石化资源的枯竭和环境的恶化,迫使人们开始寻求原料替代来开发生物质清洁燃料和化学品。然而,生物质自身结构稳定,很难有效地被降解和利用,因此,以生物质为原料,工程化生产燃料乙醇的新技术开发和成本上仍存在诸多挑战。辐照作为一种预处理手段,能降低纤维素的结晶度,使其组成成分容易被降解,增大能够和酶接触的有效面积,提高纤维素酶解糖化率。本文以玉米秸秆为实验材料,对1200kGy 60Co-γ高剂量辐照处理后的纤维素酶解糖化玉米秸秆的新技术进行研究,并对发酵过程进行了研究和优化。主要研究结果如下:为优化单酶复配酶解纤维素的研究,以经1200kGy60Coγ-射线辐照处理过的玉米秸秆为原料,采用响应面分析法,对外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶等酶的混合复配酶解进行研究。结果表明,4个因素对辐照预处理玉米秸秆酶解产还原糖影响主次顺序为:木聚糖酶>外切葡聚糖酶>β-葡萄糖苷酶>内切葡聚糖酶。获得最优酶添加量依次分别为:外切葡聚糖酶加酶量1.07U/g,内切葡聚糖酶加酶量31.53U/g,β-葡萄糖苷酶加酶量20.81U/g,木聚糖酶加酶量81.96U/g。在这一条件下,实验验证还原糖产量372.624mg/g。为了了解辐照预处理玉米秸秆的酶解特性,实验进行了不同底物浓度、酶浓度、温度、pH等条件改变对酶解反应速率产生影响的研究,运用酶解动力学的研究方法,采用米氏方程对酶解过程进行拟合,结果表明,在反映的前3个小时,纤维素酶对辐照预处理玉米秸秆的水解反应符合一级反应,可用米氏方程对其进行拟合,得到辐照预处理玉米秸秆的米氏常数Km为8.27g/L和最大反应速率Vm为1.472g/L·h。得到了包含底物浓度、酶浓度、温度三种因素在内的辐照预处理玉米秸秆酶解动力学模型,该动力学方程在303.15-323.15K(30℃-50℃)温度范围内适用。通过在辐照预处理玉米秸秆的酶解过程中添加PEG6000和Tween-80两种非离子表面活性剂实验,发现两种添加剂对辐照预处理玉米秸秆的影响仅仅表现在提高了酶解的初始速率上,对酶解的结果产生的总还原糖没有十分明显的增加效果。研究各因素在不同的实验水平下对辐照预处理玉米秸秆酶解糖化效率的影响,并对实验条件进行优化组合,结果表明,酶解温度52.38℃、酶添加量226.61U/g、酶解时间45.68h,玉米秸秆酶解效果最佳,该条件下还原糖含量达到392.16mg/g,达到理论产糖率的93.3%将分步糖化发酵法和同步糖化发酵法的结果进行对比,发现同步糖化发酵法具有一定的优势。经过对辐照预处理玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇条件单因素系列优化实验得到最佳发酵条件为:灭菌液初始pH是5,酵母菌接种百分比12%,发酵时间52h,在此条件下,乙醇浓度达到最大值,为9.863g/L。