生物质能源因其储量大、来源广以及对环境友好,成为一种重要的可再生能源。用木质纤维素材料生产的生物燃料,即所谓的第二代生物乙醇,与用富含淀粉或糖的粮食作物生产的生物乙醇相比,在经济和环境方面都具有明显的优势。然而,由于木质纤维生物质中主要成分的紧密结合所造成的物理和化学障碍,阻碍了纤维素和半纤维素水解为可发酵糖,需对其进行预处理。蒸汽爆破法作为一种最常用的预处理方法,由于其成本低,经济效益高,在整个过程中不需要额外添加化学试剂,环境污染小,同时能够显著破坏木质生物质结构,可去除部分的半纤维素以及实现小部分木质素的解聚和结构的重新分布,受到很多研究者的青睐。南荻是我国唯一规模种植和工业化应用的芒属植物,论文以生物质南荻为原料,系统研究了南荻的蒸汽爆破预处理,酶解糖化以及发酵三个关键工艺,以提高乙醇的最终产量,在能源和环境问题方面具有一定的理论意义和现实指导意义。主要研究内容如下:（1）对南荻进行不同强度的蒸汽爆破预处理,通过组分分析发现,南荻经过预处理后,部分半纤维素降解溶出,而且随着汽爆强度的增大,半纤维素溶出率增大。同时,木质素的相对含量也有所提升,主要归因于半纤维素的降解去除。通过对压力和维压时间两个主要因素进行探究发现,压力1.8 MPa,时间30 min条件下预处理,几乎可以保留全部纤维素而降解部分半纤维素。此时葡聚糖含量达到了51.76%,比未经处理的原料提高了16.71%,高纤维素含量的物料更有利于后续的酶解糖化,实现高浓度葡萄糖的生产。此外,通过扫描电镜（SEM）对汽爆南荻进行物理化学结构的分析可知,蒸汽爆破预处理破坏了南荻表面的完整性,表面出现褶皱,说明该预处理对南荻具有一定的效果,与组分分析的实验结果相吻合,为后续开展乙醇的生产工作奠定了基础。（2）高底物负荷的酶解更有利于高浓度糖的产出,进行低酶用量的酶解,结果显示随着底物浓度的增大,酶解产葡萄糖的浓度增加。同时,蒸汽爆破预处理和未处理的南荻酶解糖化研究表明,该预处理方法能显著提高南荻的纤维素转化率。2%-20%的固体浓度酶解结果显示,在2%的固体浓度下糖化率最高,酶解120 h后达到了最大,约为50%,是未处理南荻糖化率的5倍左右。固体浓度对南荻糖化率有着显著的影响,随着底物负荷的增加,酶解过程中的糖化率降低。（3）进行汽爆南荻的分步糖化与发酵产乙醇的研究,并探索木质素脱除对乙醇发酵的影响。结果表明,木质素的脱除对乙醇生产有显著的影响。在木质素脱除前,持续48 h的水解后,水解液中的葡萄糖浓度仅为15.20 g/L,通过接种酵母菌进行发酵后发酵液中的乙醇浓度最高达到了6.30 g/L。同样的条件下,脱除木质素后水解液中的葡萄糖浓度达到了23.71 g/L,提高了55.99%。发酵后的乙醇浓度最大为12.16 g/L,达到了理论值的98.93%。因此通过本实验的探究,采用分步糖化与发酵的策略,得到的乙醇生产工艺如下:制糖阶段（低酶负荷酶解）:10%固体浓度下,p H4.8,酶用量为15 FPU/g葡聚糖,水解时间为48 h;产乙醇阶段:p H为5.4,接种量为8%,发酵持续48 h。