我国秸秆资源丰富,没有得到有效利用。通过预处理技术打破秸秆生物降解屏障,实现秸秆的有效利用。本文以玉米秸秆为原料,以提高秸秆生物降解效率为目标,研究了秸秆臭氧预处理技术,为秸秆预处理提供了一种新的手段。首先研究了玉米秸秆不同粉碎粒径和皮穰组织差异对秸秆多糖酶解效率的影响。通过分析不同目数秸秆粉的酶解效果发现,随着秸秆粒径减小,比表面积增大,酶解效率逐渐提高。秸秆粉从20/40目到300目,酶解还原糖产量从2.85%提高到9.17%。秸秆皮的酸不溶木质素含量约20%,略高于秸秆穰的约17%,秸秆皮的酶解还原糖产量约1.3%~6.0%总体低于秸秆穰(约4.7%~7.9%)。以上实验事实说明,仅通过粉碎和皮穰分离难以有效提高秸秆的酶解效率。从理论上分析了臭氧处理过程,建立反应器臭氧浓度分布模型,并根据处理过程中的臭氧消耗浓度曲线拟合得到反应动力学模型。在此基础上研究了秸秆物料的粒径和含水量对臭氧处理效果的影响。通过分析臭氧消耗浓度曲线、臭氧消耗量和木质素去除率,发现粒径和含水量均显著影响处理效果,且两者间存在交互作用。进一步研究发现交互作用与水分活度有关,说明水分对处理效果的影响取决于水分状态。最终确定过300目样品(中位径75?m左右)含水量60%臭氧处理90 min为最佳的处理条件,此时的木质素去除率达到80%。此外还发现,臭氧消耗量和木质素降解量之间存在较强的线性关系(R2=0.9679),说明处理过程中臭氧主要作用于木质素的降解。然后研究了臭氧处理对秸秆成分、酶解效率的影响。结果表明,臭氧处理能够显著降解木质素,也能够使部分木聚糖降解溶出,但是对纤维素没有明显影响。臭氧处理能够显著提高秸秆多糖的酶解效率,而且提高的幅度与木质素去除率的趋势一致。在最佳处理条件下(过300目样品含水量60%臭氧处理90 min),纤维素酶解率达到最大值(80%),比未处理样品(20%)提高了3倍。进一步分析显示木质素含量与酶解还原糖产量之间具有较强的线性关系(R2=0.9687),说明木质素降解是提高酶解效率的主要原因。激光共聚焦显微成像显示,木质素减少显著改善了秸秆颗粒对纤维素酶的吸附能力,这也是酶解效果改善的表现。最后研究了臭氧处理产生的降解物对纤维素酶和发酵菌种的影响并初步评价臭氧处理秸秆的发酵效果。结果表明,降解物对纤维素酶活没有明显的抑制作用但是对发酵菌(乳酸片球菌)有一定的抑制作用。综合来看,臭氧处理仍然改善了秸秆的发酵效果,说明臭氧处理是一种具有潜力的预处理技术。