利用地球上广泛存在的木质纤维这一可再生碳源制备生物乙醇替代传统化石燃料,不仅可以降低空气污染,还能可持续地为人类提供能源。在生物乙醇制备过程中,利用纤维素酶对木质纤维进行酶解糖化是生产生物乙醇的一个重要环节,然而纤维素酶成本过高,严重制约着生物乙醇的产业化发展。本课题使用磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子作为载体对纤维素酶进行固定,并优化了固定化纤维素酶酶解木质纤维过程,既可以提升纤维素酶的稳固性,又可以达到重复回收利用的目的,具有较好的应用前景。其主要研究成果如下:1.利用改良的化学共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子,使用溶胶-凝胶法,以Fe3O4纳米粒子为内核制备磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子载体,利用扫描电子显微镜、zeta电位仪和磁滞回线实验仪对纳米粒子的结构、形态和磁性进行分析,所制备的磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子呈球体状,粒径均匀。粒径分布在10nm到100nm之间,比表面积大,磁响应性效果优良,分散性好。Fe3O4@SiO2磁性复合载体经表面氨基化后,能与纤维素酶结合。研究对比了 Fe3O4和TEOS不同配比下制备的载体,在Fe3O4:TEOS(m:m)分别为2:1、1:1、1:2、1:3的条件下制备载体,当Fe3O4:TEOS(m:m)为1:2时,其固定化的酶活最高,达到了 652.23u/g。2.优化了纤维素酶固定化反应的条件,以固定化反应时间、反应温度和初始酶液浓度作为实验变量设计单因素实验和三因素三水平的正交实验,得到最合适的纤维素酶固定化的实验条件为:投入游离酶浓度0.2%,固定化温度20℃,固定化时间3小时,固定化酶酶活最高,达到531u/g,酶活回收率达到88.53%。3.对固定化纤维素酶酶解杨木纤维的条件进行了优化,以加入酶量、酶解温度和酶解pH作为实验变量,通过单因素实验研究了以上三个因素对酶解杨木纤维的酶解糖化率的影响。实验表明,当加入酶量达到33u/g时,酶量已经达到饱和,酶解糖化率为37.53%。酶解温度50℃是固定化纤维素酶酶解的最佳温度,此时固定化纤维素酶的酶解糖化率达到40.78%。pH值为4时是固定化纤维素酶酶解的最佳环境,固定化纤维素酶的酶解糖化率达到40.79%。