烟秆中含有烟碱等存在着毒性效应的组分,会对生物酶活性和微生物生长繁殖产生一定的影响。鉴于烟秆中所含烟碱组分的特殊属性,本研究采用烟草收获后的废弃烟秆为原料,针对纤维素乙醇生产过程中的乙醇发酵、酶水解和原料预处理技术开展了具体的研究,以期为利用烟秆等烟草废弃物进行生物乙醇发酵提供理论依据和技术支撑。在烟碱对乙醇发酵影响的研究中,以乙醇发酵工业菌株酒精酵母1308为对照,研究了烟碱对东方伊萨酵母HN-1乙醇发酵的影响。结果表明,烟碱对两菌种的菌体生长具有显著的抑制作用;当烟碱添加量为0.1%~0.5%时,东方伊萨酵母HN-1和酒精酵母1308的乙醇产量分别为18.17~9.51 g/L和11.95~5.42 g/L,较对照分别下降了20.81%~58.55%和40.42%~72.94%,同时1308菌株的发酵周期较对照推迟12 h;烟碱对1308菌株葡萄糖利用的抑制作用显著强于对HN-1的抑制作用。副产物结果分析表明,HN-1菌株乙酸产量为0.11~0.43 g/L,低于1308菌株的0.20~0.59 g/L;甘油产量为2.20~2.71 g/L,显著高于1308菌株的1.48~2.33 g/L。东方伊萨酵母HN-1较酒精酵母1308更适合用于烟秆等烟草废弃物生物转化乙醇的研究与生产。在烟碱对酶水解影响的研究中,对烟碱胁迫下木质纤维素降解酶(纤维素酶和木聚糖酶)活性变化,以及表面活性剂PEG6000、Tween80、BSA和鼠李糖脂对烟碱毒性效应的解除效果和烟秆酶解效果进行了研究。结果表明,烟碱浓度为0.1%~0.5%时,纤维素酶的CMC酶活性和FPA酶活性分别降低了8.97%~42.99%和33.08%~69.44%,木聚糖酶活性降低了11.11%~36.93%;玉米秸秆稀酸水解液总糖浓度也随烟碱浓度的增加而逐渐降低,添加浓度为0.5%时,达到最低为20.40 g/L,比对照组下降了43.30%。烟碱胁迫下,表面活性剂BSA、Tween80可促进CMC酶活和FPA酶活分别提高37.83%和41.89%、31.85%和29.28%,当其添加量为0.005、0.001 g/g底物时,烟秆水解液总还原糖浓度最高为40.33 g/L、39.82 g/L,与对照组相比增加了13.70%、10.34%。在烟秆预处理技术的研究中,通过稀硫酸预浸复合蒸汽爆破预处理烟秆,研究了其主要组分、烟碱含量、酶解效果和乙醇产量的变化趋势。结果表明,稀硫酸预浸可以显著增强蒸汽爆破预处理效果,使半纤维素和酸不溶性木质素含量都有所降低,相应的纤维素含量都呈现明显升高的趋势;烟秆经复合预处理后,烟碱含量显著降低,其中稀硫酸浓度为0.2%~1.0%时,烟碱含量由0.37%下降到了0.11%;稀硫酸浓度为0.6%~1.0%时,水解液总糖浓度较高,比对照组分别提高了45.10%、36.16%和39.59%。以还原糖浓度较高和烟碱含量较低的角度综合考虑,选用0.8%稀硫酸预浸复合蒸汽爆破作为预处理最佳条件,水解液初始葡萄糖浓度为35.00 g/L,乙醇产量达到了12.10 g/L,较对照组(5.95 g/L)提高了1倍多。