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近百年来,人们过度的消耗化石能源,造成了能源危机和环境污染等问题,限制了人类可持续发展的步伐。木质纤维素生物质是世界上最丰富的可再生资源,使用木质纤维素生物质生产生物乙醇可以减少对化石燃料的依赖,并有助于缓解气候变化。然而,天然的木质纤维素生物质结构顽固,木质素含量较多,大大阻碍了其进一步的酶解糖化。因此,为实现木质纤维素的高效利用,必须对其进行高效的预处理,以增强纤维素酶的作用效果,实现其高效的生物转化。本研究拟利用离子液体及高沸点醇等溶剂对木质纤维素原料进行高效的预处理,同时利用酿酒酵母菌株对富含葡萄糖的水解糖化液进行乙醇发酵。此外,以木质纤维素原料为碳源培养Galactomyces sp.CCZU11-1产耐离子液体(IL[Mmim]DMP)纤维素酶,并在IL-水体系中原位酶解预处理后的木质纤维素原料。研究结果如下:首先,利用无机酸辅助离子液体组合稀碱溶液(AE-IL)预处理玉米秸秆。经优化,最适预处理条件为:在90°C的NaOH(1%,w/v)溶液中预处理玉米秸秆1 h后,进一步对再生的纤维素原料在130°C的[Bmim]Cl-HCl-水(78.8:1.2:20,w/w/w)体系中处理30 min。糖化20 g/L经AE-IL预处理后的玉米秸秆72 h,还原糖得率达到95.1%。将所得的糖化液进行乙醇发酵,乙醇产率为88.0%,发酵性良好。其次,利用酸化乙二醇组合稀碱溶液(EPW-DAE)预处理板栗壳。经优化,最适预处理条件为:在130°C的乙二醇-HClO4-水(88.8:1.2:10,w/w/w)体系中预处理板栗壳30 min后,进一步对再生的纤维素原料在90°C的Na OH(1%,w/v)溶液中处理1 h。使用复配酶糖化50 g/L经EPW-DAE预处理后的板栗壳72 h,还原糖和葡萄糖得率分别为77.8%和65.4%。将所得的糖化液进行乙醇发酵,乙醇产率为86.1%,发酵性良好。最后,本研究利用木质纤维素生物质为碳源,在含IL体系中培养Galactomyces sp.CCZU11-1产耐离子液体纤维素酶并原位酶解预处理后的板栗壳。经优化,以未处理的板栗壳作为产纤维素酶的最适碳源。当培养体系中[Mmim]DMP含量为5%(w/v)时纤维素酶活力最高,滤纸酶活为28.6 U/mL,木聚糖酶活为186.2 U/mL,CMC酶活为107.3 U/mL,蛋白含量达到184.9 mg/L。进一步,通过FTIR、SEM及XRD对Galactomyces sp.CCZU11-1利用前后的板栗壳进行组分结构分析。结果显示,被菌体消耗后的板栗壳表面变得粗糙多孔、结构松散,菌体消耗了板栗壳大部分的木质素和半纤维素成分。此外,将得到的耐离子液体纤维素酶加入到含IL[Mmim]DMP预处理板栗壳的体系中原位酶解板栗壳。当体系中离子液体浓度稀释到20%(w/v)时,还原糖得率最高可以达到62.1%。可见,Galactomyces sp.CCZU11-1展现出了较强的综合利用木质纤维素生物质的能力。综上,本研究建立了高效的预处理体系,实现了木质纤维素的高值化利用,同时利用Galactomyces sp.CCZU11-1产高活性耐离子液体纤维素酶,建立了原位酶解体系。一方面充分利用了资源,另一方面又可以缓解环境污染和能源短缺的压力,具有一定的现实意义。