玉米芯作为一种农余产品,含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素等成分,但是每年有很大一部分的玉米芯被焚烧和掩埋处理,这不仅是一种巨大的浪费还造成了环境污染问题。由于人们对能源需求的日益加大,传统的能源物质(如石油、煤炭等)作为不可再生资源,日益枯竭,如何缓解能源问题成为影响各国发展的一个重大问题。以玉米芯纤维素为原料生产生物乙醇,是缓解能源危机的一个有效手段,也是世界各国研究的一个热点问题。为了能更好的利用玉米芯纤维素,表面活性剂作为工业中常用的助剂进入了人们的视线。近来一些学者们认为:表面活性剂具有能促进纤维素酶的分泌、稳定纤维素酶以及减少纤维素酶被木质素所吸附等特性,从而有利于纤维素酶对木质纤维素的降解。本研究旨在探讨不同表明活性剂对同步糖化发酵中玉米芯纤维素降解特性的影响,为其实际应用奠定一定的理论基础。本实验首先比较了三种表面活性剂(吐温-80、鼠李糖脂、茶皂素)对酿酒酵母生长的影响。在YPD中分别加入不同浓度的吐温-80、鼠李糖脂、茶皂素。结果显示出,在菌体培养小于20小时时,0.1%、0.2%浓度的吐温-80能促进酿酒酵母在YPD中的生长,加入吐温-80的酵母与未加表面活性剂的对照相比,影响不大,在40小时后OD60G值均接近6。0.05%浓度的鼠李糖脂对酿酒酵母生长的影响不明显,随着鼠李糖浓度的增加,对酿酒酵母生长的抑制作用逐渐增大,0.8%的鼠李糖脂导致酿酒酵母培养40h时,其OD600值比不加活性剂的少10%。0.002%浓度的茶皂素对酿酒酵母生长的影响不明显,随着茶皂素浓度的增加,对酿酒酵母生长的抑制显著增加,0.01%的茶皂素导致酿酒酵母在培养40h时OD600仅为0.35。实验结果表明,相对其他浓度的表面活性剂而言,0.1%浓度的吐温-80、0.05%浓度的鼠李糖脂、0.002%浓度的茶皂素最适宜酵母的生长。在此基础上,分析了三种表面活性剂在其最适的浓度下对酿酒酵母以玉米芯纤维素为碳源进行摇瓶发酵的影响。在以玉米芯为碳源的培养基中,分别加入0.1%的吐温-80、0.05%的鼠李糖脂、0.002%浓度的茶皂素。将内切葡聚糖酶基因的酿酒酵母INVSc-SE、外切葡聚糖酶基因的酿酒酵母INVSc-SC,β-葡萄糖苷酶基因的酿酒酵母INVSc-SB等比例混合接种到培养基中摇瓶培养。结果表明,加入表面活性剂的样品,在还原糖含量以及活菌数上均有所增加。120h时,加入0.1%的吐温-80与未加表面活性剂的对照相比,还原糖含量增加了 3.88%,活菌数增加了 10.87%。加入0.05%的鼠李糖脂与未加表面活性剂的对照相比,还原糖含量增加了 18.26%,活菌数增加了 5.43%。加入0.002%浓度的茶皂素与未加表面活性剂的对照相比,还原糖含量增加了 8.21%,活菌数增加了 3.26%。结果表明,在以玉米芯粉为碳源的同步糖化发酵中,分别加入0.1%的吐温-80、0.05%的鼠李糖脂、0.002%浓度的茶皂素对系统中玉米芯纤维素的降解起到了明显的促进作用,也有利于同步糖化发酵的进行。该研究结果证明了利用表面活性剂来提高同步糖化发酵效率的可行性。另外,本课题对玉米芯粉降解的显微结构变化进行初步研究,表征出了玉米芯纤维素降解各个时期的显微结构的形态特征,显微结构上,初步描述了玉米芯纤维素降解时从最初的束网状结构降解到最后的细小颗粒或者布匹状形态的全过程。为进一步探究纤维素酶降解纤维素的机制打下基础。