富马酸（fumaric acid）是一种天然有机酸，在食品、医药、饲料及工业等领域有着广泛的用途。由于原料可再生、反应条件温和及环境污染小等优点，利用微生物发酵法制备富马酸受到许多研究者的关注。从发酵液中分离纯化富马酸是近年来一项重要的研究课题。目前，国内外已采用的分离方法有成盐法、离子交换树脂法、冷却结晶析出法等。络合萃取技术是20世纪80年代兴起的新型分离技术，已在乳酸、琥珀酸、柠檬酸等有机羧酸的分离中得到良好的应用。本论文首次将络合萃取技术应用到发酵液中富马酸的分离，实现了萃取-发酵耦合高效生产富马酸的目的，主要研究内容如下:　　1.络合萃取体系构建及萃取过程研究　　首先，选用3种中性含磷类萃取剂和2种胺类萃取剂与4种不同类型的稀释剂组合成87种不同类型的二元萃取体系，选定50％(V/V)季铵盐Aliquat336-50％(V/V)煤油为最适二元萃取体系;其次，为进一步降低萃取体系成本，采用叔胺Alamine336+季铵盐Aliquat336以煤油为稀释剂开展协同萃取实验，确定10％(V/V)Aliquat336-40％(V/V)Alamine336-50％(V/V)煤油三元萃取体系为最佳的萃取体系，协萃系数达到15.37，同时萃取体系成本降低55％，分离因子α富马酸-葡萄糖和α富马酸-乙醇的值分别为无穷大和62，表明富马酸同葡萄糖及乙醇易分开;再次，分别考察了络合萃取平衡时间、富马酸初含量、pH、反应温度和萃取相比对萃取平衡的影响，结果表明络合萃取平衡时间为20 min，分配比D与富马酸初含量呈负相关，分配比D随pH值的变化趋势是2.0≤pH＜ Ka1时急剧下降、Ka1≤pH＜ Ka2时缓慢下降及pH＞K2时趋于平稳，萃取体系络合萃取富马酸的过程是放热的和自发的过程，热力学参数焓变△H和熵变△S均为负值，降低反应温度有利于萃取的进行，相比与分配比D呈正相关;最后，获得萃取体系对富马酸的饱和容量为71.60 g/L，并通过斜率分析法和红外光谱法推断出萃合物的结构组成。　　2.反萃体系构建及反萃过程研究　　首先，对比了酸、碱和盐三种类型反萃剂的反萃效果，结果显示盐的反萃率最高，同时对不同类型的盐进行比较，结果表明弱碱性或中性的盐作反萃剂效果最好（如碳酸铵、碳酸氢胺、碳酸氢钠、氯化钠）;其次，通过反萃平衡时间、反萃剂浓度和反萃相比对反萃过程的考察，发现反萃剂浓度和反萃相比对反萃过程的影响最大，提高反萃剂浓度和相比不仅可以提高富马酸的反萃率和回收率，还可以有效降低反萃平衡时间;最后，考察了三元萃取体系的重复利用率，碳酸氢钠作反萃剂效果较好，经过10批次的萃取-反萃，萃取率和反萃率分别为78.58％和82.03％。　　3.络合萃取体系分离发酵模拟液中富马酸的研究　　通过络合萃取体系分离发酵模拟液中富马酸的研究，结果发现萃取率几乎不受发酵体系中KH2PO4、尿素等成分的影响，主要受葡萄糖含量及乙醇含量的影响，通过进一步研究葡萄糖和乙醇对萃取过程的影响，结果显示当葡萄糖的含量低于40 g/L时，萃取率会随着乙醇含量的增加而增加，反之，萃取率会随着乙醇含量的增加而下降。　　4.萃取-发酵耦合生产富马酸的研究　　首先，通过不同类型有机溶剂及不同有机溶剂添加量对生物相容性的考察，结果表明2‰的有机溶剂均会对米根霉的生长代谢造成影响;其次，考察了不同接种量、不同有机溶剂添加时间和添加量对米根霉生长的影响，结果表明接种量增大到25％时可以适当缓解有机溶剂对米根霉的毒害，但未能从根本上解决生物相容性的问题;再次，通过不同萃余液处理工艺的考察，结果表明活性炭和植物油处理后的萃余液，COD去除率达90％以上，且不影响米根霉的正常生长代谢;最后，开展了萃取-发酵耦合工艺初步研究，研究结果显示与单纯用氨水做中和剂的发酵过程相比，发酵周期由67h缩短到60h，糖转化率由22.58％提高到45.88％（消耗葡萄糖223.9g，产富马酸102.7g），糖转化率提高了2.03倍，同时中和剂用量减少58.75％。