Clostridium beijerinckii是传统的丁醇生产菌之一，具有底物利用范围广、转化率高、菌株遗传稳定性好等特点，被广泛应用于生物丁醇的生产。目前生物法制备丁醇仍然存在原料成本高，溶剂产率及丁醇比例低等关键瓶颈问题，因此探索廉价原料，提高溶剂产量和丁醇含量，有效改善底物转化率成为生物法制备丁醇的主要研究内容。　　Clostridium beijerinckii IB4是由模式菌株Clostridium beijerinckii NCIMB8052经离子束诱变后得到的一株高抗逆性菌株，能直接利用未脱毒的木质纤维水解液发酵制备丁醇。本文以C.beijerinckii IB4为生产菌株，根据梭菌代谢途径中先产酸后产溶剂通性以及高活力厌氧发酵细胞具有较强还原力的特性，建立了适于贝氏梭菌IB4的pH调控策略和氧化还原电位调控策略，优化了以木质纤维素原料为碳源发酵制备丁醇的工艺，有效提高了总溶剂产量和丁醇产量。　　本论文首先建立了高产溶剂的pH调控策略。根据pH值影响产丁醇梭菌的发酵特性，设计对比实验，系统地研究了不同pH对IB4代谢产物分布的影响。结果表明，维持发酵过程中的不同pH值影响菌体生长及产物分布，其中维持发酵过程pH恒定在5.5得到最佳的总溶剂浓度24.6g/L和丁醇浓度15.7g/L，丁醇生产强度达到0.68g/L/h，与未调控实验结果相比，总溶剂和丁醇分别提高了74％和43％，生产强度提高了94％。这一结果达到了目前文献报道的丙酮丁醇单批发酵中溶剂浓度及生产强度较高水平。进一步对胞内还原力及关键酶活测定分析，结果表明维持发酵液pH为5.5时，胞内还原力水平和丁醇脱氢酶活性相较于未调控过程有了明显提高，从而提高了丁醇的产量和生产强度。　　其次，通过外源添加电子载体提高了丁醇得率。C.beijerinckii IB4的代谢网络分析表明氢气的逸出限制了丁醇的得率并导致了氧化态产物积累;针对丁醇得率低的问题，选用中性红作为电子载体重塑胞内电子传递链，将其用于生成氢气的电子转向合成NAD(P)H，最终丁醇浓度提高到16.6g/L，丁醇得率提高了14％，丁醇比例达79％。　　综合以上调控策略，选取木质纤维素原料作为发酵底物，对发酵法制备丁醇进行初步研究。利用未脱毒玉米芯稀酸水解糖液和甘蔗糖蜜分别作为碳源发酵制备丁醇，结果表明，通过结合pH调控和中性红对胞内还原力调控，提高了C.beijerinckii IB4在玉米芯稀酸水解液和甘蔗糖蜜中的生长及产溶剂性能，丁醇产量分别达到11.1g/L和10.5g/L，丁醇比例达到77％。