富马酸(Fumaric acid)作为一种重要的有机化工原料和大宗化工产品，广泛应用于涂料、树脂、医药、增塑剂、食品添加剂等领域，具有重要的市场价值。随着生物技术的不断进步和化石资源的日益耗尽，生物法合成富马酸成为化工行业可持续发展的必然选择。传统富马酸发酵基于农产品，使用粮食(主要是葡萄糖以及淀粉为主)作为发酵的主要原料，而全球粮食价格大幅上涨，导致了发酵法制备富马酸的成本上涨，同时原料来源与食品生产冲突，开拓以廉价非粮来源的基质制备富马酸势在必行。本研究采用少根根霉作为出发菌株，筛选出利用木糖产富马酸菌株，在此基础上对利用木糖的方法进行改进，将木糖用于种子培养，而在发酵阶段采用葡萄糖作为碳源，提出分步利用策略，以期提高木糖的利用率，有效避免利用单一木糖发酵产酸量及生产速率低下等问题。同时考察半纤维素水解液副产物对种子培养的影响，为使用直接利用半纤维素资源，简化生产工艺提供理论基础。论文主要工作如下：　　 1.少根根霉发酵木糖产富马酸的诱变育种　　 选择少根根霉RA-ME-F22作为出发菌株，采用物理以及化学诱变以提高菌种利用木糖产富马酸的能力，设计使用在木糖培养基中加入溴甲酚绿指示剂作为初步筛选平板，进一步利用木糖发酵复筛得到富马酸高产菌。实验选择紫外线和亚硝酸作为诱变剂，通过对致死率及正突变率的比较，确定紫外诱变的最佳照射时间为3 min，化学诱变最佳反应时间为20 min。经过筛选育种，并对其遗传稳定性进行考察，得到一株稳定性较好的菌株RA-MF22-2，发酵72 h，富马酸产量为7.3 g/L，较原始菌株产酸量增加43.5％。　　 2.利用木糖进行种子培养的优化　　 针对少根根霉利用木糖的糖酸转化率低的问题，将木糖与葡萄糖分别用于少根根霉种子培养以及发酵产富马酸两个阶段的碳源，分步利用双糖制备富马酸。通过比较使用木糖和葡萄糖作为种子培养基碳源，证明少根根霉可以利用木糖生长，而且对于利用葡萄糖发酵产富马酸没有明显影响。进一步对种子培养条件进行优化，结果表明木糖最适浓度为30 g/L，摇瓶孢子浓度以4-6×105个/mL为宜，最佳种龄为32-40 h。在100 g/L葡萄糖的发酵培养基中，以木糖为碳源培养的种子经发酵72 h后，富马酸最高产量达53.51 g/L。　　 3.发酵葡萄糖产富马酸的条件优化　　 对发酵培养基利用两水平正交试验设计筛选重要影响因素，通过极差分析得到对于富马酸的合成影响重要的因子依次为：葡萄糖、(NH4)2SO4、MgSO4.7H2O、ZnSO4.7H2O、酵母膏、KH2PO4、FeSO4.7H2O。其中葡萄糖以及(NH4)2SO4的影响作用明显大于其他因素。通过单因素实验确定碳源葡萄糖以及氮源(NH4)2SO4的最佳浓度范围分别为100-160 g/L以及1-4 g/L，并确定中心复合试验设计的中心点。采用响应面分析法对少根根霉合成富马酸的重要影响因素葡萄糖浓度以及(NH4)2SO4浓度进行了优化与评价，得到影响富马酸产量以及转化率的二次多项式回归模型，利用统计学方法对两个模型进行了显著性检验，在葡萄糖、(NH4)2SO4浓度分别为162.0 g/L、3.08 g/L时，可得到富马酸产量最大值为75.15g/L，当葡萄糖、(NH4)2SO4浓度分别为121.2 g/L、2.23 g/L时，可得到富马酸转化率最大值为55.16％。通过验证分别得到富马酸产量和转化率为74.02 g/L、56.82％，与实验预测吻合良好，且产量较单因素实验提高了38％。　　 4.半纤维素水解液中抑制物对少根根霉种子培养的影响　　 目前在使用半纤维水解液中的木糖时仍存在一些问题，其中酸水解产生的副产物会对其利用有一定的抑制作用。本章考察了酸水解半纤维素时的主要副产物乙酸、甲酸以及糠醛对少根根霉培养的抑制作用。培养基中木糖浓度为30 g/L、pH为4时乙酸浓度≤1 g/L时对少根根霉生长具有一定的促进作用，培养48 h后菌体干重为6.60 g/L，较对照样菌体干重增加8.91％；而2 g/L以上的乙酸对少根根霉的生长以及木糖的利用都产生了抑制作用。pH对乙酸的抑制作用有很大影响，6 g/L的乙酸在培养基pH为4时完全抑制了少根根霉的生长，而提高培养基pH至6促进乙酸的解离，仅使延迟期延长，60h培养结束时菌体干重为4.311g/L。甲酸对少根根霉的生长抑制作用较强，3 g/L时完全抑制了木糖的利用以及菌体的生长。糠醛浓度低于1 g/L时对木糖的利用影响不显著，1.5 g/L时抑制菌体生长，降低生物量以及木糖的转化。使用模拟半纤维素水解液作为种子培养碳源，考察对发酵葡萄糖产富马酸的影响，富马酸产量达到29.4 g/L，其中乙酸对发酵的影响较大，而少量糠醛对产酸有促进作用。