木糖醇是一种广泛存在于水果、蔬菜、藻类中的五碳糖醇,由于木糖醇的甜度与蔗糖相当而热值却低于蔗糖,且具有抗菌防龋齿的功效,同时在人体内的代谢不需要胰岛素的参与,因此木糖醇在食品和医药行业中具有重要的应用价值。传统化学法还原木糖生产木糖醇对高木糖纯度以及高温高压的需求使得木糖醇的制备成本较高,且易造成环境污染。因此,不需以高纯木糖为原料且在温和条件下进行的生物转化法生产木糖醇已成为当前研究重点。本文从土壤中筛选获得一株高效生产木糖醇的菌株SK36.001。对该菌进行细胞与菌落形态观察、生理生化鉴定及26S rDNA分析,结果表明该菌株为热带假丝酵母,命名为Candida tropicalis SK36.001。其26S rDNA D1/D2区域序列含有个570碱基,已提交至GenBank数据库得到基因登录号KT945155,并将其保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏号为CCTCC M 2014428。为提高野生菌C.tropicalis SK36.001的木糖醇生产能力,采用常温常压等离子体(ARTP)诱变处理菌株,并从200多株突变株中筛得高产木糖醇的突变菌株C.tropicalis T31,该突变株的木糖醇转化率为61%,比原始菌株提高22%,经过7次传代培养证明该菌具有良好的遗传稳定性。为进一步探索突变菌株木糖醇产量提高的原因,将部分正突变菌株与野生菌木糖还原酶酶活进行比较,同时测定并比较两者中木糖还原酶表达基因XYL1的相对表达量大小。结果表明突变菌株的木糖还原酶酶活高于野生菌株,突变菌XYL1的基因相对表达量也明显高于野生菌。在诱变提高菌株生产木糖醇能力后,继续在摇瓶发酵的基础上对所筛高产突变菌株T31进行培养基配方优化以及发酵条件优化。通过单因素实验和正交实验得到最优培养基组成(g/L)为:初始木糖浓度为100,酵母膏2,硫酸铵4,七水合硫酸镁0.5。通过单因素实验确定摇瓶发酵的最佳条件为:发酵液初始pH 5.0,发酵温度28oC,摇床转速200 r/min,接种量4%。在此最优发酵条件下,采用最优发酵培养基配方摇瓶培养T31到30 h时,菌株的木糖醇转化率达到79%,相比优化前有了明显的提高。在摇瓶发酵数据的基础上对T31进行7 L发酵罐扩大培养,通过改变搅拌转速研究不同溶氧量对分批发酵过程中木糖醇产量、木糖消耗以及菌体量的影响。发酵条件为:装液量3 L,初始发酵液pH 5.0,发酵温度控制在28oC,通气比保持在1.0 vvm。经过对不同转速条件下T31分批发酵生产木糖醇的过程研究,得到0~18h转速500 r/min,18 h后转速改为300 r/min的最适发酵条件,该条件下发酵结束木糖醇产量可以达到77.5g/L。同时采用Logistic、Luedeking-Piret方程符合该条件下具体实验数据变化规律推导了T31菌体生长、产物木糖醇形成以及底物木糖消耗的动力学模型,通过OringinPro 8.0非线性拟合得到三个发酵动力学模型参数估计值。结果表明模型能够较好的反映热带假丝酵母T31分批发酵产木糖醇的过程,对发酵生产木糖醇过程控制优化具有指导意义。