木质纤维素原料是一种丰富的可再生资源,是生物燃料和其他高值化生物基产品的主要来源。而在木质纤维素碱性预处理及后续水解过程中产生的羟基肉桂酸类化合物会严重影响木质纤维素的生物转化,降低可发酵性糖的转化率并影响乙醇产量。阿魏酸和对香豆酸是两种毒性最强的羟基肉桂酸化合物,为了探究它们对纤维素水解及酵母发酵的抑制机制,本论文做了如下研究并取得了初步的结果:1.阿魏酸和对香豆酸对微晶纤维素水解的影响将不同浓度的阿魏酸和对香豆酸添加至微晶纤维素酶解体系中培养,分别在12 h,24 h,36 h和48 h时取样,发现低浓度的阿魏酸对微晶纤维素水解具有促进作用,当阿魏酸浓度超过0.5 g/L时会抑制水解。而对香豆酸对微晶纤维素的水解一直表现为抑制作用。利用红外光谱和X射线衍射分析发现,加入阿魏酸和对香豆酸后改变了化合物中氢键的排列顺序和纤维素的结晶度,同时破坏了蛋白质的二级结构。扫描电镜显示微晶纤维素表面变得不平整且形状不规则。紫外光谱和圆二色光谱分析发现羟基肉桂酸与纤维素酶之间发生了相互作用,改变了蛋白质的二级结构,降低了α螺旋的含量增加了β折叠的含量。较低浓度的阿魏酸增加了纤维素酶的活性是由于α螺旋含量减少,但增加了柔性结构–无规卷曲的含量,增加了酶对底物的亲和力。2.阿魏酸和对香豆酸对酿酒酵母细胞抑制作用的研究结果显示1.5 g/L的阿魏酸和2.0 g/L的对香豆酸会对酿酒酵母的生长和葡萄糖的利用产生较为严重的抑制作用。为探究阿魏酸和对香豆酸对酿酒酵母细胞的抑制作用,分别测定了电解质和胞内物质的泄漏情况,发现细胞膜的完整性被破坏,通透性被改变,电解质、核酸、蛋白质等内容物流出。利用扫描电镜观察了酿酒酵母细胞表面受到损伤,细胞出现褶皱,影响了细胞壁和细胞膜的正常功能。傅里叶红外光谱分析发现一些代表脂质、蛋白质和核酸的分子基团发生变化,说明阿魏酸和对香豆酸的添加已经严重抑制了酿酒酵母细胞的正常生长。3.基于非靶向代谢组学分析阿魏酸和对香豆酸对酿酒酵母的抑制机理将添加有1.5 g/L阿魏酸和2.0 g/L对香豆酸的酿酒酵母细胞的代谢物进行制备和提取,利用超高效液相色谱质谱仪进行非靶向代谢组学分析。通过代谢组学的主成分分析和偏最小二乘判别分析等多元统计分析发现,分别经阿魏酸和对香豆酸处理后酿酒酵母细胞中显著变化（VIP值＞1,P值＜0.05）的差异代谢物为100种和92种。代谢组学分析发现,一些显著性差异代谢物包括半胱氨酸、L–谷氨酰胺、L–异亮氨酸、L–谷氨酸、L–缬氨酸等的改变,扰乱了细胞内的氧化还原平衡,产生氧化应激反应,破坏了部分蛋白质的合成,是抑制酿酒酵母细胞生长的主要原因。另一方面,酵母细胞则通过合成较多前体物质和产生较多能量来保护细胞免受损伤。