富马酸,含有二个羧酸的平台化合物,在化工、食品及饲料添加剂、医药、涂料、树脂等行业有广泛应用,是二十一世纪美国能源部认定的优先发展的12种平台化合物之一,市场前景光明。利用发酵法合成富马酸,缓解能源及环境压力,实现富马酸行业可持续发展。米根霉是富马酸生物合成的优良菌种,但由于外源的重组基因在丝状真菌中不易表达,能成功表达出所需性状的可能性低,难度大,因此米根霉本身的性质制约了基因工程方法在米根霉菌种优化方面的应用,不能定点对富马酸的生物合成进行改造来提高富马酸产量。为了解决以上难题,本研究致力于通过理性指导发酵培养基优化来提高富马酸产量,本文利用培养基成分动态检测和代谢轮廓分析方法研究米根霉胞内代谢物在富马酸合成水平不同的两种不同培养基M2和M1中的动态代谢过程及差异,揭示米根霉菌株胞内代谢物因培养条件不同而导致的代谢物的动态变化及整体代谢差异;利用GC-MS研究手段和PCA、PLS多元统计分析方法确定了柠檬酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸、乳酸、脯氨酸、丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸8种聚类贡献较大的代谢物,将这8种物质结合中心碳代谢、脂肪酸代谢和氨基酸代谢中的化合物动态变化进行分析,确定富马酸合成的胞内初级代谢物不足,对M2提出进一步的动态变添加措施。通过培养基添加与组合优化最终获得优化培养基M3,米根霉FM19在M3由中富马酸产量由49.5 g/L提高至56.5 g/L,比M2提高了14%;副产物乳酸、苹果酸产量由M2培养基下0.88 g/L、3.8 g/L的分别下降17%和39.5%达到M3培养基条件下的0.73 g/L和2.3 g/L,培养基优化的结果表明比较代谢组学分析的方法可以理性指导发酵培养基优化,提高富马酸发酵水平,也为当下的培养基优化方法提供了新的思路。