菊芋（Helianthus tuberosus L.）,又名洋姜。全草可美化环境,亦是动物很好的饲料,地下块茎或茎叶有中药的功效,现有研究报道,菊芋块茎性凉,能够清热凉血,利水除湿。块茎中富含菊糖,除作为功能性食品外,更是作为多种生物燃料和化学产品的原料。目前,国内已有对菊芋茎叶中活性成分、药理机制的报道,较多关于菊芋的研究多以粗多糖的提取、酶解工艺为主。本研究以菊芋块茎为原料,对菊芋中菊糖的提取条件进行了优化;筛选并鉴定了一株可分解菊糖的菌株并优化其产酶条件;探究了利用上述菌株得到菊糖酶解液制备乳酸的乳酸菌选择及工艺参数。本研究为菊芋进一步开发与深入利用提供技术参考。主要研究内容如下:测定新鲜菊芋茎块中水份含量为75.76%,其他物质占24.24%。运用响应面分析法,以菊糖得率为指标,根据二次回归方程建立了菊芋菊糖水提工艺的参数。具体为:液固比18:1（m L/g）、提取时间41 min、提取温度86℃。回归方程分析和实验结果表明,在该工艺条件下,菊糖得率为40.56%,与预测值40.74%较接近;表明该方法稳定可行。通过红外检测初步表征了菊芋粗多糖的结构,包括菊芋多糖中主要的官能团。采用酸水解和乙酰化的化学方法,通过GC-MS对菊芋中多糖进行单糖组成分析,结果表明,菊芋菊糖单糖组成为:果糖和葡萄糖,百分含量分别为:93.03%和6.97%。从菊芋根际土壤中筛选出一株高产菊粉酶菌株A-15,并通过对该株菌的形态学和基因分析鉴定,确定其为黑曲霉（Aspergillus niger）。通过正交试验优化后,菌株A-15的产菊粉酶条件为:1.0%的酵母膏,0.5%的NaCl,0.3%的K₂HPO₄,菊芋汁定容,初始pH 6,培养温度30℃,摇瓶发酵6 d。酶解前菊芋汁中还原糖含量为0.997 g/L,酶解后其还原糖含量能达到24.22 g/L,表明菌株A-15具有很好地降解菊芋中菊糖的性能。利用菊糖酶解液制备乳酸（消旋体）,运用正交分析法以乳酸产量为指标,筛选并优化4株乳酸菌（编号:B2、zh、C2、C3）产乳酸的条件,并对其中2株未知菌株（B2和zh）进行鉴定,确定菌株B2为Lactobacillus casei,菌株zh为Lactobacillus plantarum,最终选择菌株B2（Lactobacillus casei）、菌株C3（Lactobacillus casel subsp.pseudoplantarum）混合发酵生产乳酸,结果表明制备乳酸的最佳培养基组成为:0.6%黄豆粉,K₂HPO₄ 2.5 g/L、MnSO₄ 0.4 g/L、NaAc6 g/L,接种量1.5%,pH 6.5,碳酸钙添加量为2%,36℃摇瓶发酵90h后,乳酸产量达到53.28（g/100g菊芋干粉）。经HPLC进行分析结果表明,混合发酵液中D-乳酸在总乳酸中的含量为39.38%,L-乳酸在总乳酸中的含量为60.62%。本研究对菊芋中菊糖进行了粗提并对其单糖组成进行了分析,筛选并鉴定了一株可分解菊糖的优势菌株,初步研究了利用菊糖酶解液制备乳酸的技术。提供的技术和成果中,筛选出的产菊粉酶菌株,有可能同样适用于牛蒡、大丽花等其它富含菊糖并以微生物为生产菌的发酵生产;菊芋中菊糖酶解液有可能同样适用于乙醇和丁醇等产品的发酵技术。利用一种非粮原料延伸产品提供方法学借鉴是本研究的特点。