1,3-丙二醇(1,3-propanediol，简称1,3-PD)是一种重要的化工原料，被广泛应用于印染、涂料、油墨、药物、抗冻剂、润滑剂等领域，尤其作为单体合成新型聚酯材料PTT（聚对苯二甲酸丙二醇酯）受到人们广泛关注。1,3-PD的生产方法主要有化学合成和微生物发酵法，由于石化资源的短缺，近年来微生物发酵法生产1,3-PD成为国内外研究的热点。本文从工业化角度出发，研究了5L发酵罐中1,3-PD分批和补料分批发酵工艺，并在摇瓶中研究了Klebsiella pneumoniae固定化发酵1,3-PD的可行性，最后研究了发酵液中1,3-PD的分离纯化工艺，为1,3-PD工业化生产提供了指导数据。首先，在5L发酵罐中研究了Klebsiella pneumonia2-1的分批发酵条件，通过单因素分析和正交实验，确定了最佳工艺条件：初始甘油浓度50g/L，(NH4)2SO4浓度6g/L，最适温度37℃，最适pH7.0，最佳接种量为10%，在此条件下菌体的生长速率和1,3-PD的生成速率都较快，其中1,3-PD最大浓度为24.79g/L，发酵强度为2.479g/(L·h)，转化率达到54%(g/g)。其次，在分批发酵优化条件的基础上，对Klebsiella pneumonia2-1补料分批发酵工艺进行了研究，通过对不同补料起始时间和不同补料方式（连续恒速流加、间歇定量流加、甘油反馈流加）对发酵结果影响的比较，确定了该菌补料分批发酵的最优条件：在对数生长中期，按照甘油反馈流加方式，使底物甘油浓度保持在20g/L左右。研究表明，按照甘油反馈流加方式发酵到第24h时，菌体650nm吸光值为10.38，1,3-PD的浓度为80.45g/L，生产强度为3.35g/(L·h)，其中甘油对1,3-PD的质量转化率达到了62.8%，明显优于其他补料方式的发酵结果。第三，研究了固定化Klebsiella pneumonia2-1发酵生产1,3-PD的可行性。通过对四种常见的包埋材料固定化Klebsiella pneumonia2-1发酵生产1,3-丙二醇的研究发现，海藻酸钙固定化无论在制备难易还是在发酵强度上都有很大优势，并进一步确定了海藻酸钙固定化的最优条件：海藻酸钠浓度6%(w/v)，CaCl2浓度4%（w/v），交联时间4h。相对于游离发酵，固定化发酵1,3-丙二醇终浓度提高了7.4%，发酵强度达到了1.04g/(L h)。此外，固定化颗粒连续发酵6批次，机械强度和发酵水平并没有明显降低。最后，初步探索了Klebsiella pneumonia2-1发酵液中1,3-PD的分离纯化工艺，对1,3-PD发酵液中菌体、蛋白和盐类的去除工艺进行了研究。实验表明，壳聚糖是一种很好的有机大分子絮凝剂，其最佳的絮凝条件为：壳聚糖终浓度为0.6g/L，温度为37℃，pH为5.0，搅拌时间20min，静置20min，此时1,3-PD发酵液中菌体的去除率达到了99.87%。此外，利用添加氯化钙并煮沸的方法可以去除发酵液中84.7%的蛋白质；采用醇沉-超滤除盐工艺，盐的去除率达到了79.2%，并且得到了纯度为85.68%的1,3-PD粗提液。