木质纤维素作为全球储量最为丰富的生物质能源,一直以来都是科研界研究的热点。近年来,研究人员已经掌握了将粮食作物直接转化为生物燃料的工艺。但从长远的角度来说,这项工艺显然是不经济实用的。因此研究人员尝试采用农作物秸秆为原料来制备生物燃料,并取得了阶段性的成功。目前,采用秸秆类作物生产生物燃料成本较高,这是由于木质纤维素紧密的结构严重阻碍了纤维素的降解。为解决天然木质纤维素酶解性能较差的问题,本论文开发出了一种新型的木质纤维素预处理工艺。并根据这项工艺的优势,采用批次补料法进行了高固液比酶解,最终制备出高糖含量的酶水解液。研究结果如下:(1)本论文采用甲醇/NaOH体系对玉米秸秆进行预处理,来破坏其牢固的生物结构。并详细研究了碱含量、固液比、反应时间、反应温度和含水率对预处理效果的影响,确定出效果最好的预处理方案。采用上述方案对玉米秸秆进行预处理,可以回收原料中97.5%的葡聚糖和83.5%的木聚糖。随即对上述原料进行酶水解(5%固液比),得到葡聚糖和木聚糖的单糖转化率分别为97.2%和80.3%。实验结果表明,甲醇/NaOH预处理不仅可以显著提高玉米秸秆的水解性能,而且具备处理方式简单、能量消耗低和污染物排放少等优点。因此这项工艺是十分具有商业潜力的。(2)本论文采用批次补料法对甲醇/NaOH体系预处理过的玉米秸秆进行酶水解,来获得高糖含量的酶水解液。论文研究了初始固液比、补料时间、补料次数和补料方式对酶水解的影响。确定出最优的预处理条件为:以12%固液比的原料作为底物进行水解,在水解进行至3 h、6 h、24 h和48 h时将7%固液比的原料和对应的纤维素酶加入到反应体系中,使得最终的水解固液比达到40%。当水解反应进行至120 h时,水解液中的葡萄糖、木糖、纤维素寡糖和木寡糖的浓度分别达到了146.7 g/L,58.7 g/L,15.6 g/L和24.7 g/L。研究结果表明,采用批次补料法可以解决高固液比直接水解存在的诸多不利因素,使原料的水解速度和效率得到显著性的提升,最终获得高糖含量的酶水解液。