丙酸和费氏丙酸杆菌是理想的饲料添加剂。利用玉米秸秆发酵联产丙酸和益生菌,不仅可生产高值产品,还能促进农业废弃物利用,对资源环境的循环与利用具有重要的现实意义。本论文首先研究建立了最佳的玉米秸秆水解工艺,其次探究了费氏丙酸杆菌利用玉米秸秆水解液发酵生产丙酸的可行性,考察了玉米秸秆水解液丙酸发酵的影响因素,建立了丙酸和益生菌联产的发酵工艺,最后建立扩张床分离耦合发酵工艺,成功地解决了丙酸对发酵的抑制问题。论文的主要研究结果如下:　　 (1)分别考察了粉碎度、纤维素酶用量、底物浓度、水解时问以及批次补料补酶对玉米秸秆水解的影响。确定了玉米秸秆的水解工艺为:底物浓度低于0.2 g/mL,纤维素酶量15 FPU/g秸秆,温度55℃,pH4.8,水解时间48 h。研究发现,当底物浓度为0.05 g/mL时可获得葡萄糖浓度约为15 g/L的秸秆水解液,可直接作为碳源发酵生产丙酸和益生菌。　　 (2)研究了费氏丙酸杆菌利用玉米秸秆水解液发酵生产丙酸的可行性。结果表明,在一定玉米秸秆水解液糖浓度以下玉米秸秆水解液可以作为丙酸发酵的碳源,当初始玉米秸秆水解液糖浓度为15 g/L时最适合菌体生长和丙酸生产。此外,考察了种子液培养方式对丙酸发酵的影响,确定了“20 g/L葡萄糖种子培养基→含10 g/L纯葡萄糖和10 g/L秸秆水解液糖的种子培养基→秸秆发酵培养基”的二级种子液发酵工艺。　　 (3)通过分析费氏丙酸杆菌发酵过程中相关参数的变化,建立了丙酸和益生菌联产的补料分批发酵工艺,有效解决了高糖秸秆水解液对丙酸发酵的抑制问题,提高了丙酸产量和菌体量。其中,补料分批工艺为:初始糖浓度为15 g/L,通过间歇补料维持葡萄糖浓度在15 g/L以下,用氨水调节pH6.8-7.0之间,发酵周期130 h,丙酸产量可达19.97 g/L,丙酸产率和得率分别为0.15 g/L·h和0.42 g/g,活菌数达到6.90×1012cfu/mL。　　 (4)考察了有机酸对费氏丙酸杆菌利用玉米秸秆发酵生产丙酸的影响。结果表明,乙酸和丁二酸对发酵的影响不显著,丙酸对发酵有显著影响,当丙酸浓度高于10g/L时,丙酸产量、产率和菌体生物量下降非常显著。　　 (5)建立了扩张床分离耦合发酵工艺,有效解除了丙酸对发酵的抑制作用,显著提高了丙酸产量。发酵192 h时,丙酸产量可达到33.37 g/L,丙酸收率为0.49 g/g,活菌数为2.42×1012cfu/mL。与补料分批发酵相比,丙酸产量提高67%,丙酸得率提高17%。