阅读说明：本技术 一种木糖酸催化生产低聚木糖的方法 (Method for producing xylooligosaccharide by catalyzing xylonic acid ) 是由 徐勇 周鑫 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种木糖酸催化生产低聚木糖的方法,其中,一种木糖酸生产低聚木糖的方法,其包括,将木聚糖原料和木糖酸混合,加热搅拌；按质量份数计,所述木糖原料为1份,所述木糖酸为5～12份；一种发酵催化生产低聚木糖的方法,其包括,将木糖与菌体混合,调节pH,低温搅拌；加入木聚糖原料,加热搅拌。本发明利用微生物全细胞生物氧化木糖至木糖酸的反应,将产生的木糖酸作为催化剂,与醋酸和其他无机酸相比,产生的聚糖不易过度降解,得率高且副产品木糖糠醛少。(The invention discloses a method for producing xylo-oligosaccharide by using xylonic acid as a catalyst, wherein the method for producing xylo-oligosaccharide by using xylonic acid comprises the steps of mixing a xylan raw material with xylonic acid, heating and stirring; according to the mass parts, the xylose raw material accounts for 1 part, and the xylonic acid accounts for 5-12 parts; a method for producing xylo-oligosaccharide by fermentation and catalysis comprises mixing xylose with thallus, adjusting pH, and stirring at low temperature; adding xylan material, heating and stirring. The invention utilizes the reaction of microbial whole-cell biological oxidation xylose to xylonic acid, and the generated xylonic acid is used as a catalyst, compared with acetic acid and other inorganic acids, the produced glycan is not easy to excessively degrade, the yield is high, and the byproduct xylose furfural is less.)

一种木糖酸催化生产低聚木糖的方法

技术领域

本发明属于食品工程和化学工程技术领域，具体涉及一种木糖酸催化生产低聚木糖的方法。

背景技术

低聚木糖又称木寡糖主要来源于木质纤维中的木聚糖水解，其作为功能性食品或饲料添加剂，不能被消化系统吸收但能够选择性增殖肠道内的双歧杆菌，同时激活多种免疫细胞活性；因此，在人类大健康与微生态、食品安全与绿色动物养殖、生态农业等产业高速发展的牵引和驱动下，源于木质纤维的低聚木糖产品作为一种“超强益生元”发展前景十分广阔。当下低聚木糖生产主要采用内切型木聚糖酶制剂催化水解碱提取的木聚糖，但该方法依赖于高价格生物酶成本高周期长且碱提取处理工艺复杂困难；另可采用普通的强酸水解法制备低聚木糖，低聚木糖收率低副产品多，产品品质不高。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。

因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种木糖酸催化生产低聚木糖的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种木糖酸生产低聚木糖的方法，其包括，将木聚糖原料和木糖酸混合，加热搅拌；按质量份数计，所述木糖原料为1份，所述木糖酸为5～12份。

作为本发明所述的木糖酸生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述木聚糖原料木聚糖和/或含有木聚糖的木质纤维原料。

作为本发明所述的木糖酸生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述加热搅拌反应，其搅拌速率为30～100rmp，温度为130～170℃，时间为0.25～2.0h。

作为本发明所述的木糖酸生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：还包括，降温后调节pH，加入菌体，低温搅拌；加入木聚糖原料，加热搅拌。

作为本发明所述的木糖酸生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述菌体为木糖氧化杆菌，其为0.01～0.1份。

作为本发明所述的木糖酸生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述降温后调节pH为降至室温后调节至弱酸性，所述低温搅拌，其温度为25～35℃，搅拌速率为100～200rmp。

作为本发明所述的木糖酸生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述将木聚糖原料和木糖酸混合与所述加入木聚糖原料中的所述木聚糖原料不相同。

作为本发明另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种发酵催化生产低聚木糖的方法，其包括，将木糖与菌体混合，调节pH，低温搅拌；加入木聚糖原料，加热搅拌。

作为本发明所述的发酵催化生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述菌体为木糖氧化杆菌，所述木聚糖原料木聚糖和/或含有木聚糖的木质纤维原料；按质量份数计，所述木糖为1份，所述菌体为0.01～0.1份，所述木聚糖原料为1～5份。

作为本发明所述的发酵催化生产低聚木糖的方法的优选方案，其中：所述调节木糖溶液的pH为调节至弱酸性，所述低温搅拌，其温度为25～35℃，搅拌速率为100～200rmp，所述加热搅拌反应，其搅拌速率为30～100rmp，温度为130～170℃，时间为0.25～2.0h。

本发明的有益效果：

本发明采用木糖酸作为催化剂，得率高且副产品木糖糠醛少；本发明选择生物氧化、电渗析耦合技术以转化木糖为木糖酸，其中木糖酸作为自供给催化剂可回收且低聚木糖产品更纯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为实施例6中的生产工艺流程图。

图2为实施例6中的电渗析反应原理图。

图3为实施例1中高效阴离子交换色谱分析图谱。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯碱抽提木聚糖和5％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至150℃保温75min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。其分析图谱如图3所示，木糖酸(XA)与木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6)、木七糖(X7)、木八糖(X8)可以同时检测。其中主要成分为木糖至木八糖，其得率分别为27.6％、19.2％、13.1％、8.8％、5.9％、2.5％、1.6％和1.3％，共计80％，其中低聚木糖共52.4％；此外糠醛得率0.05％。

此外，以100mmol/L氢氧化钠(NaOH)与500mmol/L的醋酸钠(NaAc)为流动相进行二元梯度淋洗的具体操作见下表：

实施例2：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯碱抽提木聚糖和10％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至160℃保温45min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。其分析图谱显示木糖酸(XA)与木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6)、木七糖(X7)、木八糖(X8)可以同时检测。主要成分为木糖至木八糖，其得率分别为30.5％、17.2％、13.2％、9.1％、6.8％、3.9％、2.6％和1.7％，共计86.2％，其中低聚木糖共55.7％；此外糠醛得率0.07％。木聚糖水解液用氢氧化钠中和至pH5.5后和2g/L的氧化葡萄糖酸杆菌同时加入容量2L的生物反应器进行生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为0.5vvm，反应时间24h，98％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸与低聚木糖；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加500mL去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收96.8％，盐室中低聚木糖回收率100％。

实施例3：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯和5％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至170℃保温15min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。其分析图谱显示木糖酸(XA)与木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6)、木七糖(X7)、木八糖(X8)可以同时检测。主要成分为木糖至木八糖，其得率分别为16.2％、15.8％、10.2％、9.3％、6.1％、4.8％、2.5％和1.8％，共计66.7％，其中低聚木糖共50％；此外糠醛得率0.03％。木聚糖水解液用氢氧化钠中和至pH5.5后和8g/L的氧化葡萄糖酸杆菌(美国典型菌株保藏中心ATCC 621H)同时加入容量2L的生物反应器进行生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为0.5vvm，反应时间12h，99％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸与低聚木糖；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加500mL去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收96.3％，盐室中低聚木糖回收率100％。

实施例4：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g甘蔗渣干粉和10％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至150℃保温60min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。其中木糖酸(XA)与木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6)、木七糖(X7)、木八糖(X8)可以同时检测。主要成分为木糖至木八糖，其得率分别为35.2％、16.5％、12.1％、8.2％、6.3％、4.4％、3.6％、1.9％和1.6％，共计89.8％，其中低聚木糖共54.6％；此外糠醛得率0.08％。木聚糖水解液用氢氧化钠中和至pH5.5后和2g/L的弗托式葡萄糖酸杆菌(美国典型菌株保藏中心ATCC IFO 3264)同时加入容量2L的生物反应器进行生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为0.5vvm，反应时间12h，94％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸与低聚木糖；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加500mL去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收97.1％，盐室中低聚木糖回收率100％。

实施例5：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯干粉和5％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至150℃保温70min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。其分析图谱显示木糖酸(XA)与木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6)、木七糖(X7)、木八糖(X8)可以同时检测。其中主要成分木糖至木八糖，其得率分别为19.1％、17.6％、11.2％、8.4％、6.8％、5.1％、2.5％、和1.3％，共计72％，其中低聚木糖共52.9％；此外糠醛得率0.06％。

实施例6：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯碱抽提木聚糖和10％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至150℃保温45min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。主要成分木糖至木八糖，其得率分别为25.6％、15.8％、12.2％、10.1％、5.5％、4.2％、2.8％和1.7％，共计77.9％，其中低聚木糖共52.3％；此外糠醛得率0.04％。木聚糖水解液用氢氧化钠中和至pH5.5后和5g/L的氧化葡萄糖酸杆菌同时加入容量2L的生物反应器进行生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为0.5vvm，反应时间12h，98％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸与低聚木糖；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加500mL去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收率为97.9％，质量浓度约为11％，盐室中低聚木糖回收率100％。

将酸室回收的11％木糖酸溶液稀释至10％后取500mL与50g玉米芯碱抽提木聚糖混合于1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至155℃保温45min，反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)，其中木糖至木八糖，其得率分别为29.0％、16.1％、13.1％、9.6％、6.1％、3.4％、1.9％和0.9％，共计80.1％，其中低聚木糖共51.1％；此外糠醛得率0.04％。

实施例7：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯干粉和10％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至170℃保温50min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。主要成分木糖至木八糖，其得率分别为72.6％、8.2％、6.1％、3.2％、0.9％、0.1％、0.1％和0.02％，共计91.2％，其中低聚木糖共18.6％；此外糠醛得率为0.8％。因为在高强度(高酸，高温)条件下木糖酸使木聚糖水解更彻底但木糖含量会偏高。

实施例8：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯干粉和10％(质量分数)的酒石酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至150℃保温45min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。主要成分木糖至木八糖，其得率分别为65.2％、9.2％、7.1％、4.2％、3.0％、1.6％、0.5％和0.1％，共计90.9％，其中低聚木糖共25.7％；此外糠醛得率为0.4％。

实施例9：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g杨木粉和10％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至150℃保温45min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。主要成分木糖至木八糖，其得率分别为11.6％、8.8％、8.2％、7.3％、5.0％、3.9％、2.1％和1.5％，共计48.4％，其中低聚木糖共36.8％；此外糠醛得率0.04％。

实施例10：

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯碱抽提木聚糖和5％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(50rpm)，并加热至170℃保温15min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物废渣与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。其分析图谱显示木糖酸(XA)与木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6)、木七糖(X7)、木八糖(X8)可以同时检测。其中主要成分木糖至木八糖，其得率分别为10.1％、9.8％、9.2％、8.1％、6.9％、4.8％、3.7％、和3.3％，共计55.9％，其中低聚木糖共45.8％；此外糠醛得率0.02％。

木聚糖水解液用氢氧化钠中和至pH5.5后和4g/L的氧化葡萄糖酸杆菌同时加入容量2L的生物反应器进行生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为0.5vvm，反应时间6h，98％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸与低聚木糖；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加500mL去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收率为96.5％，质量浓度约为5.5％，盐室中低聚木糖回收率100％。

将酸室回收的5.5％木糖酸溶液与上述反应后的玉米芯碱抽提木聚糖固体废渣混合于1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至170℃保温15min，反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)，其中木糖至木八糖，其得率(针对于初始原料50g木聚糖计算)分别为8.2％、7.2％、6.3％、4.1％、3.2％、2.4％、0.9％和0.7％，共计33％，其中低聚木糖共24.8％；此外糠醛得率0.04％。

实施例11：在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯碱抽提木聚糖和5％(质量分数)的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至170℃保温30min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。主要成分木糖至木八糖，其得率分别为21.6％、18.7％、14.9％、13.8％、9.6％、5.7％、2.9％和1.5％，共计88.7％，其中低聚木糖共67.1％；此外糠醛得率0.05％。木聚糖水解液用氢氧化钠中和至pH5.5后和5g/L的氧化葡萄糖酸杆菌同时加入容量2L的生物反应器进行生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为0.5vvm，反应时间12h，98％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸与低聚木糖；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加500mL去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收率为97.9％，质量浓度约为11％，盐室中低聚木糖回收率100％。

将酸室回收的5.5％木糖酸溶液稀释至5％后取500mL与50g甘蔗渣干粉混合于1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至170℃保温30min，反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)，其中木糖至木八糖，其得率分别为22.0％、19.2％、15.3％、11.2％、8.0％、4.9％、1.8％和0.5％，共计82.9％，其中低聚木糖共60.9％；此外糠醛得率0.04％。

实施例12：

在3L的生物反应器内加入1.5L的100g/L的木糖溶液与9g的氧化葡萄糖酸杆菌进行木糖生物氧化反应，生物氧化反应条件为：温度30℃，搅拌转速为150rpm，空气通入量为1.0vvm，反应时间24h，以氢氧化钠控制发酵过程中的pH，反应结束98％的木糖被转化为木糖酸；反应结束通过离心机离心分离菌体与发酵液，离心条件：5000rpm，5min；发酵液主要成分为木糖酸；将发酵液至于双极膜电渗析盐室，酸室和碱室分别添加1.5L去离子水，通过外加直流电源驱动电渗析反应，以盐室电导率为参考检测分离反应过程，反应1h后盐室电导率稳定反应结束，此时，酸室中木糖酸回收率为97.0％，质量浓度约为10％。

在1L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入50g玉米芯干粉和上述制备的10％的木糖酸溶液500mL，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至155℃保温60min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与木聚糖水解液(水解液主要为木糖、木糖酸与低聚木糖混合液)。所获得的木聚糖水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。主要成分木糖至木八糖，其得率分别为35.2％、16.5％、11.7％、9.1％、5.9％、4.6％、3.7％和1.4％，共计88.1％，其中低聚木糖共52.9％；此外糠醛得率0.08％。

本发明利用微生物全细胞生物氧化木糖至木糖酸的反应，将产生的木糖酸作为催化剂，与醋酸和其他无机酸相比，产生的聚糖不易过度降解，得率高且副产品木糖糠醛少；此法具有技术普遍性可用于多种木质纤维原料(碱抽提木聚糖、秸秆、玉米芯，甘蔗渣等)；本发明中木糖酸用量，时间以及温度需严格控制。酸浓度过低处理时间长能耗高；温度和时间过高过长产品容易发生过度降解产率下降；需合适条件与比例。本发明选择生物氧化、电渗析耦合技术以转化木糖为木糖酸，其中木糖酸作为自供给催化剂可回收且低聚木糖产品更纯。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。