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1,3-丙二醇(1,3-PD)是一种重要的化工原料,被广泛应用于食品、医药、纺织和化妆品等多个领域,尤其作为单体用于合成新型聚酯——聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)1,3-PD的生产方法包括化学合成法和生物转化法,与高成本的化学法相比,生物转化法因所用原料来源广泛、操作条件简单及环境污染小等优点而受到广泛关注。目前,微生物转化甘油生产1,3-PD的原料是价格较高的工业甘油,主要生产方式是底物浓度难以准确控制的批式流加发酵。此外,1,3-PD的亲水性和沸点均较高,且发酵液成分复杂使得下游分离过程比较困难。本文主要针对微生物转化法生产1,3-PD的发酵与下游分离过程进行了以下研究。首先,考察了克雷伯氏杆菌厌氧连续发酵甘油的动态行为。当发酵达到稳态后,将甘油浓度从2%升高到8%,发酵进入过渡态,3-羟基丙醛(3-HPA)的浓度迅速升高至19.8g/L后又快速下降至1.45g/L,其它代谢产物浓度快速降至最小值。经过约30h的过渡期,各代谢产物浓度已逐渐升高并进入振荡期,经历78h、9个持续的振荡周期后发酵结束,振荡消失。通过对3-HPA浓度变化的分析表明,3-HPA可能是诱发振荡现象的内在原因。其次,研究了克雷伯氏杆菌转化甘油生产1,3-PD的底物流加控制发酵,其特征是批式流加发酵过程与细胞生长和代谢相耦联。通过对细胞生长动力学的分析,建立了发酵对数生长期和稳定期底物消耗与CO2浓度和碱液消耗量之间的函数关系,分别为F1=0.30C+1-01F2和F1=0.11+1.37F2(F1：底物流加速率,F2：碱液流加速率,C：CO2浓度)。两次在线反馈补料发酵实验结果表明,当甘油浓度控制在20±2g/L时,1,3-PD的浓度分别可达到80.3和78.8g/L,与手动反馈补料相比,1,3-PD浓度分别提高了25.0和23.5g/L。之后,考察了克雷伯氏杆菌利用生物柴油副产粗甘油转化1,3-PD的情况。结果表明,克雷伯氏杆菌可以有效地利用粗甘油生产1,3-PD,其浓度可达到60g/L以上,同时也产生了较多的乳酸,其浓度在30g/L左右,二者的浓度之和可达94g/L,甘油的质量转化率为56.8%,实现了1,3-PD和乳酸的联产,提高了粗甘油的利用率。同时,3批次连接的发酵实验表明,批式流加发酵对数前期的发酵液可作为种子液使用。最后,分别利用一步和两步盐析萃取技术分离工业甘油发酵液中的1,3-PD及粗甘油发酵液中的1,3-PD和乳酸。一步盐析萃取中,采用乙醇(20%,w/w)/磷酸氢二钾(24%,w/w)体系,1,3-PD分配系数和回收率分别为21.59和97.7%,细胞和可溶性蛋白的去除率可达99.6%和85.6%。两步盐析萃取中,第一步最佳条件为异丙醇(30%,w/w)/碳酸钾(30%,w/w),1,3-PD的分配系数和回收率分别为9.81和92.4%,乳酸分配系数和去除率分别为0.13和88.9%,细胞和可溶性蛋白的去除率分别为99.6%和85.5%。第二步最佳条件为pH6.5和乙醇28%(w/w),乳酸的分配系数和回收率分别为1.27和73.8%,细胞和可溶性蛋白的去除率分别为100%和98.5%。