2,3-丁二醇（2,3-butanediol,简称2,3-BD）是一种具有重要价值的化工燃料和液体燃料,在化工、日化、食品、医学以及航天航空等多个领域受到广泛应用。本实验是以实验室保存的已经从汾河污泥分离出来的克雷伯氏菌ZH-1（Klebsiella pneumonia ZH-1）作为研究对象,对其发酵产2,3-BD的培养基、外界条件、代谢过程中的副产物以及提取2,3-BD的过程进行了研究,目的是提高K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的产量。本实验的主要结果如下:1.探究了培养基中的碳源、氮源、无机盐、金属离子对K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的影响。在以上单因素的探究实验的基础上,选出对该菌株产目的产物2,3-BD影响大的四大因素进行四因素三水平的正交试验,培养基（g/L）确定为:葡萄糖60;酵母膏10;KH₂PO₄ 4;K₂HPO₄ 24;（NH₄）₂SO₄ 2;柠檬酸钠1;CuSO₄ 0.04;EDTA0.05。2.探究了营养物质（有机酸、醇类、氨基酸和维生素）对K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的影响,其中乳酸和乙酸对K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的影响比较大;甲醇对该菌株发酵产2,3-BD的影响比较大;甘氨酸、天冬氨酸和脯氨酸对该菌株代谢产2,3-BD的影响大;在培养基中添加叶酸对K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的效果最佳。3.在最佳培养基配方的基础上探究了初始pH、温度、溶氧量（摇床转速和装液量）、摇床培养后静置培养的时间以及接种量对K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的影响。在以上单因素实验的基础上,选出来关键因素pH、温度和摇床转速,根据Central-Composite Design-响应面优化法设计了关于K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的最适发酵条件的模型,确定最优理论发酵条件为:温度37°C,pH 7,摇床转速为140r/min,此时的2,3-BD的产量可达到22.04g/L,比预测值提高了2.32%。4.探究了代谢副产物乙醇、乳酸、乙酸和琥珀酸对K.pneumonia ZH-1发酵产2,3-BD的影响。由结果可知:乙醇浓度为0-7g/L时,2,3-BD的产量呈现出先增后降的趋势,乙醇的最佳浓度为3g/L;添加乳酸和乙酸时,2,3-BD的产量变化的趋势同乙醇一样,乳酸和乙酸的最佳浓度分别为1.5g/L和2.5g/L;琥珀酸对菌株的生长和2,3-BD的产生具有抑制作用。5.探究了普通的液液萃取法和双水相萃取法对提纯2,3-BD的影响。分别用不同的萃取剂和双水相体系,最终得出乙酸乙酯作为萃取剂时,2,3-BD的提取率较高。并对萃取时间、萃取温度和萃取次数三个萃取条件进行单因素研究,在其基础上,根据Box-Behnken Design-响应面优化法设计了关于2,3-BD的最适提取条件的模型,确定最优理论萃取条件为:萃取时间2h,萃取温度60°C,萃取次数3,此时的2,3-BD的萃取率可达到77.28%,比预测值提高了2.61%。