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根据代谢工程和发酵工程理论,研究了环境条件对运动发酵单胞菌发酵生产乙醇的影响,建立了发酵液多组分的测定方法和运动发酵单胞菌糖代谢网络及其模型,优化其发酵条件,重点探讨了溶氧量和pH值对菌体胞内关键酶活力及其代谢通量分配的影响。1.试验确定的HPLC分离检测运动发酵单胞菌发酵液代谢产物的条件为:选用SunFireTMC18色谱柱(5μm,4.6×150mm),二极管阵列检测器,流动相为10mmol/LpH2.5磷酸二氢钾溶液,流速0.8mL/min,该条件下可同时分离检测葡萄糖酸钠、丙酮酸、乳酸、乙酸等代谢组分;选用IC-PakTMIon-Exclusion色谱柱(50A,7μm,7.8×300mm),示差折光检测器,2mmol/L硫酸溶液作为流动相,流速为0.6mL/min,可同时检测葡萄糖、山梨醇、琥珀酸、乙酸和乙醇。测定发酵液中葡萄糖、乙醇等物的相对标准偏差在0.005%～0.018%,平均回收率在96.86%～101.99%。2.运用正交设计试验设计优化了最佳种子培养基和培养条件。最佳种子培养基是(g/L):葡萄糖100,酵母膏2,NH4NO3 1,KH2PO4 1,MgSO4 0.5。最佳培养条件为:30℃,10%(v/v)接种量,种子培养时间24h,初始pH5.5。在最适条件下,运动发酵单胞菌的三角瓶乙醇积累量可达28.35g/L,在10L发酵罐中,进行厌氧发酵36h后,发酵液中乙醇含量稳定在为43.64g/L。3.分析了运动发酵单胞菌在不同溶氧条件下的代谢关键酶和代谢通量分配,确定丙酮酸(PYR)是运动发酵单胞菌的代谢关键节点,此节点的流量分配比影响着乙醇的最终产率;代谢模型优化计算得到的乙醇理论产率Yp/s = 63.94%。4.在不同pH条件下,运动发酵单胞菌的糖代谢流经ED、EMP、TCA的代谢流分配是不同的,随着pH不断降低,乙醇、苹果酸、琥珀酸的通量大幅度降低,总糖消耗速率也逐步降低,因此发酵过程中pH和溶氧控制尤为重要。