木质纤维素类物质是一类价格低廉、资源丰富的生物质，利用木质纤维素原料厌氧发酵制备生物基丁二酸已成为生物炼制的研究热点。但是木质纤维素制糖效率低下、抑制物含量高导致发酵效率低下，获得的发酵液色素含量高、产物浓度低、含盐量高，导致分离成本高、提取收率低。以上问题限制了将木质纤维素类生物质应用于丁二酸规模化制备的潜力，因此需要从生物炼制的全流程角度出发，解决上述瓶颈。针对以上关键问题，本文以玉米芯为原料，产琥珀酸放线杆菌A.succinogenesNJ113为生产菌株，对丁二酸厌氧发酵制备及提取过程开展研究，为开发廉价生物质为原料的生物基丁二酸提供技术借鉴。　　从减少酸解抑制物生成、提高酶解效率和回收木质素的角度出发，建立了玉米芯三步法制糖技术。优化了玉米芯稀酸水解条件，半纤维素的水解率达98％，总糖浓度达52g/L，主要抑制物总含量＜4.3 g/L，经过脱盐脱毒处理，抑制物脱除率达96～99％。酸解后的玉米芯残渣颗粒表面空隙增加，再以超声辅助稀碱处理脱除残渣中的木质素，使包裹于内部的纤维束裸露，纤维素含量增加至68％，保留率达97％，通过硫酸沉淀回收了碱液中的木质素。预处理后的残渣纤维素酶水解24 h，纤维素水解率达62.5％，比未经处理的残渣提高了27％。随后采用补料分批酶解，使酶解糖液中的葡萄糖浓度达119 g/L。　　为了提高木质纤维素原料发酵制备丁二酸的效率，考察了A.succinogenesNJ113的抗逆性，酚类具有明显的细胞毒性，多种低浓度抑制物对菌体具有协同毒害作用。研究发现:脱毒后的木质纤维素酸解糖在高温灭菌处理中重新生成大量抑制物，通过改进灭菌方式大幅减少了抑制物生成量。将玉米芯酸解糖液与酶解糖液混合后，发酵性能明显改善，总糖浓度为50g/L时，产丁二酸35g/L，生产强度为1.77 g/(L·h)，产率70.3％，通过补料分批发酵将生产强度提高至1.92 g/(L·h)。随后通过化学修饰棉布纤维增强对细胞的固定效率，以此构建纤维床床反应器用于重复批式发酵制备丁二酸，稳定发酵6批次，发酵周期缩短40％以上，丁二酸生产强度达2 g/(L·h)，丁二酸产率70％。随后纤维床反应器在0.1 h-1稀释速度下连续稳态发酵120h，丁二酸生产强度提高到2.5 g/(L·h)，比游离细胞批式发酵提高41％，丁二酸产量稳定在24～26 g/L，初步实现了丁二酸高生产强度稳态化制备。　　通过大孔树脂吸附确定木质纤维素原料制备的丁二酸发酵液中的色素属于非极性和弱极性物质。根据颗粒活性炭物化特性与脱色性能的关系，提出了增强脱色能力的策略，采用NaOH改性处理增强了活性炭表面的疏水性与色散吸附作用，扩大了孔径和比孔容，活性炭在pH6.5下具有优良的脱色能力。通过脱色热力学与动力学过程分析，优化了脱色操作参数。实现了连续脱色，对木质纤维素来源的丁二酸发酵液处理能力达35～84 BV，脱色率均达97％以上，丁二酸损失低于3％。采用热水-NaOH两步解吸，活性炭再生率＞96％，丁二酸的回收率达99％，脱色原料成本比分批脱色降低了74％。　　针对木质纤维素来源的丁二酸脱色液产物浓度低的特点开展了非相变浓缩研究。首先考察了纳滤膜浓缩丁二酸的可行性，将丁二酸解离形成二价阴离子，利用其与纳滤膜之间的静电排斥力，使88％以上的丁二酸被截留。通过多级纳滤浓缩，丁二酸脱色液由24g/L浓缩至76.8 g/L，丁二酸回收率达97％。随后开展了络合萃取浓缩丁二酸的研究，发现TOA胺类络合萃取体系受强酸性阴离子竞争性萃取影响，不适宜提取丁二酸，而中性含磷络合剂TBP可通过盐析效应强化萃取脱色液中的丁二酸，通过多级萃取与NaOH反萃，丁二酸萃取率与反萃率均达98％以上，丁二酸被浓缩至67 g/L。分析表明纳滤膜浓缩比蒸发浓缩节能68％，效果最显著，且不额外消耗酸碱，有利于降低分离成本。　　对丁二酸结晶分离后形成的高NaCl含量的结晶母液开展了回收研究。通过乙酸乙酯的物理萃取将丁二酸与无机盐分离，利用盐析效应提高了丁二酸萃取分配系数并使萃取剂在水中的溶解度降低了76.6％，NaCl盐析效应的拟合可用于预测该体系中的萃取平衡关系。采用蒸发回收低沸点的乙酸乙酯，并将丁二酸解吸至水中。低浓度丁二酸溶液作为反萃剂，削弱了水与乙酸乙酯的共沸，回收的萃取剂含水量降至2.5％。通过提高反萃的油水比，反萃液中的丁二酸浓度达200 g/L以上，实现了丁二酸回收与浓缩过程的耦合。结晶母液中97％的丁二酸被回收丁二酸分离提取过程的总收率由85％提高至95％，实现了丁二酸的高效提取。