木糖醇是优良的功能性甜味剂和重要的平台化合物，在食品、医药及化工行业中用途广泛。现有基于木糖的化学制备工艺能耗高、污染大，因此以葡萄糖为原料产木糖醇的生物转化工艺颇受关注。但是该工艺亟需解决的问题在于如何进一步提高木糖醇转化率。本文从氧化葡糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans NH-10）中纯化得到产木糖醇的两个过程关键酶并分别进行表征，明确了控制全流程转化率的限制因素—XDH依赖的辅酶NADH供给障碍，结合对G.oxydans NH-10的代谢网络的研究，采用强化代谢途径促进辅酶循环的手段解决上述难题，最后尝试从分子水平上阐述辅酶NADH的再生机制。主要研究内容包括：　　⑴采用不同策略纯化得到了膜结合的D-阿拉伯糖醇脱氢酶和NADH依赖的木糖醇脱氢酶。前者分子量96 KDa，由大小分别为82 KDa和14 KDa的两个亚基组成，属于PQQ依赖的膜结合醌蛋白;后者分子量为113KDa，由四个28KDa的小亚基组成。经氨基酸序列和编码基因序列比对，确认该酶与源于G.oxydans621H的木糖醇脱氢酶具有同源性。酶学性质研究表明该酶制备木糖醇的最优条件:温度30℃，pH5.5～6.0，特异性依赖还原型辅酶NADH。　　⑵木糖醇脱氢酶之所以成为限速酶，原因在于辅酶NADH的供给不足。G.oxydans磷酸戊糖途径与辅酶循环密切相关，因此以该途径葡萄糖-6磷酸脱氢酶(G6PDH)、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGDH)作为辅酶再生工具，借助载体pBBR1MCS-5和强型启动子PtufB，连接基因zwf/gnd，构建表达质粒pBBR-PtufB-zwf/gnd，转化到原始菌G.oxydans NH-10，获得两株辅酶循环加强型的重组菌G.oxydans PZ/PG。重组菌制备木糖醇的能力明显优于原始菌。其中菌株PZ产木糖醇15.48g/L，转化率51.6％，菌株PG产木糖醇12.12g/L，转化率40.4％，均高于原始菌G.oxydans NH-10的转化率。优化重组菌G.oxydans PZ发酵条件及转化参数后，在摇瓶转化体系中，底物浓度30g/L，菌体量10％(w/v)，pH6.0，30℃可以得到20.1g/L的木糖醇，转化率67％。在溶氧、温度和pH等可实时调控的发酵罐上，转化体系底物浓度50 g/L，菌体量15％(w/v)，采用高转速高溶氧至低速限供氧的两步调控法，发现重组菌PZ产木糖醇的浓度达到29.8g/L，转化率约60％，另一株重组菌PG产木糖醇浓度22.8g/L，转化率为47.5％。　　⑶RT-PCR法研究各菌株代谢关键酶基因转录水平，结合关键酶活力数据阐释G.oxydans辅酶NADH的再生机制:发现重组菌PZ中zwf转录数是原始菌的13倍、PG中的gnd基因转录水平提高5倍以上;两重组菌过表达的酶活力分别提高30％和35％，从而显著增强了磷酸戊糖途径的代谢通量，促进了辅酶NADH的循环再生，因此木糖醇产物浓度和转化率明显优于原始菌。而重组菌PZ的木糖醇产量高于PG的原因在于，前者过表达的G6PDH位于磷酸戊糖途径的上游，起着代谢流量阀门的作用，对6PGDH的催化有一定节制作用，因此其对代谢的调控作用更为明显更易于检测。