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2,3-丁二醇是一种重要的平台化工产品,广泛应用于化工、食品、燃料等领域。本文选择了Klebsiella oxytoca ZU-03为菌株,以廉价的植物纤维废弃物玉米芯为原料,采用同步糖化发酵(SSF)技术生产2,3-丁二醇,并对2,3-丁二醇的提取工艺进行了探索性研究。为了优化SSF工艺,对纤维素酶用量、纤维二糖酶用量、木聚糖酶用量、pH、温度和底物浓度等对2,3-丁二醇形成的影响进行了研究,试验结果表明：在SSF工艺中,每克底物(玉米芯)的酶用量为：纤维素酶25FPIU、纤维二糖酶15IU、木聚糖酶300IU；玉米芯SSF的适宜温度为36℃,pH6.0。当底物浓度为120g/L,同步糖化发酵36h,2,3-丁二醇的质量浓度可达46.03g/L,产率为1.28g/(Lh),转化率为0.424g/g(总糖)。采用分批补料技术,可以提高发酵液中2,3-丁二醇的浓度,降低提取成本。研究了补料时间、补料量以及玉米芯与玉米浆粉的补加比例等对SSF过程的影响,确立了适宜的分批补料工艺：自接种后12h起,每隔12h补一次料,每次补料量为15g/L,补加玉米芯与玉米浆粉的适宜比例为10：2。按照此工艺底物初始浓度为100g/L,补加到底物总浓度为250g/L时,同步糖化发酵144h,2,3-丁二醇的浓度可达75.65g/L。与分批SSF工艺相比,每克底物的酶制剂用量减少了60%。发酵液经FeCl3絮凝处理、固液分离后,采用柠檬酸钠／乙醇双水相体系进行分离提取。考察了柠檬酸钠质量分数、乙醇质量分数和温度对2,3-丁二醇回收率的影响。在单因素试验的基础上,采用了响应面分析对双水相体系分离2,3-丁二醇的条件进行了优化,选用柠檬酸钠质量分数、乙醇质量分数和温度3个因素进行Box-Benhnken中心组合试验设计,对试验结果进行了响应面分析,得出适宜的工艺条件为：柠檬酸钠质量分数为21%,乙醇质量分数为25%,温度为38℃。在此条件下,2,3-丁二醇的回收率为91.8%。发酵液经过絮凝和双水相萃取之后,蛋白去除率为90.6%。利用可再生植物纤维原料替代粮食发酵生产2,3-丁二醇具有重要的经济和社会意义。