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目前我国木质纤维素类废弃物年产量达到9.8亿吨，其含能量相当于4.9亿吨标煤。然而，木质纤维素类废弃物的主要以田间堆弃、直接焚烧等方式处理，能源化资源化利用率较低，不仅造成大量能量的浪费、而且导致严重环境污染。将木质纤维素生物质转化制取生物燃料具有很好的节能环保效益。但木质素对植物细胞壁的屏蔽限制了木质纤维素中碳水化合物的酶促水解，因此需对其进行适当的预处理以破除植物细胞壁的结构屏障，增大碳水化合物的可触面积。目前针对生物质的多数预处理成本普遍较高，技术存在局限性，导致生物燃料规模化生产难以实现，寻求经济可行的预处理方式对生物燃料的发展十分关键。白腐真菌作为一种环境友好、能耗低的生物预处理方法，被广泛应用于降低木质纤维素生物质的结构屏障、增强生物燃料转化效率等方面。但利用白腐真菌对进行生物预处理也存在耗时过长，转化效率较低的缺陷，影响了该生物预处理方法的大规模利用。
为提高生物预处理过程的效率，本文提出构建了一种利用两种白腐菌——黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）和乳白耙菌（Irpex lacteus CD2）共同培养的体系。研究了真菌的单一培养和共培养条件下对纤维素、半纤维素、木质素三种模型化合物的转化特性，明晰了真菌共培养降解木质素的协同作用规律。在此基础上，研究了不同真菌培养方式预处理小麦秸秆过程的转化特性，阐明了真菌共培养提高小麦秸秆转化效率的原理。最后，通过研究真菌预处理后对生物质转化过程的影响，验证了真菌共培养可有效提升生物质转化制取生物燃料效率。主要结论如下：
①构建了白腐真菌P.chrysosporium和I.lacteus CD2的新型共培养体系，比较不同真菌培养方式对碱性木质素、木聚糖和微晶纤维素的转化特性。液态培养基中，真菌共培养对碱性木质素的降解率达到26.4%，高于真菌单一培养对碱性木质素的降解率。同时，经过真菌共培养处理后的碱性木质素对纤维素酶非生产性吸附降低了61.0%，显著提高了纤维素酶水解效率。扫描电镜和孔隙度分析表明，真菌共培养处理后的碱性木质素孔隙度为66.8%，形成了更多的大孔结构。傅里叶红外光谱分析表明，真菌共培养对碱性木质素结构的破坏程度高于单一真菌培养对木质素的破坏程度。热重分析表明，碱性木质素在真菌共培养后具有最低的热稳定性，说明真菌共培养用于木质纤维素类生物质处理的协同强化作用。真菌对微晶纤维素和木聚糖的降解实验表明，仅有黄孢原毛平革菌具有完整的纤维素酶和半纤维素酶的胞外分泌系统，能够将微晶纤维素和木聚糖转化为可利用的还原性单糖。乳白耙菌不具备完整的胞外碳水化合物酶分泌系统，能够在降解木质素的同时，保留多的碳水化合物碳水化合物，提升后续酶解发酵过程的效率。
②以木质纤维素类生物质小麦秸秆为原料，采用不同真菌培养方式进行预处理，实验结果表明真菌共培养对小麦秸秆中的木质素降解率最高达到40.1%。高的木质素去除率有利于生物质后期的高效转化，但真菌共培养亦同时消耗了其中部分的纤维素和半纤维素组分，不利于获得更高的还原糖产量。乳白耙菌单一培养对小麦秸秆中碳水化合物的保留率最高，达到了82.4%，有利于获得酶解过程更高的还原糖产量。小麦秸秆的理化特性分析表明，真菌预处理后的小麦秸秆孔隙增多且微观形貌较未处理的有较大程度的破坏；热重结果表明，真菌预处理后的小麦秸秆热稳定性增高，代表部分纤维素和半纤维素被降解；X射线衍射表明，真菌预处理后的小麦秸秆的结晶度有所提高，表明部分半纤维素被降解；傅里叶红外光谱表明，羟基、甲氧基、苯环等木质素的关键结构的改变与真菌预处理过程密切相关。真菌能通过改性小麦秸秆中的木质素，提高纤维素酶和半纤维素酶对碳水化合物的可及性，有利于后续生物质燃料转化。
③开展了不同真菌预处理方式对小麦秸秆酶解和发酵转化过程的影响研究。结果表明，真菌能够通过降解小麦秸秆中的木质素，使酶解过程中，生物质碳水化合物的可触面积提高，提高了转化过程效率。小麦秸秆经真菌共培养预处理后，酶解过程的还原糖产量和糖化率均有所提高，其中糖化率达到最大值，为48.6%。乳白耙菌预处理小麦秸秆后的酶解过程，还原糖浓度最高，达到了7.45g/L。麦秸发酵实验结果表明，真菌预处理后的分步发酵过程，在24h时，乙醇浓度达到稳定，其中乳白耙菌预处理后的分步发酵过程乙醇浓度最高，为3.5g/L，，真菌共培养预处理后，小麦秸秆发酵过程的乙醇转化率达到了89.6%，为实验组最高值；同步发酵过程72h时，乙醇浓度稳定，真菌共培养预处理后的同步发酵过程乙醇浓度最高，为3.0g/L，黄孢原毛平革菌预处理后发酵过程的乙醇转化率最高，达到了91.6%。发酵实验表明，真菌对小麦秸秆的预处理能够一定程度上提高后续发酵过程的还原糖利用率和乙醇转化率，提高生物质转化过程的效率。
为提高生物预处理过程的效率，本文提出构建了一种利用两种白腐菌——黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）和乳白耙菌（Irpex lacteus CD2）共同培养的体系。研究了真菌的单一培养和共培养条件下对纤维素、半纤维素、木质素三种模型化合物的转化特性，明晰了真菌共培养降解木质素的协同作用规律。在此基础上，研究了不同真菌培养方式预处理小麦秸秆过程的转化特性，阐明了真菌共培养提高小麦秸秆转化效率的原理。最后，通过研究真菌预处理后对生物质转化过程的影响，验证了真菌共培养可有效提升生物质转化制取生物燃料效率。主要结论如下：
①构建了白腐真菌P.chrysosporium和I.lacteus CD2的新型共培养体系，比较不同真菌培养方式对碱性木质素、木聚糖和微晶纤维素的转化特性。液态培养基中，真菌共培养对碱性木质素的降解率达到26.4%，高于真菌单一培养对碱性木质素的降解率。同时，经过真菌共培养处理后的碱性木质素对纤维素酶非生产性吸附降低了61.0%，显著提高了纤维素酶水解效率。扫描电镜和孔隙度分析表明，真菌共培养处理后的碱性木质素孔隙度为66.8%，形成了更多的大孔结构。傅里叶红外光谱分析表明，真菌共培养对碱性木质素结构的破坏程度高于单一真菌培养对木质素的破坏程度。热重分析表明，碱性木质素在真菌共培养后具有最低的热稳定性，说明真菌共培养用于木质纤维素类生物质处理的协同强化作用。真菌对微晶纤维素和木聚糖的降解实验表明，仅有黄孢原毛平革菌具有完整的纤维素酶和半纤维素酶的胞外分泌系统，能够将微晶纤维素和木聚糖转化为可利用的还原性单糖。乳白耙菌不具备完整的胞外碳水化合物酶分泌系统，能够在降解木质素的同时，保留多的碳水化合物碳水化合物，提升后续酶解发酵过程的效率。
②以木质纤维素类生物质小麦秸秆为原料，采用不同真菌培养方式进行预处理，实验结果表明真菌共培养对小麦秸秆中的木质素降解率最高达到40.1%。高的木质素去除率有利于生物质后期的高效转化，但真菌共培养亦同时消耗了其中部分的纤维素和半纤维素组分，不利于获得更高的还原糖产量。乳白耙菌单一培养对小麦秸秆中碳水化合物的保留率最高，达到了82.4%，有利于获得酶解过程更高的还原糖产量。小麦秸秆的理化特性分析表明，真菌预处理后的小麦秸秆孔隙增多且微观形貌较未处理的有较大程度的破坏；热重结果表明，真菌预处理后的小麦秸秆热稳定性增高，代表部分纤维素和半纤维素被降解；X射线衍射表明，真菌预处理后的小麦秸秆的结晶度有所提高，表明部分半纤维素被降解；傅里叶红外光谱表明，羟基、甲氧基、苯环等木质素的关键结构的改变与真菌预处理过程密切相关。真菌能通过改性小麦秸秆中的木质素，提高纤维素酶和半纤维素酶对碳水化合物的可及性，有利于后续生物质燃料转化。
③开展了不同真菌预处理方式对小麦秸秆酶解和发酵转化过程的影响研究。结果表明，真菌能够通过降解小麦秸秆中的木质素，使酶解过程中，生物质碳水化合物的可触面积提高，提高了转化过程效率。小麦秸秆经真菌共培养预处理后，酶解过程的还原糖产量和糖化率均有所提高，其中糖化率达到最大值，为48.6%。乳白耙菌预处理小麦秸秆后的酶解过程，还原糖浓度最高，达到了7.45g/L。麦秸发酵实验结果表明，真菌预处理后的分步发酵过程，在24h时，乙醇浓度达到稳定，其中乳白耙菌预处理后的分步发酵过程乙醇浓度最高，为3.5g/L，，真菌共培养预处理后，小麦秸秆发酵过程的乙醇转化率达到了89.6%，为实验组最高值；同步发酵过程72h时，乙醇浓度稳定，真菌共培养预处理后的同步发酵过程乙醇浓度最高，为3.0g/L，黄孢原毛平革菌预处理后发酵过程的乙醇转化率最高，达到了91.6%。发酵实验表明，真菌对小麦秸秆的预处理能够一定程度上提高后续发酵过程的还原糖利用率和乙醇转化率，提高生物质转化过程的效率。