中国白酒酒糟共发酵葡萄糖与木糖生产聚苹果酸：一种绿色高效的生物炼制策略

本研究针对中国白酒酒糟(CDG)资源浪费问题，通过5% H2SO4预处理结合树脂脱毒和纤维素酶水解工艺，实现葡萄糖(39.3%)和木糖(51.3%)的高效回收。利用Aureobasidium pullulans HA-4D菌株进行混合糖共发酵，获得38.6 g/L聚苹果酸(PMA)，产量达0.35 g/g糖，为CDG高值化利用和PMA低成本生产提供了创新解决方案。

　　

中国白酒产业每年产生约1亿吨酒糟(CDG)，这种富含淀粉(13.8%)、纤维素(18.7%)和半纤维素(8.9%)的废弃物目前利用率不足30%，既造成资源浪费又带来环境压力。与此同时，聚苹果酸(PMA)作为一种具有抗癌药物载体潜力的生物可降解聚合物，其传统葡萄糖发酵生产成本高昂。如何实现CDG废弃物高值化转化与PMA低成本生产的双重目标，成为生物制造领域亟待解决的难题。

江苏高校自然科学研究重大项目团队创新性地将CDG转化为PMA生物合成的理想原料。研究人员采用分级处理策略：首先用5% H₂SO₄在0.3高固液比下同步水解淀粉和木质纤维素组分，再通过树脂吸附脱除抑制剂，最后用Cellic? CTec2纤维素酶进一步释放可发酵糖。关键技术创新在于混合糖发酵过程的精准调控，系统比较了A. pullulans HA-4D在单一糖源和混合糖源下的代谢特征。

单糖发酵特性
实验显示HA-4D菌株能同时利用葡萄糖和木糖，但存在明显的碳分解代谢抑制(CCR)现象。在单一糖源发酵中，葡萄糖组PMA产量(32.2 g/L)显著高于木糖组(18.5 g/L)，证实葡萄糖仍是更优碳源。

共发酵动力学
混合糖发酵展现出协同效应：葡萄糖优先消耗阶段维持了菌体快速生长，而木糖的后续利用延长了产物合成期。虽然共发酵组PMA浓度(38.6 g/L)略低于纯葡萄糖组，但总糖转化率提高21%，且菌体生物量增加35%，表明混合糖源更有利于细胞工厂的整体性能提升。

工艺优化创新
通过响应面法确定最佳发酵条件：初始糖浓度80 g/L（葡萄糖:木糖=3:1），氮源补充量1.5 g/L，pH 6.0。在此条件下，PMA生产率达到0.31 g/L/h，较文献报道的混合糖发酵效率提升47%。

该研究开创了CDG废弃物生物炼制的新范式：酸预处理-酶解-脱毒-共发酵的集成工艺，不仅实现39.3%葡萄糖和51.3%木糖的回收率，更将CDG中的氮源同步转化为菌体蛋白。所获PMA产品兼具食品级安全性和医药级功能特性，其纳米载体应用可显著提高抗癌药物靶向性。从环境角度看，该技术每处理1吨CDG可减少0.8吨CO₂当量排放，兼具经济效益与生态效益。

值得注意的是，研究团队在CRediT贡献声明中特别标注了跨学科合作模式：徐家星负责概念设计与资金获取，刘小燕完成文稿撰写与基金统筹，夏俊主导方法学开发与实验实施，这种产学研协同创新机制为技术转化奠定了坚实基础。该成果发表于《Food and Bioproducts Processing》，为生物基材料制造提供了教科书级的案例参考。