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面对当今世界对可再生能源日益增长的需求,氢气作为一种环保、高能可再生能源,可保障未来的能源安全。木质纤维素生物质可转化并产生能源和化学品,替代化石燃料满足能源需求,同时减少二氧化碳的大气排放,是一类环境友好型的可再生资源。本论文主要关注甜高粱秸秆的厌氧生物发酵产氢气和挥发性脂肪酸。由于在微生物发酵过程中,甜高粱秸秆所含的纤维素和半纤维等结构性多糖难以被有效利用,如何提高结构性多糖的利用度和发酵产物的产量,成为本论文研究重点。共培养Clostridium thermocellum和Clostridium thermosaccharolyticum发酵甜高粱秸秆,当底物浓度为5g/L,接种C.thermocell.m培养24h之后,以1:1比例接种C.thermosaccharolyticum可以获得最大的氢气和挥发性脂肪酸产量,氢气产量为5.1 mmol/g-substrate,乙酸为1.27g/L,丁酸为1.05g/L。相比于单菌培养氢气、乙酸和丁酸的产量分别提高了55%、9%、10%。通过C.thermosaccharaolyticum两步发酵结合稀酸处理第一步发酵残渣的新工艺,进一步提高了氢气和挥发性脂肪酸的产量。当底物浓度为10 g/L,在120℃条件下,采用1.5%的硫酸处理第一步发酵残渣可获得最大的氢气和挥发性脂肪酸产量,总氢气、乙酸和丁酸的最高产量分别为5.77mmol/g-substrate,2.17g/L和2.07 g/L。相比一步发酵法提高了76%的氢气产量,84%的乙酸产量和113%的丁酸产量。通过Cthermosaccharolytic.m两步发酵结合碱和酶处理第一步发酵残渣的工艺,最大限度的提高了甜高粱秸秆共产氢气和挥发性脂肪酸量。当底物浓度为10 g/L,在120℃条件下,采用2%的NaOH处理第一步发酵残渣1h,同时结合32FPU/g-substrate的纤维素酶消化,可获得最大的氢气和挥发性脂肪酸产量。氢气、乙酸和丁酸的最高产量分别为6.37 mmol/g-substrate,2.33 g/L和2.36 g/L,分别比一步发酵法提高了95%的氢气产量,97%的乙酸产量和143%的丁酸产量。通过微生物共培养发酵结合酸、碱和酶法处理木质纤维素发酵产物,进行氢气和有机酸的共生产,可获得更多和更高的氢气产量和有机酸产量,为甜高粱的生物炼制提供了一条有前景的路径。