由于化石燃料的不可再生性及其对环境造成的污染问题使人们将可再生清洁燃料的开发利用作为研究的中心。生物燃料来源于生物类物质或者通过生物质这种可降解的材料获得,众多优越性使其已变成一个非常重要的可替代能源。相比于其它燃料而言,生物燃料的原材料具有可再生性,这与目前使用的常规化石燃料如煤炭、石油等相区别。同时生物燃料可以通过有机废弃物产生且对有机废弃物的循环利用可以降低环境污染问题,因此近些年关于生物能源的经济和环境评估取得了较大地发展。本论文利用嗜热厌氧菌(Clostridium thermocellum)介导的生物降解体系,从以下几个方面研究了微晶纤维素和甘蔗渣的生物糖化:1)非离子表面活性剂Triton X-100提高嗜热厌氧菌利用纤维素进行生物糖化的机理探究;2)Triton X-100提高嗜热厌氧菌利用甘蔗渣进行生物糖化的条件优化研究;3)TritonX-100和β-葡萄糖苷酶强化嗜热厌氧菌利用甘蔗渣进行生物糖化的研究;4)嗜热厌氧菌本身的纤维素酶体系和商业化纤维素酶CTec2之间的协同性探究。利用添加非离子表面活性剂Triton X-100的嗜热厌氧菌体系降解纤维素时可以显著提高发酵液中还原糖的积累量。研究结果表明Triton X-100增强嗜热厌氧菌对纤维素进行生物糖化的潜在原因主要归结为以下两点:一方面,Triton X-100的添加抑制了嗜热厌氧菌的生长代谢,从而导致嗜热厌氧菌对还原糖的运输和消耗减少;另一方面,Triton X-100对发酵液中纤维素酶的酶活和浓度有积极影响,推测可能是由于细胞表面吸附的纤维素酶或者纤维小体发生解吸并释放到发酵液中造成的。探究了利用该体系以木质纤维素为底物进行生物糖化的可行性。结果表明,当以40 g/L碱预处理的甘蔗渣为底物,在最适糖化条件下,即在接种后48 h添加Triton X-100、初始pH和温度分别为5.5和55℃C、厌氧条件下,葡萄糖产量可以达到10.72 g/L。糖化液可以直接接种酵母用以生产乙醇,而且不用添加任何外源营养物质。当利用生长代谢更快的嗜热厌氧菌DSM 1313进行生物糖化时发现发酵液中存在明显的纤维二糖积累,外源添加30 CBU/g的β-葡萄糖苷酶可以降低或者解除纤维二糖对纤维素酶的抑制作用。以60 g/L碱预处理的甘蔗渣为底物时,葡萄糖含量和底物降解率分别达到21.33 g/L和61.94%,这相比于对照(3.01 g/L,35.27%)分别提高了 609.41%和75.53%。更加有趣的是,本研究发现嗜热厌氧菌体系和商业化纤维素酶CTec2(添加量为30 CBU/g,1.2 FPU/g)的混合物在酶解微晶纤维素中体现出“1+1>2”的协同性,在60 g/L的纤维素浓度下,最终的葡萄糖浓度和微晶纤维素糖化率分别达到56.90 g/L和94.8%。此外,在更高的微晶纤维素浓度(100 g/L)下也可以获得83.17 g/L的葡萄糖。本研究通过在嗜热厌氧菌体系中添加非离子表面活性剂Triton X-100,将其直接作为纤维小体的粗酶液并和较少量的商业化纤维素酶CTec2进行复配,对微晶纤维素有较高的糖化效率并体现出很好的协同性。该体系无需发酵液中纤维小体酶系的分离纯化并极大地减少了商业纤维素酶的用量,这为微晶纤维素及木质纤维素的糖化提供了一种新思路。