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纤维素乙醇因其原料产量丰富、来源广泛、廉价而备受关注，但是由于纤维素乙醇的生产成本过高，至今仍未实现真正的大规模的商业化生产。原料预处理过程中产生的副产物对酶解和发酵的“毒性”问题是纤维素乙醇走向产业化的瓶颈问题之一。本文以解决纤维素乙醇生产中的“毒性”问题为目标，以中粮集团提供的蒸汽爆破预处理玉米秸秆（SECS）和美国可再生能源实验室（NREL）提供的稀酸预处理玉米秸秆（APCS）为研究对象，围绕抑制物分析及作用机理、筛选和开发解毒工艺及不同解毒工艺的解毒效能展开了研究。 首先，本文定性和定量地分析了 SECS和APCS产生的副产物，并考查了其抑制作用。结果表明SECS和APCS产生的副产物种类均很复杂，其中APCS和SECS分别产生60和49种有机物，多为酸、醇、酚和呋喃类化合物。APCS产生的主要抑制物浓度远高于SECS，其毒性也高于SECS。SECS和APCS产生的金属离子无论单独存在还是联合存在于发酵液中，都对发酵有轻微的抑制作用，但是抑制作用不叠加；SECS产生的盐度（<50g/L）、有机酸和呋喃类化合物，独立浓度均未达到致毒浓度，联合抑制是 SECS副产物抑制作用的主要形式；有机物（尤其是有机酸）对发酵的抑制作用受pH影响很大，pH≦5.0时，SECS产生的有机抑制物联合作用对乙醇发酵的抑制率均在90％以上； pH=5.5时，SECS产生的有机酸反而对发酵有促进作用。确定了控制pH和减小联合抑制作用是去除 SECS副产物对酵母发酵产乙醇抑制的重点。APCS产生的盐度（>70g/L）会对发酵产生严重的抑制作用，产生的有机酸和呋喃类化合物中，乙酸（1.25×104 mg/L）和5-HMF（1592 mg/L）的浓度也均达到了单独对酿酒酵母致毒的浓度，因此确定去除乙酸、5-HMF和降低盐度是去除APCS副产物对酵母发酵产乙醇抑制的关键。 其次，比较和评价了水洗、加大酿酒酵母接种量、氢氧化钙过量等几种解毒方法对 SECS的解毒作用。发现用3倍水洗处理、酵母接种量增加到10g/L和应用改进的氢氧化钙过量法均可使乙醇得率（相对葡萄糖）达到95%以上。发现氢氧化钙过量法中产生的沉淀物对解毒至关重要，解毒处理后，需要在酶解发酵前将沉淀物转移出发酵体系，否则沉淀物的存在对糖化和发酵都有影响。发现水洗和氢氧化钙过量法均会造成 APCS糖的损失，而加大酵母接种量是一种可以获得较高纤维素乙醇得率（95.8%）的方法。 再次，发现纤维素降解菌 Aspergillus nidulans UOA/HCPF10647的解毒功能，测定和评价了该菌在解毒过程中产生的酶活（0.49IU/ml滤纸酶活和0.22IU/mlβ-葡葡萄糖苷酶活，相当于添加的商品纤维素酶活的22%和添加的β-葡葡萄糖苷酶活的99%），确定了Aspergillus nidulans UOA/HCPF10647对葡萄糖的代谢速率（约为酵母的1/14.5）远小于酿酒酵母，开发了分别适合SECS和APCS的固体和菌丝体生物解毒菌剂和可以同时解毒和产酶的在线生物解毒工艺。应用在线生物解毒工艺，SECS和APCS的葡萄糖乙醇转化率分别达90%和99%以上。除Aspergillus nidulans UOA/HCPF10647外，通过对其他纤维素降解菌Aspergillus niger NRRL330、Penicillium decumbens NRRL741、Penicillium chrysogenum NRRL821、Aspergillus niger NRRL1956、Penicillium funiculosum NRRL3647、Trichoderma viride NRRL54020和Trichoderma reesei ATCC13631的解毒能力的考查，发现除NRRL54020和NRRL821，其它菌均具有去除抑制物能力，推测纤维素降解菌可以去除预处副产物可能是一种普遍存在的现象。确定了纤维素降解菌去除抑制物的规律，发现了可能普遍存在于纤维素降解菌解毒过程的、通过控制糠醛的量控制糖消耗的方法。研究发现了各菌之间解毒能力和产酶能力的差异，推荐通过菌之间的复配，让产酶和解毒功能都得到最大程度的发挥。 最后，通过对筛选和开发出来的水洗、生物解毒和加大酵母接种量三种解毒方法的解毒效能研究，得出三种解毒方法都有较好的抑制物去除能力，解毒过程造成的糖损失都在可接受范围内，也都能获得较好的乙醇得率的结论。而通过解毒工艺过程的分析可知，加大酵母接种量法物耗费用过高，即使次产物全部回收利用，其解毒费用也要占到纤维素乙醇生产成本的50%左右；水洗法的物耗加上次产物处理的总费用约为生产成本的2.2%~2.8%；应用生物解毒，次产物纤维素酶带来的正效应，除了抵消了菌剂物耗的费用，还至少为生产节约4%~12.2%的成本。因此，生物解毒法适用于SECS和APCS的解毒，且在乙醇得率相同的情况下，不考虑设备投资和能耗，其与水洗法和加大酵母接种量法相比具有明显优势。进一步的水处理和回用实验也表明，纤维素乙醇废水处理后回用到生产工艺与生物解毒是相容的。