1,3-丙二醇是一种重要的生产原料被广泛的应用于化工、制药、化妆品等行业,其中最主要的应用是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。随着化石能源的逐渐消耗,越来越多的注意力转移到生物柴油的生产,全球生物柴油的产量随之大幅上升。但是生物柴油的生产伴随着大量的粗甘油的产生,这种粗甘油由于含有许多杂质难以被利用。本论文以丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum)为菌体代谢工业粗甘油生成1,3-丙二醇。主要研究内容是发酵工艺的优化,活性炭、壳聚糖、硅藻土对发酵的影响及其影响机理的探究。一、对丁酸梭菌反复分批耦合活性炭发酵的研究反复分批发酵操作简单,同时能够达到连续培养的目的,减少种子培养时间。通过对丁酸梭菌直接进行反复分批发酵后发现,从第二批开始OD值下降,甘油消耗能力降低,到第三批菌体大量形成休眠体,发酵结束时甘油大量积累。当加入活性炭时,反复分批发酵进行到第四批菌体仍能保持较高的活性。每一批的1,3-丙二醇浓度分别为 42.89 g/L、45.78 g/L、44.48 g/L、42.39 g/L;生产强度分别为 2.14 g/(L*h)、1.91 g/(L*h)、1.85 g/(L*h)、2.12 g/(L*h)。同时对胞内代谢物的变化进行了研究,初步探究了活性炭对反复分批发酵影响的原因。首次建立丁酸梭菌反复分批发酵耦合活性炭发酵策略,证明了这种发酵策略能够高效稳定进行,具有商业化潜力。二、对丁酸梭菌补料分批耦合活性炭发酵的研究补料分批发酵的难点主要在于补料策略的建立和减轻环境对菌体的毒害作用。通过发酵过程补碱速率调控补料速率,在缺乏快速测量甘油浓度的方法下成功将甘油浓度控制在稳定的水平,在长达36小时内将甘油控制在10 g/L左右。并通过添加活性炭减轻了长期培养对菌体造成的毒害,使得发酵稳定高效的进行,同时实现了 1,3-丙二醇和乳酸联产,其浓度最终分别达到62.45 g/L、30.74 g/L。并对活性炭对补料分批发酵产生影响的机理进行了探究。三、壳聚糖和硅藻土对丁酸梭菌补料分批发酵的影响对壳聚糖和硅藻土对丁酸梭菌补料分批发酵进行的影响进行了探究。实验结果表明壳聚糖同样可以起到减轻环境对菌体毒害的效果,1,3-丙二醇浓度达到53.56g/L,转化率达到0.56g/g。而硅藻土的加入则对发酵没有影响。