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芒草是优质能源作物,生物质产量高,对环境适应能力强。由于木质纤维乙醇生产成本高,转化效率低,故必须寻找可提高生物质酶解效率的理想预处理方式和酶解条件,并筛选出优质的芒草材料。本研究利用10份有代表性的芒草材料,分析了汽爆预处理对芒草秸秆细胞壁成分、细胞壁结构因子和孔隙度的影响;揭示了影响汽爆材料酶解效率的细胞壁关键因子和酶解产糖的优化条件,鉴定了高效降解产糖的优质芒草材料,并提出了优质芒草材料高效降解的模型。此外,本研究还比较了三种表面活性剂对芒草汽爆材料酶解效率和乙醇产量的影响,初步探讨了三种表面活性剂作用的特异性。主要结果如下:1.经过汽爆预处理,10份芒草材料直接酶解效率可增加1.30-5.97倍,纤维素含量相对增加,半纤维素和木质素含量降低;此外,汽爆后材料纤维素的结晶度(Cr I)提高,聚合度(DP)降低,半纤维素主要单糖(Ara,Xyl)的含量降低,且Xy1/Ara比率(即半纤维素分支度的倒数)相应提高;木质素单体含量不同程度降低。2.关联分析发现:木质素H-单体是影响原材料直接酶解的唯一负向因子;纤维素DP,半纤维素含量及Xyl和Ara的含量、木质素S-单体的含量,是影响汽爆材料酶解效率的负因子。汽爆材料的Xyl和木质素S-单体含量负向影响DY值;纤维素DP、Xyl和Ara含量、S-单体含量皆负向影响DY/DB比率,解释了DY/DB是芒草汽爆材料直接酶解效率的关键正因子。3.芒草汽爆材料孔隙度的测定,得出大孔隙(DY)与小孔隙(DB)的比率(DY/DB)是影响汽爆材料酶解效率的关键正向因子。4.三种表面活性剂(Tween-80、PEG4000、Silwet L-77)提高酶解效率的最适浓度分别为:2%、0.5%和1%。其中1%Silwet L-77能够有效提高原材料的酶解效率,2%Tween-80对汽爆材料的酶解效率最高。5.1%Na OH预处理汽爆材料,酶解添加2%Tween-80处理(1%Na OH+2%Tween-80),可使优质秸秆材料完全降解。扫描电镜观察发现,该处理使木质纤维素结构破坏最严重,导致酶解效率最高。6.添加三种表面活性剂后,乙醇产量均高于对照,其中1%Na OH+2%Tween-80和1%Na OH+0.5%PEG4000处理,乙醇产量均达到最高(约16.2%),比对照增加2.2倍。蛋白浓度测定发现,1%Na OH+2%Tween-80酶解液中的纤维素酶的浓度最高,表明该处理能最大程度的利用纤维素酶,并初步解释了该处理产糖产醇的效率最高。