Pomocou mikroorganizmov, ako sú kvasinky a baktérie ako „biokatalyzátory“, sa xylóza metabolickými cestami premieňa na xylitol, zložku potravín. Typické procesy zahŕňajú:
Vsádzková fermentácia: Roztok xylózy sa zmieša s mikrobiálnym inokulom a fermentuje sa pri 30 až 35 stupňoch a pH 5,5 až 6,5 počas 48 až 72 hodín, čím sa získa xylitol v množstve 0,6 až 0,8 g/g xylózy.
Nepretržitá fermentácia: Nepretržitá produkcia sa dosahuje udržiavaním aktivity mikrobiálnych buniek prostredníctvom privádzaného-dávkového pridávania roztoku xylózy, čo si však vyžaduje vyššie investície do zariadenia.
Medzi výhody biologických metód patria mierne reakčné podmienky, nízka spotreba energie (o 30 % až 50 % energeticky účinnejšia ako chemické metódy) a žiadne znečistenie ťažkými kovmi, čo je v súlade s trendmi zelenej výroby. Súčasné miery konverzie inokula sú však relatívne nízke (zvyčajne pod 70 %) a fermentačný cyklus je dlhý, čo vedie k výrobným nákladom, ktoré sú o 20 % až 30 % vyššie ako pri chemických metódach.
Kľúčové kontrolné body
Predúprava surovín: Hydrolýza xylitolových potravinárskych surovín vyžaduje kontrolovanú koncentráciu kyseliny (0,5%-1%) a teplotu (100-120 stupňov), aby sa zabránilo nadmernej degradácii a tvorbe vedľajších produktov, ako je furfural.
Parametre katalytickej hydrogenácie: Príliš nízky tlak vodíka povedie k neúplnej reakcii, zatiaľ čo príliš vysoký tlak zvýši náklady na zariadenie; katalyzátor potrebuje na udržanie svojej aktivity periodickú aktiváciu (napr. čistenie alkalickým roztokom).
Fermentačný výber kmeňa: Zlepšenie tolerancie kmeňa voči xylóze a rýchlosti konverzie prostredníctvom technológie úpravy génov je hlavným smerom k znižovaniu nákladov v biologických procesoch.