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随着能源危机问题的日益严峻,开发生物质能源成为缓解能源危机的必要举措。由于纤维素被半纤维素及木质素的交联包裹的特殊复杂结构,木质纤维素对纤维素酶的酶解抗性和纤维素酶利用率低成为限制纤维素生物质能源高效利用的两大主要瓶颈。因此,本课题从降低纤维素酶酶解抗性和提高纤维素酶利用率这两个方面开展系统性的研究。首先基于纤维素酶与木聚糖酶共表达酿酒酵母,研究了木聚糖酶和纤维素酶在木质纤维素生物转化过程中的协同作用;随后对生物改性玉米秸秆（Lac-CS）的生物转化效率进行评价,通过分析生物改性对玉米秸秆表面微观结构的影响,揭示了影响玉米秸秆纤维素酶解效率的结构关键因子;评价表面活性剂添加对生物转化的效果并探究其对纤维素酶的非特异性吸附的影响;最后,对生物改性与表面活性剂添加复合策略下的玉米秸秆生物转化效果进行评价。从实验室水平对生物质乙醇转化提供一种新的思路。全文主要研究内容与结果如下:1)纤维素酶和木聚糖酶协同促进木质纤维素向生物乙醇的转化。纤维素酶-木聚糖酶共表达酿酒酵母（INVSc-CBH-TS/CA）生物转化乙醇产量高于单独表达纤维素酶酿酒酵母,且纤维素酶与木聚糖酶协同作用能进一步提高生物转化乙醇产量。在120 h,INVSc-CBH-CA和INVSc-CBH-TS的乙醇产量分别为INVScCBH的1.7和2.1倍,分别是INVSc-CBH和INVSc-CA或INVSc-TS的乙醇产量之和的3.4倍和3.8倍,表明共表达菌株中纤维素酶和木聚糖酶的协同作用能够促进木质纤维素的生物转化效率。2)基于漆酶的生物改性促进玉米秸秆的酶解糖化和乙醇转化。玉米秸秆生物改性产物GC-MS检测中发现木质素结构单元相关化合物对羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoic acid）和对香豆酸（p-coumaric acid）或间羟基肉桂酸（3-hydroxycinnamic acid）。FTIR结果显示生物改性导致底物中与木质素相关的官能团的变化,如甲基、亚甲基、酯基、甲氧基、芳香族骨架等,确认了漆酶对玉米秸秆中木质素组分的解聚作用。Lac-CS对比原始玉米秸秆具有更好的纤维素酶酶解效果和更高的生物转化乙醇产量。INVSc-CBH-TS以Lac-CS为底物进行同步糖化发酵（SSF）的乙醇产量在第四天为对照组的3.1倍。INVSc-CBH-CA以Lac-CS为底物进行SSF第六天乙醇产量为对照组的1.7倍。通过对微观结构的研究发现,Lac-CS的孔隙度、结晶度以及显微结构是影响酶解效果的关键性因素。Lac-CS酶解后上清中蛋白含量比对照组提高了0.208 mg/m L,但酶解糖产量为对照组的3.49倍,表明Lac-CS酶解过程中纤维素酶的非特异性吸附作用减少。3)表面活性剂能促进玉米秸秆的酶解糖化和乙醇转化。化学表面活性剂（Tween-80）和生物表面活性剂（鼠李糖脂、茶皂素）的添加有效提高玉米秸秆生物转化乙醇产量和纤维素酶酶解效果,其中生物表面活性剂鼠李糖脂的效果最佳。在INVSc-CBH-TS的木质纤维素SSF过程中,添加0.1%鼠李糖脂的乙醇产量（0.5 g/L）分别为添加0.5%Tween-80、0.01%茶皂素、无添加对照组乙醇产量的1.61,1.08和2.3倍。纤维素酶解过程中,上清中蛋白含量从高到低为0.01%茶皂素（0.89 mg/m L）、0.1%鼠李糖脂（0.84 mg/m L）、0.5%Tween-80的（0.78 mg/m L）,而酶解过程中添加0.01%茶皂素、0.1%鼠李糖脂、0.5%Tween-80后葡萄糖含量分别为0.23 mg/m L、0.39 mg/m L、0.12 mg/m L,该结果表明鼠李糖脂能通过减少纤维素酶的非特异性吸附提高纤维素酶利用率,达到最佳的酶解效果。4)生物改性与表面活性剂的复合作用能够进一步提高玉米秸秆生物转化的乙醇产量。漆酶改性与生物表面活性剂鼠李糖脂的复合策略对生物质利用率的提高效果最佳。使用生物改性与鼠李糖脂的复合策略INVSc-CBH-TS在SSF第5天乙醇含量（0.69 g/L）较对照组（0.5 g/L）提高38%,第6天的乙醇含量（0.73g/L）比对照组（0.56 g/L）提高30%。对比Tween80复合策略（0.58 g/L）和茶皂素复合策略（0.65 g/L）在第6天的乙醇产量也有明显提高。综上所述,本论文通过纤维素酶-木聚糖酶共表达重组菌株及漆酶生物改性解除木质纤维素物理屏障,并通过表面活性剂降低纤维素酶的非特异性吸附。系统的研究了通过解除半纤维素和木质素的物理屏障作用,降低非特异性吸附作用,提高生物质转化效率。初步解析了影响生物质转化的结构关键因子（结晶度、孔隙率、表面显微结构）,明晰了表面活性剂对纤维素酶非特异性吸附作用的影响及作用原理,并为生物质能源的高效利用奠定了理论基础。