目前丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵的传统底物主要是糖和淀粉,这些底物原料的使用导致了丁醇发酵成本的日益提高,同时影响了生物丁醇发酵最终规模化、工业化的进展。另外,淀粉类发酵底物作为重要的粮食资源,被占用还会导致粮价上涨等一系列社会问题。因此,解决底物成本这一问题成为生物丁醇发酵生产的重要课题之一。采用价格经济,储量丰富,容易获取,可再生性的木质纤维素作为发酵原料可以降低产生物丁醇的成本。因此,本论文以酪丁酸梭菌工程菌(Clostridium tyrobutyricum)Δack-adhE2为生产菌株,以木质纤维素为原料,对生物丁醇的发酵生产进行探索和研究,主要结果如下:(1)利用响应曲面分析法优化产量最高的棉秸秆水解物发酵培养基,得到丁醇浓度最大值的优化条件是硫酸亚铁浓度0.02 g/L和磷酸氢二钾2.75g/L,硫酸铵浓度5.71g/L,可得到的丁醇浓度预测值为15.21 g/L。(2)研究以玉米纤维水解物,棉秆水解物,大豆壳水解物或甘蔗渣水解物为底物的发酵动力学,并在纤维床生物反应器中固定化细胞补料培养。Δack-adhE2利用棉秸秆水解物的发酵能力较高,棉秸秆水解产物的丁醇浓度为15 g/L,丁醇转化率为0.30g/g,生产效率为0.30 g/L?h.(3)利用SuperPro Designer软件进行流程模拟,并对生物丁醇进行经济性分析。结果发现,对于年产50,000吨的工厂而言,生物丁醇的生产成本为0.95$/kg或者2.85$/gal。