半纤维素是廉价的可再生资源,利用半纤维素水解液发酵生产木糖醇,与传统的加氢催化工艺相比,具有原料成本低、反应条件温和、能耗小、无污染等优势。本文对玉米芯半纤维素水解液的制备工艺以及水解液的脱毒处理,菌种诱变与驯化的选育,生物法制木糖醇工艺,发酵液脱色脱盐与木糖醇结晶工艺进行了研究。针对半纤维素酸水解过程中环境破坏严重的问题采用不使用任何化学试剂的物理法：挤压膨化法预处理玉米芯结合高温蒸煮来制备水解液,其条件是：挤压膨化后以1：20固液比170℃高温下蒸煮2h,总糖溶出量为19.35%。比较了石灰或碳酸钙中和、活性炭吸附、汽提挥发和离子交换树脂吸附等方法对玉米芯半纤维素水解液脱毒效果的影响。结果表明,采用CaCO3中和结合汽提挥发脱毒工艺,乙酸去除率达到56.84%,糠醛去除率为72.63%,该方法经济简便,具有良好的应用价值。为获得较高木糖醇产量的菌株,利用物理和化学的方法进行诱变育种。经过紫外诱变70s后诱变菌株的木糖醇产率得到了较大提高,木糖醇产率提高了5-6%。同时对菌株进行适应半纤维素水解液发酵环境,高底物浓度的发酵环境和适应低氮低无机盐浓度的发酵环境的驯化,选育出了优良的菌株。以脱毒后的高木糖浓度的半纤维素水解液为底物,在低氮源低无机盐的发酵环境下,对发酵的温度、氮源、无机缓冲盐、pH值,通气量,发酵时间以及种子条件和接种量等因素进行考察和优化,并进行摇瓶以及发酵罐放大的研究。确立了适宜的发酵条件：初始木糖浓度120g/L,酵母膏：0.8-1.00%或者玉米浆：2.0%,初始pH：6.00,30℃。应用三步溶氧调控工艺对通气量及时间进行优化。木糖醇产率和体积生产速率分别为76.5%,66.4%,和2.16g/L/h,2.05g/L/h。该结果与同类研究和报道相比处于先进水平。回收复用假丝酵母细胞发酵生产木糖醇,细胞具有新的生长和代谢特性。实验对初始pH值、氮源和无机缓冲盐的用量、溶氧调节,批次的发酵时间,温度等因子进行考察和研究,同时对批次发酵木糖醇的工艺进行优化发现：每隔一批补充一次普通发酵培养基所需的营养物质(氮源,无机盐等),另一次只提供普通发酵培养基一半的营养物质,在工艺上略有改动即可保证发酵结果的较稳定性,在10批次的发酵过程中平均每批发酵时间为43.4h,木糖醇平均产率达74.3%和63.8%。同时采用了聚氨酯泡沫作为固定化连续发酵,平均每批发酵时间为41.3h,木糖醇产率达77.2%和66.8%,该工艺提高了菌体对发酵抑制物的耐受力,节约了生产成本,缩短了发酵周期,提高了发酵效率,具有良好的实际应用价值。木糖醇的结晶是木糖醇生产工艺中的关键环节。活性炭GH-86脱色效果较优。活性炭用量2%,70℃下脱色50min,木糖醇发酵液脱色率可达93.6%,木糖醇损失率为3.9%。采用先过阳离子732树脂后过阴离子D261树脂组合较优,在流量为2BV/h下,发酵液脱盐率达到98%以上,脱色率在与前一步活性炭共同处理后达到98%以上,树脂对残糖的吸附率超过30%,而木糖醇的损失率不到8%。处理后发酵液浓缩后加入1‰晶种,在-10℃下保存32小时进行结晶。从木糖醇发酵液中结晶,所得晶形完整、颜色透明纯净。木糖醇晶体经HPLC检测,纯度为为98.8%,结晶收率为60.2%。