2,3-丁二醇是一种重要的绿色平台化合物,在化工、食品、医药、航天和燃料等多个领域有广泛应用,其生产方法主要为生物转化法。近年来,廉价的非粮碳源(如糖蜜)发酵生产2,3-丁二醇成为人们关注的焦点。因产物高度亲水、发酵液的成分极其复杂且含有大量来自碳源的杂质,使2,3-丁二醇的后续分离成为制约其工业化发展的瓶颈因素。本课题组提出的盐析萃取在分离发酵液中的2,3-丁二醇时,回收率高、操作简单,不过关于盐析萃取在分离非粮碳源(如糖蜜)发酵液中2,3-丁二醇的研究甚少。糖析萃取是分离乙腈时发现的一种新的分离方法,可应用于分离金属离子、生物大分子、药物和蛋白等,但在分离发酵液中的初级产物方面还没有研究报道。因此,本论文采用盐析和糖析萃取两种方法研究了不同发酵液中2,3-丁二醇的分离,并考察了糖析萃取的下相用于发酵的可行性。首先,采用盐析萃取法分离糖蜜发酵液中的2,3-丁二醇。通过考察不同的有机溶剂和不同盐组成的盐析萃取体系对2,3-丁二醇的回收率和色素的去除率,发现乙酸乙酯/磷酸氢二钾体系萃取效果较好。当发酵液(4 mL)和乙酸乙酯的体积比为1：1,磷酸氢二钾与发酵液的质量体积比为1：1时,2,3-丁二醇的回收率为98.81%,上相中检测不到色素。当发酵液体积放大至400 mL时,体系中2,3-丁二醇的回收率为91.32%。其次,采用糖析萃取法分离发酵液中的2,3。丁二醇。通过考察不同糖和不同有机溶剂组成的糖析萃取体系中2,3-丁二醇和糖的分配情况,选取葡萄糖/叔丁醇体系为分离2,3-丁二醇的研究体系。考察了成相物质浓度、产物浓度、无机盐浓度等参数对叔丁醇/葡萄糖体系分离发酵液中2,3-丁二醇的影响,确定了糖析萃取的适宜条件。当叔丁醇和发酵液的体积比为1：1、葡萄糖占发酵液质量体积百分比为30%、磷酸氢二铵占发酵液质量体积百分比为1.8%、发酵液中2,3-丁二醇的浓度60.3g/L时,上相中2,3-丁二醇的回收率达到76.0%,80.5%的葡萄糖分配在下相,可溶性蛋白和副产物乳酸的去除率分别为78.0%和86.8%。最后,研究了葡萄糖/叔丁醇体系的下相经过处理后用于发酵的可行性。通过往培养基中加入有机溶剂的方式考察有机溶剂对细菌生长的影响,确定了发酵培养基中的叔丁醇含量最高为5 g/L。利用减压蒸馏的方法去除叔丁醇/葡萄糖体系下相中残余的大部分叔丁醇,并对下相进行适当的稀释后直接作为发酵培养基,同时首次发酵离心所得的菌体可作为菌种用于下相的再次发酵。条件适当时,葡萄糖的消耗和2,3-丁二醇的产生与新鲜培养基和菌种的趋势一致。综上所述,盐析萃取与糖析萃取具有分离工艺简单、易于放大的特点,而且糖析萃取能与2,3-丁二醇发酵耦联,是两种有较好应用前景的2,3-丁二醇分离方法。