生物质乙醇是目前最有希望产业化规模发展的液体燃料绿色能源。作为农业大国,我国的木质纤维资源产量巨大,是生物质乙醇的重要原料。由于木质纤维素原料存在固有特性,难以降解利用,需对其进行预处理。多数预处理成本普遍偏高,技术存在局限性,导致生物质乙醇规模化应用难以实现。寻求经济可行的预处理方法对生物质乙醇的发展十分关键。单一的甲酸或过氧化氢对生物质预处理表现出积极作用,二者在一定比例和温度下混合,具有良好的脱木素效果,显著提高底物利用率。本文研究的主要内容和结果如下:(1)采用单因素实验和响应面设计研究了过氧化氢-甲酸法预处理稻草的最佳工艺条件为:过氧化氢与甲酸体积配比为6:4,反应温度62.5℃,反应时间110 min,固液比1:10。处理后稻草酶解还原糖浓度达10.56 g/L。与未处理原料相比,预处理稻草纤维素含量显著增加,木质素脱除率达74.85%。傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FT-IR)分析显示,预处理稻草中木质素相关吸收峰显示减弱,木质素被有效去除。酶解对比试验表明,过氧化氢-甲酸处理稻草生物质使酶解得率提高49.25%。(2)采用单因素实验和正交设计对处理后稻草进行同步糖化发酵产醇优化,优化培养条件为:底物浓度4%,纤维素酶量25 FPU/g(底物),酵母接种量8%,发酵温度32.5℃,初始pH为5。发酵72 h,乙醇浓度达到9.18 g/L。同步糖化发酵前对预处理稻草进行预糖化,可显著提升酒精酵母的乙醇转化速率,缩短发酵时间,一定程度上提高乙醇终点浓度。(3)考察了不同浓度反应助剂吐温-20、曲拉通X-100、吐温-80、牛血清白蛋白(BSA)、聚乙二醇-4000(PEG-4000)对发酵乙醇的影响。结果表明,添加反应助剂对同步糖化发酵乙醇有促进作用,各反应助剂最适添加量分别为0.03、0.03、0.02、0.02、0.03 g/g(底物)。比较发现,5种反应助剂中,0.03 g/g(底物)曲拉通X-100促进效果最佳,乙醇浓度和产醇转化率分别提升10.60%和6.92%。(4)研究了单一抑制剂甲酸、乙酸、糠醛、5-羟甲基糠醛对酒精酵母发酵产乙醇的影响。结果显示4种抑制剂对酵母发酵产乙醇和发酵液还原糖变化影响显著。随着发酵抑制剂浓度增大,乙醇浓度呈现下降趋势,还原糖浓度为上升趋势,最终达到一定限度。4种抑制剂对发酵产醇影响较为显著的范围为:甲酸为1 g/L-3 g/L,乙酸为2 g/L-8 g/L,糠醛为2 g/L-9 g/L,5-羟甲基糠醛为0.5 g/L-3g/L。此外,甲酸浓度为1 g/L-2.5 g/L、乙酸浓度为1 g/L-7 g/L、糠醛浓度为2 g/L-8g/L、5-羟甲基糠醛浓度为0.5 g/L-3 g/L时对发酵体系中还原糖影响明显。