本课题的研究内容是构建重组枯草芽孢杆菌,使其能够利用半纤维素生产手性2,3-丁二醇,并且通过统计学的方法对培养基进行优化,以期能得到较高的产量。2,3-丁二醇是一种生物能源,也是一种重要的食品添加剂,也是合成手性药物分子、墨水、香料、橡胶等化学品的重要前体物。本文将可以生产meso-2,3-丁二醇的菌作为出发菌,在基因组上过表达木聚糖酶基因与合成meso-2,3-丁二醇关键基因;导入木糖利用质粒pHP12-EBA,得到的工程菌BSZ12具有能够以木聚糖为底物生产meso-2,3-丁二醇的能力。以M9基本盐培养基为初始培养基,利用统计学的方法,对工程菌BSZ12生产meso-2,3-丁二醇的培养基进行发酵优化,主要包括影响因素单因子实验、Plackett-Burman设计、最陡爬坡实验和中心组合设计以及响应面分析。其中单因素实验筛选出的7个影响因素分别是木聚糖:葡萄糖=9:1（碳源）;酵母抽提物:胰蛋白胨=1:1（氮源）;pH=7;NH₄Ac;金属离子Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺。对初始培养基的四种主要成分和单因素实验中筛选出的7种成分进行Plackett-Burman设计,通过模型分析,可知氮源（X2）、CuCl₂（X4）和K₂HPO₄（X9）是主要的影响因素。再根据最陡爬坡实验,得到中心组合设计的实验中心点浓度为碳源（木聚糖:葡萄糖=9:1）15g/L、氮源（酵母抽提物:胰蛋白胨=1:1）10g/L、CuCl₂ 3.75mg/L、K₂HPO₄ 3.9g/L。应用Design Expert 8.0软件进行中心组合设计,以BD/All的比值为响应值,进行响应面分析,最终确定的最优发酵条件为:碳源（木聚糖:葡萄糖=9:1）13g/L、氮源（酵母抽提物:胰蛋白胨=1:1）10g/L、CuCl₂ 4mg/L、K₂HPO₄ 3.9g/L。对此发酵条件进行验证性实验,与初始培养基进行比较分析可知,meso-2,3-丁二醇的产量由1.96g/L提高到4.62g/L,提高了2.36倍;此时BD/All的比值由52%提高到92%与模型的预测值91.7%相近。实验值和预测值相近以及meso-2,3-丁二醇产量的增加可以说明,响应面优化发酵培养基的可行性以及模型的准确性。