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环保和能源安全的双重压力,促使生物燃料的研究与开发成为各国应对石油危机的战略性决策,于是一度兴盛并衰退的生物丁醇产业,以其优于生物燃料乙醇的诸多优势,再度复苏,重新成为各国研究的焦点。本文首先从玉米中筛选出一株丁醇产量较高且遗传性状稳定的兼性厌氧芽孢杆菌CM6,并对其形态学、生理生化特性进行了研究。16S rRNA测序结果表明,该菌株与地衣芽胞杆菌（Bacillus licheniformis）有99%的相似性。该菌可在兼性厌氧条件下,以葡萄糖或淀粉为碳源,发酵生成丁醇。玉米培养基发酵液中,丁醇产量可达10.36g·L-1,总溶剂17.3g·L-1;P2半合成培养基发酵液中,丁醇产量可达6.02g·L-1,总溶剂9.23g·L-1。GC-MS分析结果表明,CM6菌株发酵液中主要产物为丁醇、乙醇和丙酮。此外,还有少量的乙酸、丁酸和2—丁酮。进而,以CM6为出发菌株,对其原生质体进行60Co辐照诱变,筛选出了一株稳定高产的变异株。原生质体的最优制备条件为:将培养至15h的细胞添加1 g·L-1甘氨酸和0.3 U·L-1青霉素培养2h后,37℃下,2×10-1U·L-1溶菌酶作用8h脱壁。原生质体形成率可达99.82%,原生质体再生率达10.12%。采用60Co-γ射线进行辐照诱变,当辐照剂量率5 Gy·min-1,辐照剂量为500 Gy时,原生质体致死率可达99.3%。经反复筛选,获得一株丁醇高产菌株R3,该菌具有较高的遗传稳定性。在P2半合成液体培养基中,37℃下静置培养72h,丁醇产量为11.17 g·L-1,总溶剂产量为16.75 g·L-1。总溶剂产量较出发菌株提高81.46%,丁醇产量提高85.41%。通过单因素实验、部分因子实验和响应面实验分别对R3的培养条件和培养基进行了优化,得到R3批式发酵的优化培养工艺为:葡萄糖浓度54.7g·L-1,酵母浸粉1 g·L-1,缓冲液8.9 ml·L-1,维生素液10 ml·L-1,微量元素液10 ml·L-1,自然pH,摇瓶装液量55%,种子培养24h,接种量4%,培养温度39℃,带针孔胶塞密封静置培养。丁醇产量可达13.65g·L-1。在批式发酵实验的基础上,研究了R3分批发酵动力学,建立了适合于该过程的菌体生长、底物消耗和产物形成的动力学模型。设计了菌株R3的补料发酵工艺,经优化最佳的补料策略为:在R3生长的对数期以0.708g·（L·h）-1恒速流加40g·L-1的葡萄糖,1L发酵罐流加实验丁醇产量可达23.32g/L,丁醇得率0.36g·g-1,丁醇生产强度0.2·（L·h）-1,丁醇产量和生产强度分别较批式发酵提高了85.37%,33.33%。本文还对菌株R3的溶剂代谢关键酶进行了初步的分析,在该菌株中能检测到乙醇脱氢酶、丁醛脱氢酶、丁醇脱氢酶、乙酰乙酸脱羧酶活性,因此,R3产溶剂的主要代谢路径与Clostridium acetobutylicum类似。论文最后还对R3以木糖和纤维素水解液为碳源发酵生产丁醇进行了初步的探索。结果表明,R3可以利用木糖产生丁醇,木糖发酵制备生物丁醇的优化培养基组成为:木糖26.6g·L-1,酵母浸粉1.38g·L-1,维生素液5.55ml·L-1,微量元素液9.67ml·L-1。在此优化条件下发酵,丁醇产量可达6.69g╱L。本论文的创新之处在于:（1）筛选出一株兼性厌氧的产丁醇芽孢杆菌。传统的丁醇发酵多为丙酮丁醇梭菌或拜氏梭菌等梭状芽孢杆菌,且只能在严格厌氧条件下产丁醇,而本研究从玉米粉中筛选出一株能在兼性厌氧条件下产丁醇的地衣芽孢杆菌,目前还未见该菌产丁醇的报道。（2）采用60Co辐照诱变地衣芽孢杆菌原生质体,丁醇产量达11.17 g·L-1,较出发菌提高了85.41%。（3）采用响应面分析等优化方法,设计了批式及流加补料策略,批式发酵丁醇产量可达13.65g·L-1,流加发酵丁醇产量可达23.32g╱L,丁醇产量提高显著。