文献综述
木质纤维素原料富含纤维素和半纤维素糖类成分，是生产生物液体燃料（例如燃料乙醇和丁醇）和其他生物基化学品以及生物质的最重要的生物炼制资源。木质纤维素是我国转型生物经济发展的重要资源，它对促进世界低碳经济，特别是保持我国能源安全和社会经济可持续发展具有战略重要性。
在20世纪初期，德国开始发酵木质纤维素水解物以生产饲料酵母，其中木糖主要通过产朊假丝酵母（C.utilis）或热带假丝酵母（C.tropicalis）液体深层通风发酵生产。 目前全球饲料酵母产量约为100,000吨，其产量主要受生产效益和产品品质的影响，主要来自淀粉乙醇生产的副产品DDGS，其中一部分通过发酵甜菜和甘蔗的废糖蜜来获得。除此之外市场上几乎没有木糖发酵生产的饲料酵母产品
木糖酸 (xylonic acid, xylonate) 是指木糖C-1位醛基氧化转变成羧基的多羟基一元酸, 易于生物降解, 无残留, 是一种环境亲和型的无腐蚀性、不挥发、无毒、温和的水溶性有机酸。木糖酸是维他命C的重要代谢产物之一，对于维他命C。在生物体内的有效循环与代谢起着至关重要的调节作用。木糖酸是维他命C的重要代谢产物之一，对于维他命C在生物体内的有效循环与代谢起着至关重要的调节作用。木糖酸钠是新一代植物生长调节剂和水产养殖中酸环境必不可少的添加剂。木糖酸还可作为高效水泥粘结剂的主要成分，已被证明其粘结效率是现有粘结剂的两倍以上。
目前木糖转化成木糖酸主要有化学合成法和生物合成法，化学合成法有碘催化合成、钯催化合成，生物法有酶催化法和发酵法。其中化学法制木糖酸的过程叫繁琐，操作不易，且反应条件苛刻，还会产生较大的环境污染，相比之下生物法就具有原料廉价以获取，不会对环境造成危害的有点，具有很大的发展前景。
在生物合成法中，酶催化法选用的酶主要为葡萄糖氧化酶和木糖脱氢酶。由于葡萄糖氧化酶对底物具有高度的专一性，在催化木糖的过程中木糖会受到葡萄糖的强烈抑制，所以在反应过程中还必须添加过氧化氢酶；而且木糖脱氢酶的催化活性也很低，反应时还需要添加NAD或NADP作为受体。由此可见用这两种酶来制备木糖酸存在酶用量大、反应速率低和生产产品成本高的问题。因此发酵法生产木糖酸有更广泛的应用前景。
目前用于氧化木糖发酵生产木糖酸的微生物主要有:醋杆菌属，假单胞菌属，气杆菌属，镰刀菌属，青霉属，出芽霉属，肠杆菌属，欧文氏菌属，节杆菌属，葡萄糖杆菌属及不动杆菌属。1973年, 铃木利幸等通过P.quercuum发酵纯木糖生成木糖酸的实验, 认为细胞内的木糖脱氢酶参与了木糖酸的发酵过程。20世纪80年代, Buchert等测试了莓实假单孢菌(P.fragi)和氧化葡萄糖杆菌(G.oxydans) , 发现两者能够在高于10%的纯木糖溶液中发酵产木糖酸，其中氧化葡萄糖杆菌对乙酸和糠醛类抑制物的耐受能力更强, 更适于木质纤维素 (预) 水解液的木糖酸发酵。
本次课题研究内容主要是围绕单一木糖底物体系进行G.oxydans全细胞催化实验，通过实验测定不同催化条件下的流变性质、搅拌功率以及氧传递系数、底物/产物浓度等，重点考察搅拌转速、通气量等对生物反应器内搅拌功率、氧传递速率和细胞催化过程的影响，基于氧传递效率评估氧气供给工艺及其对好氧发酵性能的影响，建立优化条件下适宜的流体力学生物反应环境。
资料编号：[262834]
