1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

富马酸，又称反丁烯二酸，分子式为c₄h₄o₄，是一种无色、易燃的晶体，有水果酸味，无毒，可燃，在空气中稳定。微溶于冷水、乙醚、苯，易溶于热水，溶于乙醇,不溶于氯仿和苯。^[1]

富马酸是一个重要的有机化工原料和精细化工产品，广泛用于食品、医药、化工、涂料树脂、增塑剂等领域。我国富马酸的应用范围较小、用途也比较单一，随着应用领域的不同拓展，尤其作为平台化合物，从它出发可以合成很多四碳化合物，在石油日已枯竭的情况下，其前景越来越广阔。^[4]

目前，工业上主要通过化学合成法和生物合成法制备富马酸。富马酸的生物合成法具体包括酶催化法和微生物发酵法。20世纪初期开始了霉菌发酵产富马酸的研究工作，随着科学技术的进步，富马酸得率一度到了30%~40%。不过，早期由于受技术水平的局限，对微生物的生长代谢不够了解深入，一直未能进行工业化生产。^[1]20世纪70年代石油危机的出现，使得人们加大了对微生物发酵法制备富马酸的微生物有霉菌、酵母及细菌。其中根霉菌由于具有营养要求简单、环境适应力强以及生长迅速等特点，又是重点研究对象，具体包括米根霉、少根根霉以及黑根霉等。在这一时期，我国科学家对微生物发酵法生产富马酸的研究工作也进行一定的探索，其中山西微生物研究所的白熙熙等筛选了具有产富马酸能力的少根根霉^[12]，随后，federici等对根霉菌的发酵做了研究，发现根霉菌的固定化可以显著提高菌体的稳定性和生产效率；而适宜的搅拌速率和加适宜的中和剂有助于产酸。1996年，美国purdue大学tsao教授等设计了一种旋转生物接触器耦联吸附柱装置，用于米根霉的发酵和富马酸的吸附收集。^[5]

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究问题：

研究发现米根霉产富马酸体系中存在侧吸呼吸，侧系呼吸的强弱和产酸强度存在一定程度的关联，即侧吸呼吸越强其富马酸积累速率越高，因此我们希望米根霉产富马酸过程中侧吸呼吸越强越好，同时有报导药物sham是侧吸呼吸链的抑制剂，因此我们设想筛选sham抗性菌株即侧吸呼吸强度提高的菌株将有利于富马酸的积累。试验过程中发现，sham抗性菌株产酸能力远不如对照组，查阅文献发现黑曲霉产柠檬酸体系里筛选sham抗性菌株产酸能力远不如敏感型菌株，借鉴之。试验获得一株高产菌株并标记为s-1，其后期糖耗速率及产酸强度均高于对照组。原理猜测如下：sham抗性菌株的侧系呼吸酶系极有可能经过诱变而变成组成性酶,在米根霉的长菌期,由于侧系呼吸的增强而使其达不到足够的atp的供应影响菌的发育,由此造成产酸的急剧下降。反观sham敏感菌株则可能是在菌体生长阶段发育正常,而在产酸阶段其侧系呼吸链的酶活性和正常呼吸链的酶活性的比例比较合适,即电子经过正常呼吸链和侧系呼吸链氧化的比例比较合适而导致产酸的增加。

一．研究手段