利用来源广泛、成本低的木质纤维素水稻秸秆作为生物质原料,发酵生产生物燃料乙醇,对于解决当下严峻的能源危机问题、化石燃料燃烧产生的环境问题、可再生能源成本过高的问题、原料匮乏的现状具有深远的意义。并在另一方面解决了秸秆等农业废弃物废弃焚烧等产生的环境问题,为木质纤维素生物质的高效利用和生物转化提供了新思路和可能。传统的预处理工艺存在很多缺陷,单糖释放率不高且有环境压力,同时会产生很多抑制物抑制乙醇生产,最终导致生物乙醇生产工艺在能源市场不具有竞争力。针对如何提高乙醇转化率,降低乙醇生产成本的问题成为整个生物炼制工艺的关键。针对这些问题,本论文对球磨和酶解过程中水稻秸秆释放的酚类化合物对乙醇的发酵抑制效果和机理进行了深入的研究,针对球磨和糖化过程中释放的秸秆可溶性多糖对乙醇发酵的影响和对酚类化合物的抑制作用的缓解效果进行了机理研究,以期降低生物乙醇的生产成本,增加生物乙醇在能源领域的竞争力。本研究主要分为两个方面:1)球磨水稻秸秆在糖化过程中会释放大量酚酸,酚酸的种类是影响树干毕赤酵母发酵乙醇的主要因素。本章研究的目的是研究水稻秸秆中释放的酚酸对酵母乙醇发酵的抑制作用。不同的纤维素酶在糖化过程中产生了不同的量的自由酚酸和结合酚酸。流式细胞仪的结果表明酚酸对于乙醇发酵的主要抑制机理是破坏了酵母的细胞膜结构。除去糖化液中的自由酚酸可以将乙醇的生产率提高2.0倍,这表明糖化液中的自由酚酸可能是糖化过程中产生的主要抑制物。生产乙醇和酚酸耦合工艺会为乙醇的低成本生产提供一种新的可能,为改进预处理和糖化过程提供了一个新思路。2)水稻秸秆水解过程中由于预处理手段的不同和酶解效率的差异会造成不同的可溶性多糖伴随糖化液生成,这些多糖会对发酵中的酵母产生保护作用。该研究探讨了水稻秸秆糖化过程中产生的可溶性多糖(SPs)对酿酒酵母胞外基质(EMs)形成的影响。本章采用高效液相色谱和傅里叶红外光谱对这些多糖和细胞基质进行了表征。多糖缓解了酚酸对乙醇脱氢酶活性的抑制,调节了细胞内氧化还原状态,并得到了更高的乙醇产量。流式细胞仪、共聚焦显微镜和原子力显微镜的结果表明酚酸改变了微生物形态,破坏了微生物细胞膜,SPs对细胞膜损伤的保护作用可归因于依赖于多糖的胞外基质合成,胞外基质合成可使细胞在酚酸胁迫下维持细胞完整性。这些为改进预处理和糖化过程提供了一个新思路。