木质纤维素生物炼制在保障能源安全、保护环境和促进社会的可持续发展等方面具有非常重要的意义。然而,生物炼制过程中木质纤维素难降解性导致的高酶用量使得整个成本过高,阻碍了生物炼制的大规模工业化。酶水解会受到木质纤维素中的木质素以及预处理后酚类物质的影响。本研究主要考察了木质素和预处理产生的酚类抑制物对酶水解过程的影响,以及它们与酶的相互作用关系,并基于吸附研究,在稀碱、稀酸预处理的玉米秸秆上开发了一种通过回收未水解的残余固体回收酶的策略,降低了酶的使用量。本文主要研究工作包括:(1)对稀碱预处理、稀酸预处理的玉米秸秆进行过度酶解,分离出酶解木质素,测定了总纤维素酶及纤维二糖水解酶I(Cellobiohydrolase I,CBHI)和内切葡聚糖酶(Endoglucanase I,EGI)在木质素上的吸附,还测定了木质素对Avicel酶解的影响。研究了不同pH值、不同离子强度和不同尿素浓度下纤维素酶在木质素上的吸附情况。研究发现,整体上,稀酸预处理木质素对酶的吸附量高于稀碱预处理木质素。总纤维素酶在稀酸预处理木质素和稀碱预处理木质素上的最大吸附量分别为19.90 mg protein/g lignin和10.09 mg protein/g lignin。稀酸预处理木质素和稀碱预处理木质素对Avicel的水解均无明显影响。增大pH值、离子强度和尿素浓度均会使得纤维素酶在木质素上的吸附量减少。(2)研究了Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、无定形纤维素的酶水解、酶吸附和酚类抑制物对它们水解的抑制作用,并进一步探究了纤维素结晶度与酚类抑制物对水解抑制程度的关系。最后,研究了酚类抑制物对核心酶活力的影响以及对纤维素酶的沉淀作用。研究发现I型、II型、III型、无定形纤维素在72 h时的转化率分别为80.2%、84.0%、93.3%和100.0%,越容易水解的纤维素受到酚类抑制物的抑制程度越低。当用于处理纤维素的磷酸浓度从0%增大至84%时,所得纤维素72 h水解转化率从71.8%增大至100.0%,受到抑制程度从62.2%降低至4.8%,结晶度越低的纤维素受酚类抑制物的抑制程度越小。酚类抑制物降低了纤维素酶的CBH、EG、βG酶活力,并且也会使得纤维素酶发生沉淀。当香草醛浓度为10 g/L时,CBH的酶活力降低了57.4%,在72 h时几乎完全沉淀,其酶活力的降低和沉淀程度均比EG、βG更高。(3)对玉米秸秆进行稀碱、稀酸预处理并且研究了它们的酶水解和酶吸附特性,并且根据它们的吸附特性,开发了通过回收快速酶解后的固体并加入下一轮水解体系的酶回收技术。稀碱、稀酸预处理的玉米秸秆的酶水解均在前24 h内释放了大部分的可发酵糖,24 h后的糖转化率增加得很少。其中稀碱预处理的玉米秸秆水解24 h时的葡萄糖和木糖转化率分别为76.4%和56.0%,酶吸附量为39.5%。稀酸预处理的玉米秸秆水解24 h时的葡萄糖转化率为69.5%,酶吸附量约为54.9%。酶回收将每一轮的酶水解时间缩短为24 h,在不降低每一轮的糖浓度的情况下,分别降低了稀碱预处理玉米秸秆、稀酸预处理玉米秸秆40%和50%的酶用量。