3-羟基丁酮是一种应用广泛的食用香料，在食品、医药、烟草以及化工等行业都具有重要的用途。目前，3-羟基丁酮的生产主要采用以2,3-丁二酮或2,3-丁二醇为原料的化学合成工艺，但是由于存在原料来源不足、工艺复杂、污染严重等问题，该方法的应用和3-羟基丁酮的生产规模受到限制。微生物发酵法生产3-羟基丁酮具有原料来源丰富、条件温和、环境友好等优势，已引起人们的重视。本论文以实验室保藏菌株.B.subtillisSFs-4为出发菌株，通过常规诱变选育高产3-羟基丁酮突变株，并对突变株生产3-羟基丁酮的发酵培养基和发酵条件进行了优化。本论文主要研究内容及取得的主要研究成果如下： 1.以实验室保藏菌株B.subtillisSFs-4为出发菌株，以紫外线、硫酸二乙酯为诱变剂单独处理及复合处理，经摇瓶发酵初筛、复筛，获得一株高产3-羟基丁酮突变株F-d31，以葡萄糖为主要原料，3-羟基丁酮产率由最初的16.3g/L提高到30.2g/L，对糖转化率由最初的16.3％提高到30.2％。采用气相色谱法及气质联谱法对发酵产物进行了鉴定，突变株F-d31发酵副产物少，发酵液中3-羟基丁酮占发酵产物的95％以上。另外，对突变株F-d31的生理生化特征进行了初步研究。 2.采用单因素实验和正交实验对突变株F-d31发酵培养基组分、工艺条件进行了详细探讨，研究确定了突变株F-d313-羟基丁酮发酵的最佳培养基组成(g/L或v/v)：葡萄糖130，酵母粉10，玉米浆20(v/v)，(NH4)2SO41.5，FeSO40.05，MnSO40.01，CaCO310，pH7.2;最佳发酵条件：发酵温度35～37℃，初始pH7.0左右，250mL，三角瓶装液量30mL，摇瓶转速180r/min，种龄16～20h，接种量5％，发酵周期72h。采用最佳发酵培养基并控制最佳发酵工艺条件，突变株F-d31摇瓶发酵3-羟基丁酮的产率由30.2g/L提高到48.6g/L。 3.采用16L、50L自动发酵罐对突变株F-d313-羟基丁酮发酵条件进行了初步研究，发酵过程中控制转速300r/min，pH值6.0左右，发酵结束时pH自然回升至中性，发酵过程中溶氧水平过高不利于发酵产物的积累，3-羟基丁酮最高产率达55.7g/L，对糖转化率47.6％，为突变株F-d313-羟基丁酮的发酵中试奠定了基础。 4.对蒸馏法提取3-羟基丁酮进行了初步探讨。 研究结果表明，选育获得的高产3-羟基丁酮突变株F-d31性能稳定、发酵副产物少。是一株优良的3-羟基丁酮生产菌株。