伴随着能源危机的出现,全球的环境污染日益严重,我们需寻求新的能源来代替石油,生物燃料乙醇和丁醇作为新型的生物能源受到关注和研究。过去生物燃料乙醇和丁醇的发酵用淀粉类、蜜糖类等粮食作物,随着世界上粮食危机的出现,我们需要选择可再生资源作为发酵的对象,缓解粮食危机。木质纤维素是世界上资源最丰富的可再生资源,通过预处理后,水解可生成被微生物发酵利用的还原性糖,发酵生产燃料乙醇以及丁醇,从而能够缓解能源危机和粮食危机,充分的利用木质纤维素资源。本课题以木质纤维素(粉碎的稻谷秸秆)为原料,首先分析原料的主要成分,进行纤维素酶水解条件的探讨,选择合适的水解条件,得到还原性糖,然后进行微生物发酵,选择酵母菌和丙酮丁醇羧酸菌进行乙醇和丁醇的发酵。通过脱毒处理来增加发酵产物。主要包括以下部分。第一部分,对原材料成分组成分析。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素三部分组成,预处理方法不同,材料不同,这三种组份的含量也不同,超微粉碎的稻谷其中纤维素24.8%、半纤维素21%,酸性洗涤木质素10.9%。第二部分,纤维素酶最佳的水解条件探讨,通过单因素试验研究了底物浓度,温度,pH,和酶底比对酶解的影响,确定了单因素试验的最佳条件。采用正交实验,结合后续发酵的影响,得出最佳的水解条件是温度50℃,pH为5.0,底物浓度为10%,酶解时间为24h,酶底比为6%。第三部分,燃料乙醇的发酵。通过对酵母细胞发酵条件的单因素试验得出,酵母细胞发酵的最佳条件为温度30℃,接种量9%,酵母生长的pH为5.0,发酵时间为48h。通过浓缩增加还原糖的浓度得出的发酵结果是,浓缩液中微生物生长的抑制物浓度增加,阻碍了酵母的发酵,虽然糖的利用率增加了10%,但乙醇产率确下降18.7%。脱毒处理使得乙醇最高产量为2.17g,理论产量为2.4g,产率达到90%,其中活性炭效果最好。第四部分,丁醇发酵的研究。丙酮丁醇羧酸菌是严格的厌氧性微生物,需要充氮气制造厌氧环境。直接进行丁醇发酵时,丁醇的产量仅为4.7g/L,ABE总容剂为8.14g/L,糖丁醇转化率为12%,糖总溶剂转化率为21.9%。通过脱毒处理后,丁醇的产量和总溶剂产量均得到提高。0.1%亚硫酸钠法时,丁醇产量为6.11g/L,ABE总容剂为9.24g/L,糖丁醇转化率提高到17%,糖总容剂转化率为25.7%。活性炭处理时,丁醇产量达到7.86 g/L,总溶剂为14.12 g/L,糖丁醇转化率提高到19.9%,糖总容剂转化率为30.8%。乙醇发酵对糖的利用率可达到90%,而丁醇发酵对糖的利用率为73%,因此超微粉碎的木质纤维素用于生产燃料乙醇更为合适。