当今,随着工业化的不断发展,人们对能源的需求与日俱增,环境压力也日益加大。可再生能源具有来源广泛、污染排放低、可持续等优点,已成为世界各国能源战略的重点,其中,生物燃料是最具发展前景的可再生能源。目前,已得到大规模使用的生物燃料乙醇存在着热值较低、易挥发、腐蚀性大等问题,丁醇因其具有热值高、不易挥发、腐蚀性小、能与石油以任意比例互溶等显著优点,成为生物燃料发展的重点。微生物发酵是丁醇生产的重要来源,但目前生物丁醇产量尚不够高,限制了发酵丁醇的大规模应用,其中,菌种对丁醇的耐受性是影响生物丁醇产量的重要方面。为此,本文以拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii NCIMB 8052）为对象,在分析拜氏梭菌对丁醇的耐受性基础上,对拜氏梭菌生物合成丁醇工艺进行了优化,以期提高丁醇发酵的产量。取得的主要研究成果如下:（1）研究了拜氏梭菌对不同丁醇浓度的耐受性。结果发现,当培养初期外源添加丁醇浓度达到1.00%（v/v）时,发酵终点菌体生长量和葡萄糖消耗量分别只达到不添加丁醇时的54.17%、57.13%,而且此外源添加的丁醇浓度与该拜氏梭菌在无外源添加丁醇的情况下发酵生产的丁醇终浓度接近,表明该菌种不能耐受高浓度丁醇是限制其丁醇发酵产量的重要原因;进一步研究将不同浓度丁醇胁迫下处理不同时间的拜氏梭菌重新转接到不含丁醇的培养基上,发现丁醇移除后,拜氏梭菌发酵性能又可恢复,这表明可以通过优化拜氏梭菌丁醇发酵生产工艺,在发酵过程中不断移除发酵产生的高浓度丁醇对菌体的影响有可能进一步提高丁醇发酵产量。（2）研究了拜氏梭菌细胞对外源添加不同浓度丁醇耐受性的响应特性。通过细胞性能和细胞膜特性分析,结果发现,在外源高浓度丁醇胁迫条件下,拜氏梭菌细胞活力显著下降,菌体产生孢子,进入休眠状态,丁醇发酵生产停止;同时,外源丁醇胁迫作用下拜氏梭菌细胞膜流动性增加,细胞饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸比例发生变化,细胞膜电位也显著下降。以上结果表明,可以通过改善细胞活力及其膜特性来提高拜氏梭菌的耐受性,从而提高丁醇发酵的产量,这为优化拜氏梭菌丁醇发酵工艺提供了实验依据。（3）从提高拜氏梭菌耐受性和降低丁醇抑制作用两方面进行发酵工艺优化,结果发现,苯丙氨酸、色氨酸、缬氨酸、硬脂酸钠、甘油等与提高拜氏梭菌丁醇耐受性相关的物质可以明显促进丁醇合成;同时,运用丁醇原位萃取工艺,有效提高了丁醇发酵产量,优化后的丁醇产量和总溶剂产量分别达到优化前的139.83%和130.25%。本文研究了拜氏梭菌对高浓度丁醇耐受性及其响应特性,并从提高拜氏梭菌对丁醇的耐受性以及减轻丁醇抑制作用两方面对拜氏梭菌丁醇发酵工艺进行了优化,丁醇产量明显提高。研究结果对于提高丁醇发酵产量及其产业化应用具有很好的理论和实验指导意义。