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琥珀酸作为最重要四碳二元羧酸,被广泛用于制备1,4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁酯、苯基化合物、生物材料聚合体PBS等化学品。到目前为止,琥珀酸的制备主要是采用基于石化资源的马来酸酐法。随着石化资源的日趋枯竭,研究利用生物质发酵法制备琥珀酸倍受人们重视。在生物质转化利用方面,发酵法制备燃料乙醇的研究是主要热点之一,然而考虑到琥珀酸发酵具有固定二氧化碳的特征,其理论转化率超过100%,所以,一旦技术难题得到解决,生物质发酵制备琥珀酸比燃料乙醇具有显著的经济性优势。本文通过分离筛选得到一株基于秸秆五、六碳糖共发酵制备琥珀酸的菌株,并对其代谢及发酵做了重点研究,以望为建立一个基于秸秆生物质转化制备琥珀酸的绿色平台提供技术支持。形成主要结论如下:（1）分离得到约300株细菌,这些菌株与常规的瘤胃菌具有基本相似的特征,多数为兼性或专性厌氧菌,初步发酵显示菌株S.JST具有良好的发酵潜力。通过基本的生理生化鉴定发现菌株与放杆菌属较接近,进一步的API试验表明菌株与产琥珀酸放线杆菌种较接近,于是进行16S r RNA试验并提交到GenBank（EF044771.1）,本菌株的16S r RNA与Actinobacillus succinogenes 130Z菌株的16S r RNA同源性为99%,可确定本菌株为产琥珀酸放线杆菌,命名为A.succinogenes S.JST。（2）通过中间体及抑制剂分析初步确定菌株能够同时利用葡萄糖和木糖,以及琥珀酸来自草酰乙酸的两步氢化所得。进一步的酶活及相关酶基因序列分析细化了细胞整体代谢的各个途径与支路,在代谢途径分析的基础上,列出相关代谢方程,并进一步给出代谢通量方程,即初步构建菌株的代谢网络。利用构建的代谢网络计算代谢通量,通量分析显示琥珀酸途径磷酸烯醇式丙酮酸转化为草酰乙酸进一步转化为琥珀酸,其流量最大,乙酸及乙醇作为主要的副产物占据了乙酰辅酶A的主要代谢支流,且节点分析表明该处节点为柔性节点,适于进一步的改造。（3）在将氟乙酸转变为氟乙酰辅酶A并进而转变为氟柠檬酸方面,磷乙酰转移酶扮演着重要角色,而一旦形成氟柠檬酸则容易造成细胞的致死效应,这最终导致了出发菌株不能够在氟乙酸平板生长,因此那些易于生长的突变株可能就是在围绕磷乙酰转移酶的途径发生了突变,基于此原理,本试验筛得一株突变株。对突变株及出发菌株分别做了PTA酶活及基因对比分析,结果表明PTA酶活降低了以及由此引起了乙酸的降低,同时发现乙酸与琥珀酸流量同时降低,乙酸流量的降低没有引起琥珀酸的升高反促其降低,这看似难以解释,然而进一步的代谢途径分析发现,理论上在葡萄糖转化为琥珀酸的过程中生成的H还原力满足不了琥珀酸合成所需,可这种矛盾却能被乙酸的代谢所缓解,这是由于1摩尔乙酰辅酶A转化为乙酸过程中净增2摩尔NADH,这大大缓解了细胞内H供体不足的矛盾,反之,突变株乙酸流量的降低则加剧了H供体不足的矛盾,因此应对本突变株进行其他方式的调控以及进行乙醇降低选育。（4）通过定点筛得到一株乙醇代谢缺陷的复合突变株,由于在乙醇脱氢酶基因中间成功引入了“TAA”终止密码子,乙醇脱氢酶酶活显著降低,流量分析显示乙醇流量明显降低以及琥珀酸流量得到了一定提升。由于细胞仍处于H还原力不足的状态,琥珀酸上升的程度远低于乙醇降低的程度,对于复合突变株而言,由于H电子供体平衡没有得到根本改善,其生产琥珀酸潜力没有得到彻底挖掘,因此应做进一步的代谢调控。（5）通过氢气、ORP以及EMP/HMP流量比的调控,围绕H电子供体的代谢得到了很好地平衡,因此琥珀酸的流量最终得到了显著的提升。同时,当采用碳酸镁代替碳酸钙作为发酵过程中和剂时,作为五碳糖木糖代谢关键酶的木酮糖激酶被进一步激活,这最终促进了五、六碳糖的共发酵。（6）在单因素试验基础上的正交试验结果表明主要的离子及生物素浓度（mmol/L）采用如下条件时产酸较佳:镁离子6.0、锰离子0.9、亚铁离子0.6、锌离子1.5、VB2 0.005、VB5 0.012、VB14 0.003及VB12 0.01。进一步的神经网络分析表明,当最佳条件为二氧化碳体积含量67%、氢气4.8%及生物素浓度5.9mmol/L时,发酵产酸明显提高,同时对比分析表明,与响应曲面的回归分析相比,神经网络具有更高的仿真及预测能力。（7）通过线性及非线性模型分析了菌体生长动力学及产物合成动力学,结果表明非线性模拟能够比较精确的反应发酵过程中的菌体生长及产物合成。最终表明所得到菌体生长动力学模型及产物合成动力学模型分别为: