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富马酸不仅是一种较常用的食品、饲料添加剂,还是重要的有机化工原料,广泛应用于医药、化工等领域。目前富马酸生产主要利用石油基产品进行化学合成,随着石油资源的日益枯竭,寻找新型绿色、可持续的富马酸生产方法已成当务之急。麸皮是小麦加工面粉过程中产生的副产物,含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素和矿物质,将小麦麸皮通过微生物发酵转化为有机酸,是提高麸皮经济价值,绿色、可持续生产富马酸的有效途径。本文在对Rhizopusdelemar CICC41341(戴尔根霉)利用葡萄糖和木糖发酵产富马酸效果研究及其木糖代谢机理初步分析的基础上,以小麦麸皮为原料,进行戴尔根霉麸皮水解液发酵产富马酸的研究,通过对麸皮预处理效果的考察,探索了具有较高纤维素酶解率的麸皮预处理方法;通过糖液除毒处理、培养基优化等手段提高分步发酵产酸量;通过对影响同步发酵效果主要因素的调控,获得最适发酵条件。主要研究结果如下。(1)以葡萄糖为碳源,在确定的发酵条件下,正交试验优化得到的培养基组成为:葡萄糖100g/L,(NH4)2SO44.0g/L,酵母浸粉0.40g/L,KH2PO40.20g/L,FeSO40.02g/L,ZnSO40.40g/L,MgSO40.30g/L,CaCO340g/L;该条件下,富马酸产量36.12g/L,转化率40.47%。(2)以木糖为碳源,在确定的发酵条件下,培养基的正交试验优化结果为:木糖80g/L、(NH4)2SO44.0g/L、酵母浸粉0.30g/L、KH2PO40.5g/L、MgSO40.30g/L、MnSO40.20g/L、FeSO40.02g/L、CaCO340g/L;该条件下,富马酸产量28.16g/L,转化率36.46%。对Rhizopus delemar CICC41341戊糖途径进行研究分析的结果表明,其戊糖途径中的木酮糖激酶是关键限速酶,在利用Mg2+、Mn2+对其激活后,能够显著改善该菌株利用木糖的能力,提高富马酸的产量。(3)在分步发酵中,获得了麸皮水解糖较适制备方式,以碱性双氧水预处理麸皮,采用大孔吸附树脂NAK-Ⅱ脱毒水解液;响应面法优化得到的Rhizopusdelemar CICC41341麸皮水解糖发酵产富马酸的最佳培养基为:发酵水解液总糖浓度80g/L、(NH4)2SO42.0g/L、酵母浸粉0.29g/L、MgSO40.26g/L、MnSO40.07g/L,FeSO40.05g/L,CaCO340g/L,此时的富马酸产量27.42g/L,总糖转化率达到38.55%;发酵结果表明分步发酵法适合于戴尔根霉利用小麦麸皮发酵产富马酸。(4)在同步发酵中,小麦麸皮的较适预处理方法是碱性高温高压预处理;正交试验优化得到的最佳预处理条件为:温度120℃,时间40min,NaOH浓度1.0%;较好发酵条件为:水解温度50℃,发酵温度40℃,加酶量0.732IU/g,转速200r/min,麸皮添加量100g/L,延迟接种时间36h。在此条件下发酵7天,获得富马酸产量为6.06g/L。由此可见戴尔根霉分步发酵小麦麸皮产富马酸的效果优于同步发酵。