随着不可再生能源的迅速消耗和全球气候变暖问题日益突出,绿色环保的可再生能源的开发迫在眉睫。水稻秸秆是全球含量最丰富的木质纤维素农业废弃物之一。水稻秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素三部分组成,由于木质素和半纤维素形成牢固的结合层,紧紧包围着纤维素,阻碍了纤维素与纤维素酶的接触。因此,水稻秸秆的资源化利用通常先经过预处理步骤解除其抗性,增强水解步骤中纤维素的酶促攻击和微生物攻击的可及性,提高水稻秸秆的降解性能。过硼酸钠是一种绿色的漂白剂,广泛应用于医药和纸浆漂白等领域。本论文研究了过硼酸钠预处理水稻秸秆的可行性,通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等初步探索了过硼酸钠预处理的机制。通过纤维素酶解和同步糖化共发酵对预处理效果进行评价,研究了不同纤维素酶添加量对高底物酶解和同步糖化共发酵产乙醇的影响,建立了高浓度乙醇发酵工艺。研究了过硼酸钠的浓度、温度以及处理时间对预处理效果的影响,优化出最优化预处理条件——8%过硼酸钠在80℃预处理4 h,木质素去除率达到45.8%。预处理后的水稻秸秆在20 FPU/g水稻秸秆的纤维素酶添加量的条件下,酶解效率可达到84.0%;使用酵母SHY 07-1对预处理后的水稻秸秆固体进行4%浓度的同步糖化共发酵,在72 h获得最大乙醇浓度为15.3 g/L,发酵效率高达92.0%。SEM,XRD和FT-IR表征表明过硼酸钠预处理能够解除水稻秸秆的抗性结构,有效的去除了木质素,结晶度由未处理水稻秸秆的34.2%提高到预处理后的50.9%。进一步研究过硼酸钠预处理的水稻秸秆在10%(w/v)、20%(w/v)和30%(w/v)底物浓度下,不同纤维素酶(5、10、15、20 FPU/g水稻秸秆)添加量对酶解性能的影响。随着底物浓度的提高,葡萄糖和木糖浓度随之提高,而酶解效率降低。纤维素酶添加量显著影响葡萄糖浓度、木糖浓度和酶解效率,随着纤维素酶添加量的提高,葡萄糖浓度、木糖浓度和酶解效率随之提高,在20 FPU/g水稻秸秆纤维素酶添加和30%(w/v)底物浓度下,酶解可以获得130.3 g/L葡萄糖,43.2 g/L木糖,酶解效率为68.6%。在10%(w/v)、20%(w/v)和30%(w/v)底物浓度下,研究了不同底物浓度对同步糖化共发酵产乙醇的影响。随着底物浓度的提高,乙醇浓度和产率随之提高,而乙醇得率和发酵效率则随之降低。为了降低成本,进一步研究了各底物浓度下纤维素酶添加量(5、10、15 FPU/g水稻秸秆)对同步糖化共发酵产乙醇的影响。随着纤维素酶添加量的提高,乙醇浓度、乙醇产率、乙醇得率和发酵效率均随之提高。在30%(w/v)底物浓度和15 FPU/g水稻秸秆纤维素酶添加下,同步糖化共发酵可以获得92.4 g/L乙醇,发酵效率为74.1%,乙醇得率为0.31 g/g,生产效率为0.55 g/L/h。