作为重要的化石燃料部分替代品,纤维乙醇具有资源丰富、可再生和清洁高效等特点,是一种重要的绿色能源。植物细胞壁的抗降解屏障使纤维乙醇的产业化发展受到转化工艺和生产成本等因素的制约。研究细胞壁结构特征并针对性地破解其抗降解屏障,能够提高生物质利用效率,促进纤维乙醇产业的发展。本研究通过对芒草材料进行预处理、酶解和发酵实验,研究预处理液中副产物对糖醇转化的影响,并对细胞壁组分在芒草降解转化中的作用进行探讨。通过对细胞壁组分差异明显的3组芒草材料进行酸碱预处理,并对预处理上清液中13种主要副产物进行检测,结果显示预处理上清中各副产物浓度差异较大,其中酸处理上清中乙酸和呋喃醛类物质浓度较高,而碱处理上清中芳香类化合物尤其是对香豆酸和阿魏酸的浓度较高。对上清液进行补糖发酵,酸处理上清液糖醇转化效率高于碱处理。相关性分析显示,糖醇转化效率与5-HMF表现为极显著正相关,而与香草醛、丁香酸呈显著负相关。向预处理上清液或培养基中加入单一副产物进行补糖发酵,结果显示4-羟基苯甲醛、香草醛、丁香醛、4-羟基苯甲酸、香草酸等能够使糖醇转化效率显著或极显著降低,而以糠醛为代表的呋喃醛类可以使糖醇转化效率显著或极显著升高,与相关性分析数据一致。多种物质加入培养基中发酵对糖醇转化的抑制作用无累加效应,而糠醛的加入能够降低芳香类副产物的抑制作用。对1组半纤维素含量差异显著的3个芒草材料进行不同浓度一步法、两步法酸碱预处理和酶解实验。随着芒草材料半纤维素含量的升高,纤维素酶解效率和总糖产量呈上升趋势。各种预处理中,4%Na OH、2%Na OH+1%H2SO4分别是酶解效率和总糖产量最高的一步法、两步法预处理。预处理残渣成分分析显示随着原材料半纤维素含量升高,残渣中半纤维素和木质素的提取率相应升高;酸处理高效提取半纤维素,碱处理高效提取木质素,而两步法能够同时高效提取半纤维素和木质素。对芒草材料进行高固液比预处理和半同步糖化发酵实验,纤维素酶解效率和总糖产量规律与前述一致,乙醇产量与酶解产糖规律一致,发酵残渣中半纤维素和木质素的提取规律与预处理残渣一致。预处理上清补糖发酵时,两步法预处理上清的糖醇转化效率明显低于一步法。对3个芒草材料预处理残渣成分与纤维素酶解效率进行相关性分析,预处理过程中半纤维素含量变化与纤维素酶解效率没有相关性,而残渣中木质素含量与纤维素酶解效率表现为极显著负相关、木质素在预处理过程中的提取量或提取率与酶解效率表现为极显著正相关。与此同时,木质素在预处理过程中的提取量或提取率与纤维素结晶度在预处理过程中的增加量或增加率表现为极显著正相关。因此,作为降解转化中的负影响因子,木质素在芒草材料酶解过程中发挥主导性作用;而半纤维素通过与木质素高效共提取,在生物质降解转化中发挥正因子作用。