随着传统化石资源日益的枯竭,世界正在面临着严重的能源危机。所以,寻找可再生新型能源成为了目前世界广泛关注的热点。木质纤维索来源广泛、资源丰富、价格低廉并且大都来自农作物的废弃物。以这些废弃物为原料生产生物乙醇,不仅可以缓解能源危机,而且很大程度上减少了对环境的污染,特别是温室气体的排放。这种能够变废为宝,绿色友好型的能源生产方法已成为一种必然趋势。但是,以木质纤维素等非粮生物质生产乙醇的工艺普遍存在两方面的关键技术问题：纤维素酶生产成本高和酶解效率低、纤维索酶用量大。本论文主要通过针对金属离子对纤维素酶水解的影响以及消除其作用、酶液之间的协同作用和纤维素乙醇生产工艺中酶水解条件优化三方面的研究,从而能够提高纤维素酶水解效率,增加乙醇产率并降低乙醇生产成本。本论文的主要研究内容及结果如下1金属离子对纤维素酶水解的影响以及消除其作用的研究金属离子很大程程度上可以影响酶的活性,甚至在一些酶的活性中心中起决定性作用。在纤维素酶使用的过程中,往往会接触到各种金属。因此,本实验重点研究了金属离子对纤维素酶水解的影响,特别是Fe³⁺针对斜卧青霉（Penicillium decumbens） JUA10-1菌株生产的纤维素酶活性的研究。首先确定了各种金属离子对纤维素酶水解是有影响的,但是影响的程度不一样。其中Fe³⁺对纤维素酶水解的抑制作用最大。其次,进一步深入研究了Fe³⁺对纤维素酶水解木质纤维素类底物抑制作用的机理,很可能在水解底物和纤维素酶两个方面发生了变化。一、纤维素的葡萄糖分子被Fe³⁺氧化,氧化后的纤维素影响了纤维素酶的酶解；二、金属离子导致纤维素酶活性的失活。最后,我们根据推测的金属离子抑制机理,通过添加化学试剂二硫苏糖醇（DTT）或螯合剂（EDTA）的方法消除了Fe³⁺对纤维素酶水解的抑制作用。2里氏木霉酶液与棘孢曲霉酶液之间协同作用的研究在本章的实验研究中,我们首先从棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus） ZLF酶液中纯化出β-葡萄糖苷酶。然后分别研究了棘孢曲霉酶液、β-葡萄糖苷酶与里氏木霉（Trichoderma reesei）酶液的协同作用。发现,ZLF酶液与β-葡萄糖苷酶都可以提高纤维索酶的水解作用,并且提高的效果是一样的。另外,从对复配酶的酶活性测定数据可得,β-葡萄糖苷酶活性的提高可以很大程度上提高纤维素酶的水解作用。此外,滤纸酶活的测定方法是以化学成分较为单一的滤纸为水解底物,而预处理后的木质纤维索化学成分和结构较为复杂。所以我们的实验证明滤纸酶活单位和预处理后的木质纤维素的酶解效率没有直接的关联。对于斜卧青霉（P. decumbens）来说,虽然斜卧青霉菌株分泌的纤维索酶中含有较高的β-葡萄糖苷酶活性,但是添加棘孢曲霉酶液依然可以提高纤维素酶的水解能力。但是,这种水解能力的提高只在脱木素木糖渣时才能表现出来,而对于木素含量较高的木糖渣来说,没有太明显的效果。3纤维素乙醇工艺中酶水解条件的优化纤维素酶水解效率低,用酶量大已成为以木质纤维素等非粮生物质为原料生产乙醇工艺的最大限制因素。为了解决这一问题,本实验侧重对酶蛋白负载量、水解底物两方面进行纤维素酶水解条件优化的研究,并同时对纤维索乙醇生产工艺进行了优化。一方面,分别以汽爆芦竹和碱处理木糖渣（DCCR）为水解底物,按照每克绝干底物对应不同酶蛋白负载量添加酶液,45℃糖化。结果表时不管是预处理的芦竹还是脱木素木糖渣,对于每克干物质来说都存在着酶负载量饱和点,90mg酶蛋白。纤维素酶水解中酶负载量大于饱和点时,就会造成酶液的浪费。另一方面,在乙醇生产工艺条件优化中,补料和酶液复配都可以很大程度上提高纤维素乙醇的产率。