和法。
生物质转化生产木糖醇的研究进展
· 4 · Serial No．231
China Brewing
Forum and Summary
生物质转化生产木糖醇的研究进展
马伟超，李一婧，高文辉，安建平*
（天水师范学院 生命科学与化学学院，甘肃 天水 741001）
摘 要：对木糖醇的性质及用途，天然木糖醇的来源，木糖醇的化学法生产，细菌发酵生产，丝状真菌发酵生产，酵母发酵生产等方面
直接从原料中萃取纯化难度较大，不能够满足工业化生 产的需求，所以，对于木糖醇的生产研究主要集中在化学 法和生物转化法生产方面。
表1 水果和蔬菜中木糖醇的含量[9-10] Table 1. Xylitol contents in fruits and veget栗子 香蕉 韭葱 胡萝卜 洋葱
木 糖 醇（Xylitol）分 子 式 为 CH2OH-CHOH-CHOHCHOH-CH2OH，分 子 量 为 152.15μ；化 学 名 称 为 木 - 戊 烷 1，2，3，4，5-五醇，又名木戊醇，呈无味、白色结晶粉末状， 甜 度 与 蔗 糖 相 近 ；热 量 为 2.4kcal/g，低 于 蔗 糖 ；溶 解 度 为 170g，与 蔗 糖 相 近 ；溶 解 热 为 145J/g，高 于 蔗 糖 的 溶 解 热 （17.9J/g）；食用时有一种凉爽愉快的口感特性，因此，木糖 醇经常作为甜味剂添加在各种食品中（如口香糖、糖果、
真菌通过转化木糖为木酮糖，而后还原生成为木糖醇
（如Rhodosporidium toruloides、Penicillium、Aspergillus、Fusarium oxysporum等[13）] 。多位作者认为该过程存在木糖和 木酮糖的异构化，但PARAJ譫JC 等[5]报道，在添加木糖异 构酶的木糖培养基上无法培养Rhodosporidium toruloides， 因此对于真菌是否通过氧化还原途径代谢木糖产生木糖 醇一直存在争议。另有较少的几篇文献介绍了利用真菌生 产木糖醇的研究，其中，RANGASWAMY S 等[9]报道 Petromyces albertensis 经10d发酵的木糖醇产率为0.4g/g木糖； 在含有50g/L木糖的培养基中好氧培养Fusarium oxysporum可产出1g/L木糖醇。 2.3.3 利用酵母发酵生产
木糖醇特性及应用研究进展
第2期(总第521期)2021年2月农产品加工Farm Products Processing No.2Feb.文章编号：1671-9646(2021) 02a-0090-03木糖醇特性及应用研究进展赵伟1,刘晶1,徐丽2, **生庆海1收稿日期：2020-09-03基金项目：石家庄市科学技术研究与发展计划项目(201170032A )；中国营养学会-飞鹤体质营养与健康研究基金项目(CNS-Feihe2019A32)；河北省重点研发计划项目(20327105D )。
作者简介：赵 伟(1993—)，女，硕士，研究方向为健康食品。
*通讯作者：生庆海(1970—)，男，博士，教授，研究方向为健康食品。
(1.河北经贸大学生物科学与工程学院，河北石家庄050061; 2.谱尼测试集团深圳有限公司，广东深圳518054)摘要：随着物质生活水平的提高，人们开始重视自身健康及食品的健康营养。
木糖醇，作为一种天然的功能性甜味剂，受到很多肥胖症、糖尿病等患者的关注。
木糖醇是糖类代谢的中间体，进入人体不会引起血糖值升高，可以消除糖尿病人“三多”现象，因此受到很多人的关注。
通过综述木糖醇的生产方法、生物特性，并从机理和应用的角 度简要阐述木糖醇在不同领域的研究，为木糖醇的应用研究提供一定的参考。
关键词：木糖醇；应用；生化特性；生产方法中图分类号：TQ351 文献标志码：A doi ： 10.16693/ki.1671 -9646(X ).2021.02.021Research Progress in Xylitol Properties and ApplicationsZHAO Wei 1, UU Jing 1, XU Li 2, *S HENG Qinghai 1(1. College of Biological Science and Engineering ， Hebei University of Economics and Business ， Shijiazhuang ， Hebei 050061， China ； 2. Shenzhen Pony Testing International Group ， Shenzhen ， Guangdong 518054， China)Abstract ： With the improvement of the material standard of living ， people begin to pay attention to their own health and thehealth and nutrition of food. Xylitol ， a natural functional sweetener ， has attracted a lot of attention from obesity ， diabetes andother patients. Xylitol is an intermediate of carbohydrate metabolism. It will not cause the increase of blood sugar when it enters the human body ， and can eliminate the phenomenon of diabetes mellitus. Therefore ， it has attracted a lot of attention. In this paper ， the production methods and biological characteristics of xylitol were summarized ， and the research of xylitol in differentfields was briefly described from the perspective of mechanism and application ， so as to provide some references for the future application research of xylitol.Key words ： xylitol ； application ； biochemical characteristics ； production methods木糖醇是一种天然存在的功能糖醇，科学研究 已经证实了木糖醇具有很多保健功能，如降低血糖、 预防龋齿等功能［1-2］。
发酵法制备木糖醇的研究进展
化木糖醇的分离步骤 ， 是一种很有前途 的生产方 法 Ｊ 。有研究 者试 图将 细胞 固定化技 术 用于 木糖 醇的生产 ， 通过采用细胞固定化技术 ， 常可以使成 批培养 变成 连续 培养 。本 文主 要介 绍发 酵法 制 备 木糖醇及制备中的影响因素。
１ 发酵 法制备木糖醇的微生物
２ ２木糖 浓度 的影响 ．
在微生物中 ， 酵母转化木糖生产木糖 醇的能 力较 为 优 越 。 Ｃｎ ｉａ属 酵 母 转 化 能 力 较 强 ， ａｄｄ 如
Ｃ．ｇ ｉ ｉｒ ｎ ｉ Ｃ． ｔｏ ｉ ｌ ， Ｃ． ｍｏ ｉ， Ｃ． ｕ ｌ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｌ ， ｒｐｃ ｉ ａｓ ｇｉ ｐ ｒ ｓｌｓ ［］ ａａ ｉ ｉ ￣。 ｏ ｓ
只有 很 少 一 部 分 细 菌 能 够 产 生 木 糖 醇 ， 如
Ｅｎ ｅｏ ａ ｔｒ ｉｕ ｅａ ｉｎ ，Ｍ ｙ ｂ ｃｅ ｕ ｔｒ ｂ ｃｅ Ｌ ｑ ａ ｆｃｅ ｓ ｏ ａｔｎ ｍ ｓ ｇ ｍｅ —
ｍａｉ， 状 杆 菌 （ ｏｙ ｂｃｅｕ ｓ ． 种 属 可 ｔ 棒 ｓ Ｃ ｒｍｅａｔｒｍ ｐ ）等 将木糖 转化 为木 糖 醇 。Ｍ ．ｍｅｍａｉ将 木 糖转 化 ｓ ｇ ｔ ｓ 为木糖 醇 的能力 较 强 ， 化率可 达 ７ 转 ０％。将大肠 杆菌 置于木 糖初 始浓 度为 １０ ／Ｌ的培养 基 中进 ０ｇ 行发 酵 ， 木糖 醇 的生产 速 率 达 到 ０ ３ｇ Ｌ・）。 ．５ ／（ ｈ 大多数 细菌 含 有 木糖 异 构 酶 ， 种 酶 能将 木 糖转 这 化成 木 酮糖 。木 酮 糖 在木 酮 糖 激 酶 的作 用 下 ， 进
物和发 酵 法制 备 木糖 醇 的影响 因素 。
关键词 ： 酵 ； 发 木糖 醇 ； 生物 微
木糖醇是一种具有营养价值的甜味物质 ， 也 是 人体糖 类代 谢 的正 常 中间 体 。在 自然 界 中 ， 木
木糖醇的生产工艺与应用研究进展
木糖醇的生产工艺与应用研究进展木糖醇，也被称为甘露醇，是一种多功能的低卡路里甜味剂，可用作食品添加剂和药物辅助剂。
它具有一系列优秀的性质，如低热值、低血糖指数和抗龋齿特性，因此在食品、医药和化妆品行业中得到了广泛应用。
本文将探讨木糖醇的生产工艺以及它在各个领域的应用研究进展。
一、木糖醇的生产工艺1. 转化生产法转化法是目前最常用的木糖醇生产方法之一。
该方法通过酶或微生物催化将木糖转化为木糖醇。
该方法的优点是生产过程简单，无需使用高温或高压条件，且产品质量较高。
不过，转化法的缺点是生产周期较长，且产量相对较低。
2. 微生物发酵法微生物发酵法以废弃物（如木材、部分农作物）为原料，通过微生物（如酵母菌）的发酵作用来生产木糖醇。
该方法具有原料易得、反应温和和产量较高的优点。
不过，由于微生物发酵过程的复杂性，改善反应产率、提高发酵速度等方面仍需要进一步研究。
3. 化学合成法化学合成法是生产木糖醇的另一种方法。
它通过一系列化学反应将木糖转化为木糖醇。
该方法的优点是生产周期相对较短，产量较高，但是其缺点是需要使用一些不环保的溶剂和催化剂。
二、木糖醇的食品应用1. 低糖产品由于木糖醇具有低热值和低血糖指数的特性，它被广泛应用于各类低糖或无糖食品中，如糖果、巧克力、口香糖等。
木糖醇可以提供甜味，并有助于减少食品中的糖分含量，适用于需要注意糖分摄入的人群。
2. 糕点和糖果的防晒精制剂木糖醇可用作糕点和糖果的防晒精制剂。
它具有吸湿性，能够防止糕点和糖果结晶时吸收环境中的水分，从而保持产品的质量和口感。
3. 甜味剂木糖醇的甜味相对于蔗糖来说较弱，因此，在甜味剂的应用中可以与其他高甜度甜味剂（如阿斯巴甜）混合使用，以达到适宜的甜味效果。
三、木糖醇的医药应用1. 镇痛剂木糖醇被用作一种镇痛剂来缓解中度疼痛，尤其是牙痛。
它具有抗炎、抗菌和舒缓作用，被广泛应用于口腔护理产品中。
2. 口腔保健产品木糖醇在口腔保健产品中起着重要的作用。
木糖醇益生功能研究进展
2021年第47卷第5期(总第425期)267㊀DOI:10.13995/ki.11-1802/ts.025124引用格式:葛茵,向沙沙,张亚林,等.木糖醇益生功能研究进展[J].食品与发酵工业,2021,47(5):267-272.GE Yin,XIANGShasha,ZHANG Yalin,et al.Research progress on probiotic function of xylitol[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(5):267-272.木糖醇益生功能研究进展葛茵1,向沙沙1,张亚林1,郑谊青1,李勉2,朱炫1∗1(浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州,310000)2(浙江华康药业股份有限公司,浙江开化,324302)摘㊀要㊀木糖醇是食品中一种优良的功能性甜味剂替代品㊂膳食中的木糖醇被胃肠直接吸收的量很少,大量的木糖醇被肠道微生物消化,在肠道中通过微生物发挥的作用不容小觑㊂木糖醇对人体肠道内的有益菌有显著的增殖作用,同时能够抑制致病菌,具有改善肠道微生态㊁促进宿主健康的益生功能㊂文章综述了目前国内外的学者有关木糖醇对肠道微生物的影响研究,并对代谢机制㊁研究方法进行了简要概述,同时讨论了存在的问题及未来的研究方向,旨在为木糖醇在食品中的进一步研究提供理论参考㊂关键词㊀木糖醇;益生功能;肠道微生物;代谢机制;体外模拟第一作者:硕士研究生(朱炫副教授为通讯作者,E-mail:zhuxuan@)㊀㊀基金项目:糖醇类益生食品开发与应用(K17-0445-009)收稿日期:2020-09-21,改回日期:2020-10-09㊀㊀国务院办公厅印发的‘国民营养计划(20172030年)“提出:近年来,我国人民生活水平不断提高,营养供给能力显著增强,国民营养健康状况明显改善㊂但仍面临居民营养不足与过剩并存㊁营养相关疾病多发㊁营养健康生活方式尚未普及等问题,成为影响国民健康的重要因素㊂饮食中营养成分的消化吸收依赖着人体最重要的系统之一 消化系统㊂食物依次经过口腔咀嚼㊁胃的分解和肠道消化吸收提供给人体日常所需的能量和营养㊂人们日常摄入的食物种类繁多,有很多不被胃肠道分解消化吸收的食物,如复杂的膳食纤维㊁多糖㊁结构发生改变的蛋白质等,基本上靠肠道微生物来解决㊂因而,庞大的肠道微生物群体被称为人体独立的器官或者第二基因组,在食物消化㊁营养摄入和宿主健康维持等方面起到了重要作用,肠道菌群紊乱会引发肥胖㊁糖尿病㊁胰岛素抵抗等代谢疾病㊂木糖醇作为低热量的功能性甜味剂,仅有少量被人体直接吸收,同时只有5%被排出,大量的木糖醇被肠道微生物消化,其在肠道中通过微生物发挥的作用不容小觑㊂1㊀概述木糖醇是一种极易溶于水的五羟基糖醇,通常为白色或无色固体,化学式为C 5H 12O 5㊂天然木糖醇广泛存在于水果㊁蔬菜㊁谷类中,但是含量非常低㊂人们最初从植物原料中提取木糖醇,但作为全球市场首要稀有糖醇,天然木糖醇的提取量远无法满足市场需求,因此工业上常用化学方法镍催化水解木糖得到大量木糖醇㊂如今也利用代谢工程菌如酿酒酵母㊁假丝酵母等生物技术方法改进生产[1]㊂木糖醇基于本身的天然性质,在生物医药㊁食品和其他方面取得了巨大成功㊂木糖醇入口溶解吸热,往往伴有微微的清凉感,因此常被用作食品甜味剂替代者和新型冷却剂[2]㊂木糖醇无须胰岛素促进也能透过细胞膜,供细胞以营养和能量,且不会引起血糖值升高,还能够消除糖尿病人服用后的三多症状(多食㊁多饮㊁多尿),是最适合糖尿病患者食用的营养性的食用糖代替品㊂木糖醇与普通的白砂糖相比,甜度相当,还具有热量低的优势 1g 木糖醇仅含有2.4cal 热量,比其他大多数碳水化合物的热量少40%,因而木糖醇可被应用于各种减肥食品中,作为高热量白糖的代用品[3]㊂尽管木糖醇在食品中应用范围广泛,但其在国内的应用水平却仍然较低㊂按照我国人均每年消耗食糖8kg 的标准,如果其中0.1%的糖料由木糖醇替代,则食品工业应该需要木糖醇1万多吨,累计医药工业(1.4万t)与轻化工业(0.2万t)年需求量预计,我国木糖醇的年需求量在2.6万t 以上㊂而实际上,我国木糖醇产品的应用量(2.7万t 以下)不足总产量(9万t 以下)的30%[4-5]㊂由此可见,木糖醇在国内尚有很大的应用空间㊂268㊀2021Vol.47No.5(Total 425)2㊀木糖醇的生物代谢2.1㊀木糖醇在人体内的代谢木糖醇是人体代谢的一个中间体,正常成年人每天身体内可以合成约15g 木糖醇,在人体正常血液中的质量浓度为0.03~0.06mg /100mL㊂木糖醇具有十分重要的生理㊁生物学性质,会对人体的各种机能产生积极的影响㊂木糖醇能参与机体核酸等的生理合成及机体解毒过程,纠正蛋白质㊁脂肪㊁类固醇异常代谢,有强大的抗酮体生成作用,因此可作为糖尿病人机体代谢异常的调节剂和营养剂,肝病的辅助治疗剂,手术前后的能量补充营养剂㊂木糖醇在人体中的代谢速度相当快,体重70kg 的健康者每日可代谢木糖醇500~600g,每小时每千克体重约为0.7g,每克木糖醇全部代谢产生4.06cal 的热量㊂研究结果显示,木糖醇口服后通过肠道吸收,不受根皮苷及2,4-二硝基苯酚等相抑剂的影响㊂无论口服还是静脉注射,进入体内的木糖醇大约有85%通过肝脏,10%通过肾脏代谢,小部分被血液细胞㊁肾上腺皮质和其他组织利用㊂人体肝脏代谢木糖醇的能力约为0.37~0.5g /kg 体重㊂根据13C 示踪原子实验,服用木糖醇之后的12h之内,摄入的木糖醇有50%~60%变成CO 2,通过肺呼出体外,通过在尿液及粪便中排出各2%~10%,还有20%~30%转化成糖原或其他中间产物储存在细胞中,有相当好的生物利用率[6]㊂市面上销售供食用的木糖醇是D -木糖醇,外源性木糖醇进入体内很快经细胞质中经艾杜糖醇脱氢酶脱氢转化成D -木酮糖,这一过程无需胰岛素促进而透过细胞膜,对血糖不产生影响㊂这是木糖醇用于糖尿病治疗的基础㊂如图1所示,木糖醇在体内主要参与了葡萄糖醛酸-木酮糖循环,是由6个碳的葡萄糖醛酸先转化成L -古洛糖酸,然后经3-酮L -古洛糖酸转化为L -木酮糖,再经木糖醇转化为D -木酮糖,人体中的木糖醇转化成D -木酮糖之后,反应生成5-磷酸木酮糖,再转化为5-磷酸核酮糖,这样葡萄糖醛酸-木酮糖支路就和磷酸戊糖及糖代谢的正常途径完全相联系㊂图1㊀木糖醇在KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)上的代谢通路[8]Fig.1㊀Metabolic pathways of xylitol in KEGG2021年第47卷第5期(总第425期)269㊀㊀㊀生成6-磷酸果糖后进入糖酵解途径代谢成丙酮酸,最后进入三羧酸循环为机体提供能量,或者转化为其他物质如核糖㊁琥珀酸等供机体利用[7]㊂葡萄糖醛酸-木酮糖循环将人体不能用在合成反应和生化反应的葡萄糖醛酸通过一系列反应和木糖醇,与磷酸戊糖途径相连再次循环到葡萄糖代谢中去㊂部分木糖醇可代谢成D -木糖,再经过一系列反应后生成丙酮酸,与柠檬酸循环相联系,还可以往核糖醇㊁L -阿拉伯糖转化㊂2.2㊀木糖醇的微生物代谢微生物的木糖醇代谢途径与人体相似,主要直接或间接转化为木酮糖进入磷酸戊糖途径被代谢㊂很多微生物如大肠杆菌㊁酵母等是工业上以木糖为原料生产木糖醇的优良菌株,而肠道中的微生物除了产生能量维持自身或其他微生物的新陈代谢活动外,还产生益于肠道的次级代谢物㊂已知丙酮酸是碳水化合物代谢成短链脂肪酸的重要中间体,因此木糖醇被微生物代谢生成短链脂肪酸的主要代谢途径如图2所示㊂其中木糖醇脱氢酶(EC 1.1.1.14)和木糖醇氧化酶(EC 1.1.3.41)㊁木糖醇还原酶(EC 1.1.1.21)㊁木糖异构酶(EC 5.3.1.5)分别是将D -木糖醇转化为D -木酮糖的2个途径中的转化酶,木酮糖激酶(EC 2.7.1.17)和磷酸木酮糖异构酶(EC 5.1.3.1)是木酮糖进入磷酸戊糖代谢途径重要的2个酶㊂图2㊀木糖醇被微生物代谢生成短链脂肪酸的已知代谢途径和酶[8]Fig.2㊀Known metabolic pathways and enzymes metabolized by microorganisms using xylitol to produce short-chain fatty acids现有研究还没有发现木糖醇具有自己的运输系统,有人报道木糖醇可能与葡萄糖共用碳水化合物磷酸转移酶系统[9-10],KENTACHE 等[11]通过插入一个转座子到单增李斯特菌磷酸转移酶系统中编码膜蛋白EIIC 的基因上,发现可以阻止阿拉伯糖醇和木糖醇被利用,从而证实了这一可能㊂3㊀木糖醇对微生物的作用3.1㊀肠道微生物结肠中生活着1013~1014个微生物,将近是人体所有细胞总量的100倍,因此肠道微生物也被称为人体独立的器官或者第二基因组㊂肠道微生物菌群具有许多基本功能,最重要的作用之一是能量获取㊂肠道微生物在食物消化中起到了重要作用,例如植物细胞壁上的几种多糖降解酶不是由宿主细胞编码,而是由肠道中某些菌基因的特异表达㊂部分摄入的食物经微生物分解之后才能被肠道细胞吸收,为宿主提供营养和能量,影响宿主的生理健康[12]㊂肠道微生物还被报道参与致病菌感染的抑制㊁免疫系统的增强及维生素的合成,与胃炎㊁炎症性肠炎㊁肠易激综合征㊁肠乳糜泻等胃肠道疾病,肥胖㊁糖尿病㊁胰岛素抵抗等代谢疾病也有关,甚至还通过脑-肠轴影响老年痴呆㊁自闭症谱系障碍㊁帕金森病和临床抑郁症等神经性疾病[13-14]㊂同时,生病的机体也会反过来进一步加重肠道菌群的失调㊂宿主与肠道微生物之间的对话影响着人体健康,但并不是只有机体出现问题时,肠道微生物与宿主才会交流㊂在健康的宿主中,生活在结肠中的数以万亿计的微生物也在勤勤恳恳地工作,维持自身平衡的同时,促进宿主摄取能量和营养㊁改善和维持宿主健康㊁预防各种疾病的发生㊂因此,近年来,肠道菌群已成为了食品消化和生物医药领域的研究热点㊂3.2㊀木糖醇对肠道菌群的影响作为一类难消化性碳水化合物,木糖醇与部分益生元相似的性质引起了科学家们的好奇,通过一系列实验探究木糖醇与肠道微生物㊁代谢标志物之间的关系㊂例如喂养大鼠高剂量木糖醇[1.5~4.0g /(kg㊃d)]的高脂饮食可以促进脂质的代谢㊂补充低和中剂量的木糖醇[40和194mg /(kg㊃d)],可以显著改变老鼠肠道微生物的组成,但是脂质代谢没有明显变化,因此推测肠道微生物通过来源于膳食纤维的短链脂肪酸抑制脂肪的积累[15]㊂葡聚糖和木糖醇组合增加了所有短链脂肪酸的浓度,特别是乙酸盐和丙酸盐,降低了支270㊀2021Vol.47No.5(Total 425)链脂肪酸水平,而生物胺水平基本保持不变[16]㊂木糖醇对小鼠肠道微生物群和尿液中异黄酮的分泌也有影响,喂养黄豆苷元的两组雄性小鼠中饮食添加木糖醇组,相比于对照组血浆中胆固醇浓度明显降低,尿液中异黄酮量升高,排泄物中脂质含量显著增加㊂这些结果说明木糖醇可能通过肠道微生物或肠道代谢活动影响大豆苷元的代谢[17]㊂木糖醇和山梨糖通过体外粪浆发酵可以显著促进丁酸盐的产生,可能与Anaerostipes hadrus 或者Anaerostipes caccae 这2种菌代谢相关的微生物丰度升高有关,在人体结肠中有12种典型的丁酸盐产生菌,只有以上2种菌产生的丁酸盐来自于山梨糖和木糖醇,但是进一步研究发现A.hadrus DSM 3319体外纯培养并不能利用木糖醇[18]㊂还有一些研究发现木糖醇可以增加小鼠中肠道微生物有益微生物的生长,如双歧杆菌和乳杆菌㊂此外木糖醇对许多致病菌都有抑制作用,如对口腔中的变形链球菌,可以影响其细胞结构㊁降低细胞膜上脂多糖水平㊁减少细菌在牙齿上的粘附性从而减少牙齿菌斑,起到预防和治疗龋齿发生的作用[19-20];还可以抑制肺炎链球菌的生长,从而可以预防婴幼儿急性中耳炎的发生[21],FERREIRA 等[22]猜测木糖醇通过抑制微生物膜形成,进而通过抗黏附性来抑制微生物的生长㊂很多研究也证实木糖醇对致病菌生物膜的形成具有抑制作用㊂4㊀研究手段4.1㊀体内实验体内实验通常指通过活的生物体测试各种物质对生物实体的整体影响,而不是一个部分或死亡的生物体㊂因此,动物试验和临床试验是体内研究的主要内容㊂体内实验通常以动物或人为实验对象㊂动物实验通常采用小鼠为模型㊂目前,小鼠模型仍然是绝大多数微生物组学方面研究的首选㊂通过在饲料中添加不同剂量的木糖醇饲喂实验用小鼠,收集小鼠的粪便和盲肠,测定肠道菌群变化㊂小鼠实验可以初步探究肠道微生物组成㊁短链脂肪酸㊁微生物代谢及小鼠生理健康的有何变化㊂魏涛等[23]以1月龄雄性小鼠为实验对象,采取灌胃法,每日灌胃一定剂量,研究木糖醇调节胃肠道菌群的作用㊂UEBANSO 等[15]采用成对喂食法控制小鼠木糖醇的摄取量㊂木糖醇浓度根据日摄水量和体重计算,每1~2d 调整1次饮用水中木糖醇的浓度,以调节木糖醇的消耗㊂探究了摄入低剂量或中等剂量木糖醇对小鼠的肠道菌群及脂质代谢的影响㊂但目前仍无通过给予肠道微生物移植小鼠模型以木糖醇的相关实验来研究木糖醇在微生物与相关疾病因果关系中的作用㊂但小鼠与人的肠道微生物组成存在明显不同,无法很好地将小鼠模型的实验结果推论至人体㊂通过健康志愿者摄入木糖醇的人体体内实验能够相对更准确的评估木糖醇对人体肠道微生物的组成㊁代谢影响㊂SALMINEN 等[24]研究了健康人志愿者中木糖醇对粪便微生物菌群数量和质量的影响㊂没有接触过膳食中的木糖醇补充剂的健康志愿者在禁食一夜后口服木糖醇溶液,采集粪便样本进行检测㊂探究了木糖醇对人粪便微生物的影响㊂然而,因为受试者的个体差异㊁饮食习惯等因素的差异,试验结果会产生一定的误差㊂体内实验存在着伦理限制㊁在肠道不同区域取样㊁试验周期长等种种困难,且体内研究主要依靠终点数据,通常来自粪便样本,这意味着沿胃肠道动态监测肠道微生物群是难以实现的,因此很难确定特定干预措施在何处发挥作用㊂但体内实验通常比体外实验更适合观察活体实验的整体效果,能够更好地反映木糖醇对肠道菌群的影响㊂4.2㊀体外实验体外实验是指在体外使用从其通常的生物学环境中分离的生物体组分进行研究㊂体外肠道模型就是一种用来探究人体肠道菌群在疾病状态㊁饮食干预和药物治疗后的生长和代谢变化的体外实验模型㊂体外肠道模型系统提供了一种快速㊁简单㊁经济的方法来研究一个或多个肠段,或沿着整个胃肠道的肠道微生物群㊂体外静态发酵模型和体外动态连续培养系统是2种常用的体外发酵模型㊂体外静态发酵模型受营养物质和细菌代谢产物的限制,不能反映整个肠道菌群㊂体外动态连续发酵模型可以模拟结肠的单个区域或整个结肠,其稳定的控制状态与人体肠道类似㊂SATO 等[8]在体外人粪便培养物中研究木糖醇和山梨糖对肠道菌群的影响㊂胥媛媛等[25]通过单相连续发酵模型培养人粪便菌群,来模拟分析木糖醇补充下微生物群及其代谢产物的变化㊂MAKE-LAINEN 等[16]则通过4个顺序连接的玻璃容器(分别代表升结肠㊁横结肠㊁降结肠㊁直肠末端)组成半连续厌氧培养系统来更精确地模拟人体结肠,以评估候选益生元菊葡萄糖和木糖醇的有益特征,并为其益生元特性提供证据㊂总体而言目前通过体外实验模拟木糖醇对人体的益生功能及其机制的研究成果较少,有待体外实验技术的发展来使得相关研究丰富与完善㊂体外实验相比体内实验利用整个生物体进行实验,实现了更简单,更方便和更详细的分析且摆脱了体内实验的伦理道德限制㊂体外实验工作简化了正在研究的系统,因此研究者可以专注于少数组件的研究,来探索基本生物学功能㊂相比人体和小鼠实验体外肠道模型能够监测微生物群的变化,根据微生物数量和代谢活动,归因于特定疾病㊁底物或抑制物㊂正如在整个动物的研究逐渐取代人类实验,体外实验也正逐渐取代对整个动物的研究㊂但所有的体外肠道模型都有其局限性,主要与生理相关性降低有关㊂这样的系统也并不总是提供体内发生的准确模型,因为它们缺乏上皮黏膜㊁宿主免疫相互作用和神经内分泌系统功能[26]㊂从体外实验的结果外推到完整生物体的生物学也具有一定挑战性㊂进行体外实验的研究者必须小心避免对其结果的过度解释,否则可能导致关于有机体和系统生物学的错误结论㊂5㊀研究的发展方向意义根据近些年来对木糖醇的各类研究可知,其具有利于牙齿健康㊁减少脂肪累积㊁促进骨骼健康㊁提高机体免疫力等功能㊂故木糖醇作为功能性甜味剂,被广泛应用在各种食品中,是糖尿病患者㊁肥胖患者的优良食糖替代品㊂然而饮食中大部分被人体摄入的木糖醇是由肠道微生物消化的㊂木糖醇具有如膳食纤维㊁多糖等益生元一样,可被微生物选择性利用,产生有益于人体代谢物的益生功能㊂现有的木糖醇对肠道微生物的研究显示木糖醇对肠道菌群的调节及人类的健康具有有利的影响,尤其对于治疗和预防某些疾病起到辅助的作用,但对其深入的益生作用机理及作用效果研究缺乏㊂所以目前关于木糖醇研究的关键是通过现代生物学技术手段探讨木糖醇的益生作用㊁作用位点和作用方式㊂对其益生机制的研究,挖掘它更多的益生效应,有利于进一步拓宽其应用空间,充分发挥其巨大潜力㊂参考文献[1]㊀SILVAS S D,CHANDEL A K.D-Xylitol[M].Berlin:Springer,2012.[2]㊀GREMBECKA M.Sugar alcohols their role in the modern 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酵母发酵葡萄糖生成木糖醇的研究
酵母发酵葡萄糖生成木糖醇的研究
近年来，研究表明，木糖醇具有很多应用，包括作为一种抗氧化剂、分散剂和活性剂，用于食品、乳制品、药物、紫外线防护剂和抗菌剂等。
因此，研究如何有效生成木糖醇，具有重要的意义。
葡萄糖是一种广泛存在的碳源，对于生物降解非常重要。
酵母是一种普遍存在的微生物，具有发酵葡萄糖的能力。
因此，酵母发酵葡萄糖来生成木糖醇是一种潜在有效的方式。
最近，一组国内外研究人员对酵母发酵葡萄糖生成木糖醇进行了有系统的研究，他们发现，木糖醇的生成通量随着温度的升高而增加，在28°C条件下，葡萄糖的降解速率达到最高，可以以短时间内有效的生成木糖醇。
此外，研究者还发现，不同的酵母菌株可以产生不同浓度的木糖醇，因此，优化酵母菌株和环境条件是提高木糖醇浓度的重要方法。
此外，酵母发酵也可以改变木糖醇的分子结构，从而改善其物理性质，因此也是一种可行的方法。
此外，研究人员还发现，细胞壁可以调节木糖醇的合成，其木糖醇的生成量受到细胞壁的各种组分的影响。
因此，它们的研究还可以作为调控木糖醇生成的重要手段。
总而言之，酵母发酵葡萄糖生成木糖醇是一种可行的方法，研究者们发现，温度是影响木糖醇生成的重要因素，不同的酵母菌株可以产生不同浓度的木糖醇，细胞壁组分可以影响木糖醇的生成，可以作为调控木糖醇生成的重要手段。
未来，研究人员将继续深入研究木糖
醇的合成，以便更好地利用它在食品、乳制品、药物、紫外线防护剂和抗菌剂中的应用。
综上，通过本研究，我们进一步认识了酵母发酵葡萄糖生成木糖醇的机制，并且发现温度、酵母菌株和细胞壁组分等因素对木糖醇生成有重要影响，为木糖醇的有效生产和利用提供了重要的理论支持。
木糖醇的生产技术及应用研究进展
２１ ００年 １ ２月
林 产 化 学 与 工 业
Ｃｈ ｍｉｔｙ ａ ｄ Ｉ ｄ ｔ ｆ Ｆ ｒ ｓ ｏ ｕ ｔ ｅ ｓｒ ｎ ｎ ｕｓｒ ｏ ｏ ｅ ｔＰｒ ｄ ｃｓ ｙ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ０ｌ ｃ２ ０
文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：２３—２ １ （ ００ ０ Ｏ １ ０ ０５ ４ ７ ２ １ ）６一 ｌ３— ６
关 键 词 ： 木 糖 醇 ； 产技 术 ； 用 ； 展 趋 势 生 应 发 中 图 分 类 号 ：Ｑ ５ ． Ｔ ３ １０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ｌ ｏ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｐ ｉ ｔ ｆＸｙ ｉ ｌ ｏ ｃ ｏ ｔ
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木糖醇 又称 为戊 五醇 ， 是一 种 多元醇 ， 分子 式 为 Ｃ Ｈ ２ ， 相对 分 子质 量为 １２ １ ， 观 为 白色结 晶 ０ ５ ．５ 外
要 ： 木 糖 醇 作 为 一 种 重 要 的 化 工 产 品 ， 有 很 高 的 应 用 价 值 。综 述 了木 糖 醇 的 ３种 生 产 方 具
法， 即提 取法 、 化学合成 法及 生物转化 法 ， 并分析 了各种 生产技术 的优 缺点 ， 总结 了木糖 醇在食 品、 医药 、 工等领域 的应 用， 化 最后 对木糖醇今后 的发展 趋势提 出了见解。
ｍｅ ｈ ｄ． Ｔｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ａ ｄ ｄ ｓ ｄ ａ ｔｇｅ ｆｔ ｒ ｅ ｔｏ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｓ ｏ ｈ ｅ ｍｅｈ ｄｓ ｗｅ ｅ ａ ｓ ｎ ｉｎ ｄ． Ｔｈｅ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｆｘ ｌｔｌｉ ｏ ｄ， ｍｅ ｉ ｉｅ ｔｏ ｒ ｌｏ ｍｅ ｔｏ ｅ ｐ ｉ ａｉｎ ｏ ｙｉｏ ｎ ｆ ｏ ｄ ｃｎ
发酵法生产木糖醇研究进展
发酵法生产木糖醇研究进展
龚霄;贺稚非;陈盼;伍先绍
【期刊名称】《粮食与油脂》
【年(卷),期】2008(000)003
【摘要】木糖醇是一种五碳糖醇,已被广泛应用于食品、医药和化工等领域,利用微生物发酵生产木糖醇成为目前研究热点.该文综述微生物菌种、纤维素水解液制备及影响发酵过程一些重要因素,如通气量、初始木糖浓度、氮源等,并介绍微生物发酵法生产木糖醇一些新技术,最后对其前景进行展望.
【总页数】5页(P44-48)
【作者】龚霄;贺稚非;陈盼;伍先绍
【作者单位】西南大学食品科学学院,重庆,400715;西南大学食品科学学院,重庆,400715;西南大学食品科学学院,重庆,400715;西南大学食品科学学院,重
庆,400715
【正文语种】中文
【中图分类】TS245.8
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摘
要 目前 ，世 界 上 对 微 生 物 发 酵 法 生 产 木 糖
世 界木 糖 醇市 场 规模 达 到 ３亿 ４ 千 万 Ｈ元 ，平 均 每 公斤 木糖 醇 的价格 为 ４ 美元 ～５美 元 。 工 业 生产 中 ，生 产木 糖 醇 的原 料 主要 是纸 浆 和 玉 米芯 中所 含有 的 多缩木 糖 （ ｙ ｎ Ｘ ｔ ）成 分 ，调制 生 ａ
要化 学 还原 法那 样 的 高温 高 压 以及 利用 葡 萄糖 等较 为便 宜 的基 质 可能 性更 大 ，所 以 ，关 心 发 酵法 生产
木糖 醇 的人越 来越 多 。
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盛 国 华
（ 京 市食 品 ： 研 究 所 ， 京 ｉ２ ３ ） 北 Ｊ ｌ 业 北 ４ ３ ０
ＳＨＥＮＧ ｏ ｕ ’ Ｇｕ －ｈ ａ
（ ｅ ｉｇ０（ｉ ｕｔ ｓａｃ ｓ ｔ ｅＢ ｉ ｇ １２ ３ ， ｈｎ） Ｂ ｉ ０ ｄ ｓ ｙ ｅｅｒｈｉ ｔｕ ，ｅ ｉ ４ ３Ｃ ｉ ｊ ｆ ｉｎ ｒ ｒ ｎ ｎ ｉｔ ｊ ｎ ０ ａ
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醇 的研 究很 多 ， 已取 得 不 少成 果 ，令 人 关 注 。 微
生 物 发 酵 法 不 需要 化 学 合 成 法 所 必 需 的 高 压 高 温
反 应 条 件 ，还 可 综 合 利 用像 树 枝 、 落叶 等 大量 未
利 用 生 物 量 资 源 ，既 解 决 了原 料 问题 ，还 解 决 了
糖 醇具 有 的生 理功 能 及其 制 造方 法 的研 究 盛 行 了起
环 境 问题 ，为木 糖 醇 的 生产 开辟 了新 途径 。 关键词 微生物发酵 ；木糖 ；木糖 醇 ；阿拉伯 糖 ；阿
拉 伯糖 醇
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｓ ｕ ｅ ｎ ｍｉ ｒ ｂ ａ ｅ ｍｅ ｔｔｏ ｏ ｐ ｏ ｕ ｅ ｔａ ｔ ｔ ｄｉｓｏ ｃ ｏ ｉｌｆ ｒ ｎａ ｉｎ ｔ ｒ ｄ ｃ ｘ ｌｔｌｈａ ｅ ｂｅ ｎ ａ ｒｅ ｕ ｎ ｔ ｅ ｗｏ ｌ ｇ ｅ ｔｙ ａ ｄ ｙ ｉ ｖ ｅ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｉ ｈ ｒｄ ｒ ａ ｌ ｎ ｏ
产 得到 木糖
（ ｙｏｅ Ｘ ｌ ）， 然 后 使 用 镍 作 催 化 剂 ｓ
（ ａｅ — ｉ ，在 氧 化还 原 作 用 （ Ｒ ｎｙＮ） 加氢 作 用） 下 生 产 得 到 木 糖 醇 （ ｙｉ １ 制 品 。关 于 木 糖 醇 发 酵 生产 Ｘ ｌｏ） ｔ 法 的研 究 目前世 界 已经有 许 多 ，在 生 产性 和成 本 卜 比化 学 还原 法 ，其 优位 性 还 不低 。因 为发 酵法 不需
１ 从 木 糖 开 始 的木 糖 醇 生 产
１１ 可产 生木 糖醇 的微 生物 ．
众所 周 知 ，能 资化 （ 化） 木糖 的酵母 在 特定 同 的培 养 条件 下 ，可 以在 培 养基 质 中积 累术糖 醇代 谢 产物 。 在有 关发 酵 法生 产 木糖 醇 的研 究 中 ，这 类酵
木糖 醇 是 １９ ８ ０年 由德 国学 者 费 歇 尔 （ ｉ ｈ ｒ Ｆｓ ｅ） ｃ
等从植 物 山 毛榉 分 离 得 到 的 ，当 时关 心木 糖 醇 的人 不 太 多 。但 是 １５ ９ ０年 以后 有 研 究 发 现 ，木 糖 醇 在 人 体 内也 能合 成 （ ５ｇ／ １ ／ ） 约 ｄ～ ５ｇ ｄ ，于是 ，对木
２ １ 年第 ３ ００ 期
９月 出 版
食 品 工 程
Ｆ００Ｄ ＥＮＣｌ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
２ ９
应 用微 生 物 发 酵 生产 木 糖醇 的研 究 进展
Ｒｅ ｅ ｒ ｈａ ｖ ｎ ｅ ｏ ｉｒ ｂ ａ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｎｔ ｒ ｄ ｃ ｙ ｉ ｌ ｓ ａ ｃ ｄ ａ ｃ ｎ ｍ ｃ ｏ ｉ ｌ ｒ ｎ ａ ｉ ｐ ｏ ｕ ｅ ｘ ｌｏ ｆ ｏ ｏ ｔ
母 是 最 常利用 的 。作 为 从 木糖 到 产生 木 糖 醇的 酵母 有 假 丝 酵 属 （ａｄｄ ） （ ｔ ｖ ｒｍ ｃｓ ｃｎ ｉａ ｋｕ ｅｏ ｇ ｅ）、毕 赤 氏 ｙ 酵母 菌 属 （ ｉｈａ （ａ ｈｓｌｎ 、德 巴利 氏 酵母 ｃ ｉ） ｐ ｃｙｏｅ ）
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