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3-羟基丁酮I[3-hydroxybutanone),又名乙偶姻(acetoin, AC)、甲基乙酰甲醇,是一种应用极广的食品级香料。微生物发酵法生产3-羟基丁酮己成为未来3-羟基丁酮研究生产的主导方向。基于这一实际生产情况,本研究首先从产3-羟基丁酮菌株的筛选入手,再对目标菌株进行常压室温等离子体诱变(ARTP),采用48孔板筛选高产突变菌株,并对该菌株产3-羟基丁酮的48孔板发酵培养基和培养条件进行了优化,其主要内容和结果如下：(1)产3-羟基丁酮菌株的筛选及初步鉴定。采用48孔板初筛和摇瓶发酵复筛,从酒曲中分离筛选获得一株3-羟基丁酮高产菌株G7。在38℃、180 r/min条件下摇瓶培养96 h,该菌株3-羟基丁酮产量可达24.30g/L。通过对其形态特征、生理生化特征及16S rDNA基因序列的分析,初步鉴定G7为甲基营养型芽胞杆菌(Bacillus methylotrophicus strain)。(2)产3-羟基丁酮菌株的诱变选育。以G7为出发菌株,采用常压室温等离子体对其进行诱变,经过48孔板初筛和摇瓶发酵复筛,最终得到一株G7-6,其3-羟基丁酮产量达到31.65g/L,比诱变前提高了30.25%,转化率为27.31%,且菌株G7-6遗传稳定性良好。同时本研究还考察了48孔板和摇瓶之问的相关性,结果显示两者间相关性较好,48孔板培养大大提高了3-羟基丁酮高产突变株的筛选效率。(3)48孔板发酵产3-羟基丁酮培养基组分的优化。实验研究了培养基中碳、氮源和金属离子等对G7-6产3-羟基丁酮的影响。结果表明,菌株G7-6发酵产3-羟基丁酮的最佳碳源为葡萄糖,氮源为酵母浸出物和豆饼粉。然后采用Plackett-Burman实验确定对目标产物3-羟基丁酮有较大影响的3个组分：酵母浸出物、豆饼粉和(NH4)2SO4。再进行Box-Behnken中心组合实验和响应面分析,得到一个能较好预测菌株G7-6发酵产3-羟基丁酮的模型回归方程,确定发酵培养基最优组合为：酵母浸出物11.64g/L,豆饼粉36.86g/L, (NH4)2SO4 4.87g/L。在最佳条件下,菌株G7-6最终发酵产生的3-羟基丁酮含量达到41.17g/L,比优化前提高了30.08%。(4)48孔板发酵培养条件的优化。采用优化后的培养基组分,通过单因素实验得出48孔板培养的装液量、初始pH、接种量、发酵时间、培养温度和转速等因素的水平,再选取装液量、发酵时间和转速这3个因素进行正交实验,得出菌株G7-648孔板最佳培养条件为：装液量1mL,接种量5%,发酵时间84h,初始pH 7.0,培养温度32℃,转速220r/min。在此条件下,3-羟基丁酮产量达到45.46g/L,较优化前提高了10.42%,转化率也由原来的33.12%提高到35.08%。为进一步了解菌株G7-6发酵产3-羟基丁酮情况,采用48孔板优化后的发酵参数对菌株G7-6的摇瓶发酵过程进行了考察,得到3-羟基丁酮产量最大值达到46.21 g/L。