利用储量丰富的木质纤维素原材料生产生物乙醇,不仅能有效缓解化石燃料燃烧而带来的环境污染问题,同时还可以减轻能源紧缺、资源浪费等问题。然而,木质纤维素产乙醇的预处理过程中会产生大量的发酵副产物,对后续微生物的发酵产生极大的抑制作用。为有效减轻这些边缘消极作用,本研究通过引入定量结构-毒性效应关系模型(QSTR),评测木质纤维素预处理水解液中常见衍生发酵抑制物的抑制作用。并探讨发酵抑制物的抑制机理,为有效提升乙醇产率提供科学依据与关键指导。分别以酿酒酵母生长情况和乙醇产量为指标衡量抑制作用,建立不同浓度点下单种发酵抑制物抑制作用与其分子描述符(分子结构描述参数)间的多元线性QSTR模型。所有模型均通过严格的留一法交叉验证、Y-随机性验证及拟合能力验证,模型稳定可靠,可用于后续发酵抑制物抑制作用的评测。结果表明,抑制物的抑制作用与其分子结构密切相关。酚类抑制物的抑制作用最强,呋喃类次之,弱酸类最弱。并且,酚类抑制物中酚醛的抑制作用大于酚酮,且酚酮大于酚醇。当发酵抑制物分子结构中含有不饱和键、醛基和羰基等基团时,其抑制作用较强。并且,邻位上具有吸电子取代基的抑制物的抑制作用大于对位、间位供电子取代基。另外,发酵抑制物的抑制作用与抑制物的分子描述符有关。低抑制物浓度下抑制作用与表征功能性基团羰基活性的DM有关;高抑制物浓度下,抑制作用与表征分子稳定性的qH~+有关。基于单种发酵抑制物抑制效应评价结果,选取抑制效应最大的阿魏酸为基础目标物,研究水解液中存在的代表性发酵抑制物(酚类、呋喃类、弱酸类)在不同混合比例下与阿魏酸的联合抑制作用。研究结果表明,阿魏酸与其他共发酵抑制物间的联合作用类型主要以拮抗作用或简单加和作用为主。并且,混合物中阿魏酸浓度占比较高时,抑制物间联合作用以拮抗为主。同时,建立基于简单加和作用的抑制物间联合抑制作用QSTR模型。抑制作用评价结果表明,二元混合物的简单加和作用主要与表征抑制物电离常数的qKa值及轨道之间能量差的△E有关。抑制物电离常数及轨道能量差越大,抑制作用越小。总体看来,在生物乙醇生产的脱毒步骤中,建议着重脱除抑制作用较强的阿魏酸抑制物,以减少预处理阶段对后续发酵的消极影响,保证最终生物乙醇的产量。