D-核糖具有重要的生理功能，在食品和医药工业中的应用越来越广泛，目前其最主要的生产方法是微生物发酵法。针对国内外D-核糖发酵的研究现状及发展趋势，本文提出了评价诱变效果的新指标，并确定了最适诱变剂量；研究了初始碳氮源浓度和各操作条件对D-核糖发酵的影响并对其进行了优化，在此基础上着重研究了摇瓶和发酵罐中的补料工艺；最后建立了D-核糖补料分批发酵的动力学模型。 1．D-核糖生产菌的紫外诱变表征及工艺。确定合适的诱变剂量是D-核糖生产菌紫外诱变育种的一个重要原则，用传统的评价指标无法确定最适诱变剂量。提出新的评价指标——平均正突变幅度，给出了其定义及计算方法，并将其应用于D-核糖生产菌的紫外诱变中，得到在15W紫外灯、距离25cm条件下不同照射时间时的平均正突变幅度，并结合致死率曲线确定20s为最佳紫外照射时间。 2．初始碳氮源浓度对D-核糖发酵的影响及摇瓶补料工艺。研究了初糖浓度对D-核糖发酵的影响，并确定了较为适宜的初糖浓度。针对底物抑制现象，研究了补糖工艺对D-核糖发酵的影响，确定发酵24h后补加50g／L的葡萄糖为较优的补糖工艺，在此工艺条件下D-核糖产量可提高48.3％。研究了氮源和初始氮源浓度对D-核糖发酵的影响，在此基础上对摇瓶中补加氮源工艺进行了研究，确定了较优的补加氮源的工艺为：发酵60h后补加3g／L的硫酸铵，在此工艺条件下D-核糖产量可提高8.2％。 3．操作条件对发酵罐中D-核糖发酵的影响及其优化。通过单因素实验研究操作条件对发酵罐中D-核糖发酵的影响，得到了不同温度、pH、搅拌转速和溶氧下的菌体生长、葡萄糖消耗和D-核糖生成曲线，结果表明搅拌转速对D-核糖发酵影响最大。综合考虑D-核糖产量、转化率和生产强度，确定了较优的操作条件为：通气量0.082m³／h，罐压0.02MPa，培养温度36℃，不控制pH，搅拌转速700r／min。在此条件下，D-核糖产量、转化率和生产强度分别为47.89g／L、0.3193g／g和0.8869 g·L^-1·h^-1。 4．发酵罐中D-核糖的补料分批发酵。研究了补料时间、补料成分、结合两段控制的补料和补料方式对D-核糖发酵的影响，确定了D-核糖补料分批发酵的较优工艺条件为：通气量0.082m³／h，罐压0.02MPa，培养温度36℃，发酵25h前搅拌转速为900r／min，25h后搅拌转速为700r／min，采用间歇递减流加方式，发酵到30h，开始每隔5h流加浓度为800g／L的葡萄糖补料液，共流加3次，每次分别为50mL、40mL和30mL。在此工艺条件下，发酵时间为50h，最终D-核糖产量、残糖浓度、转化率和生产强度分别为61.97g／L、33g／L、0.3146g／g和1.239 g·L^-1·h^-1。 5．D-核糖补料分批发酵的动力学。建立了D-核糖补料分批发酵的菌体生长、产物生成和底物消耗的动力学模型，确定了模型参数，模型计算值与实验值基本吻合，模型能较好的反映发酵过程。模型分析表明，发酵15h以前是菌体大量积累的阶段，葡萄糖的消耗主要用于菌体生长；发酵15h以后是D-核糖大量生成的阶段，葡萄糖的消耗主要用于D-核糖生成。产物生成与菌体生长呈部分偶联关系，但偶联程度很小。