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近年来,为了降低对化石燃料的依赖,各国政府大力开展对可再生能源的研究。以木质纤维素原料制取生物乙醇的第二代生物质能技术因原料来源广、价格低受到广泛关注。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素通过氢键、共价键等形成复杂且稳定的结构,其转化为生物乙醇主要包括预处理、酶水解、发酵三个过程。木质纤维素结构具有高度顽抗性,使其酶解糖化效率低,必须经过适当的预处理以提高酶解效率。因此,预处理是生物质乙醇转化过程中的关键步骤。目前常用的酸、碱、蒸汽爆破等预处理方式等,普遍存在设备要求高、能量消耗高等缺点。针对上述不足,本论文开发了一种生物+化学联合预处理水稻秸秆的新技术,通过测定预处理后水稻秸秆的组分含量、组织结构、表面形态以及酶解效率等关键指标确定了联合预处理的工艺参数,并对联合预处理技术的作用机制展开了研究。该技术具有能耗低、设备要求低、操作简单等优点,符合木质纤维素预处理技术的开发原则和工业化应用的要求。本研究从某造纸厂的废水污泥中筛选获得一株高效木质纤维素降解菌LD-1,将该菌与碱/尿素结合对水稻秸秆进行联合预处理(先利用细菌LD-1对水稻秸秆进行4天生物预处理,再用碱/尿素处理)。结果表明经LD-1预处理后,可明显降低碱/尿素预处理的条件,且大幅提升水稻秸秆的酶解糖化效率。本论文主要得到以下研究结论：(1)经鉴定,筛选获得的细菌LD-1为Sphingobacterium属,将其命名为Sphingobacterium sp. LD-1。在接种量为10%、pH=7、温度为30℃、摇床摇速为120rap/min的条件下,细菌LD-1对纤维素、木质素以及半纤维素的降解率分别达到50.4%、49.58%、46.8%,表现出高效的木质纤维素降解能力。(2)水稻秸秆经LD-1+碱/尿素联合预处理后(细菌LD-1生物处理时间为4天,碱/尿素浓度为4%/6%、温度为-10℃),酶解糖化液中还原糖和葡萄糖产量可达9.25 mg· ml-1、5.98 mg · ml-1,相比未经预处理的水稻秸秆,分别提高5.35倍和5.49倍。(3)在LD-1+碱/尿素联合预处理中,第一步细菌LD-1预处理能够降低第二步碱/尿素预处理严苛的处理条件,碱/尿素浓度从7%/12%降低至4%/6%,处理温度从-20℃提高到-10℃,联合预处理中存在明显的协同作用。(4)经LD-1+碱/尿素联合预处理后,水稻秸秆中木质素含量由12.7%降低至7.7%,半纤维素含量由20.4%降低至14.2%,而纤维素含量由51.7%提高至69.7%；联合预处理表现出明显的去木质素作用,使得酶解糖化效率大幅提高。(5) SEM、FTIR、XRD和热重等分析结果表明,联合预处理可增加水稻秸秆的多孔性和表面积,破坏水稻秸秆的顽抗结构,降低纤维素的结晶度,从而提高酶解糖化过程中纤维素酶的吸附效率和纤维素的反应性,促进水稻秸秆的糖化水解。