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富马酸是一种重要的化学品，广泛应用于化工、医药、食品等行业，如今人口不断增多、工业化规模日渐扩张，石油等资源逐渐枯竭，资源、环境危机日益加剧，以生物质可再生资源替代不可再生的化石资源，以生物合成路线替代化学合成路线，进行富马酸的大规模生产是一种必然选择。 目前发酵法生产富马酸的主要原料为葡萄糖，原料费占富马酸生产的很大一部分;因此，为了降低发酵法生产富马酸的成本，寻找廉价的可再生原料是生物法制备富马酸的出路。地球上最大的可再生生物质资源木质纤维素中的主要成分木糖被认为是出色的替代原料，但目前微生物利用木糖发酵富马酸的研究较为滞后，且处于发酵条件优化的阶段。本文借鉴米根霉利用葡萄糖的研究思路，利用代谢工程等研究方法，结合实验室前期关于木糖利用的经验，寻找米根霉利用木糖的关键瓶颈，为米根霉发酵木糖产富马酸提供理论依据，本论文主要工作如下: (1)考察了米根霉利用木糖和葡萄糖的差异，研究发现利用木糖进行米根霉种子培养时，其消耗速率比葡萄糖慢，且木糖培养的米根霉细胞含有更多大分子组分，相较于葡萄糖更有利于米根霉生物量的积累。而木糖培养基中种子以及培养超过30h的葡萄糖培养基中的种子更易成团状，因此米根霉种子培养的条件应在葡萄糖培养基中培养30h。发酵阶段米根霉利用木糖受阻，使得生物量与富马酸积累量较低。 (2)研究了米根霉在不同N源浓度下的代谢差异，结果表明:极度限氮（0.15g/L尿素）时米根霉胞内还原力水平低下，木糖代谢速率低，细胞生物量低，有机酸积累量不高但转化率较高;增加N源浓度促进了PPP代谢活力，胞内还原力丰度较高，细胞生物量高，有机酸转化率降低;通过对N源浓度的优化，可以获得有机酸积累量与转化率的相对统一。 (3)建立了米根霉利用木糖发酵产富马酸的代谢网络及其代谢流平衡模型。分析了米根霉对数期与稳定期的代谢流分布，结果表明对数期米根霉生长旺盛，EMP、TCA循环代谢流较大，生物大分子合成的流量较多;在稳定期米根霉整体代谢强度减弱，流向产物富马酸、乙醇的代谢流增大;考察了米根霉利用葡萄糖和木糖在代谢流分布上的差异，实验表明葡萄糖整体代谢流量大于木糖，木糖利用时代谢流更多地流向生物大分子的合成。同时，研究发现米根霉产富马酸主要节点为丙酮酸，在该节点的代谢流向直接导致了米根霉代谢产物含量的变化。 (4)考察了米根霉利用木糖发酵产富马酸过程中的溶氧条件变化，发现米根霉利用木糖的发酵初期，平均DO在80％，此时生物量大量积累;发酵中期富马酸积累量提高，但DO处于30％。针对不同溶氧条件(30％、50％、80％)时的发酵情况，发现米根霉在高溶氧条件时生物量积累较大，低溶氧条件，富马酸积累量较大。利用双阶段溶氧调控策略，在发酵初期控制溶氧为80％，发酵中期调整溶氧条件为30％，发酵结束后生物量与产酸量分别提高了51.71％和20.44％，乙醇积累量减少了53.19％，为富马酸产业化提供了参考依据。