随着我国工业化进程的不断推进,能源需求加大。木质纤维素乙醇生产备受关注,但其生产成本仍较高。原料预处理是其转化过程的关键步骤,现阶段尚未开发出较为成功的预处理方法,开发低廉、高效的木质纤维素预处理技术是当前研究关键。本研究采用简单格子设计方法,筛选出具有代表性的腐木样品,分离出高效降解木质素的菌株,研究其降解特性,并考察运用于天然生物质废弃物的预处理效果,研究结果如下:(1)于自然界中采集6份代表性腐木样品,在简单格子中分析其组分变化趋势,选择木质素呈显著下降趋势的样品作为目标样品进行木质素降解菌的分离。用PDA-愈创木酚、PDA-苯胺蓝选择培养基进行初筛和复筛,选出漆酶和过氧化酶均较高的3株菌,分别命名为F1,F2,F3。经菌落形态以及真菌ITS区测序比对发现,F1为白囊耙齿菌(Irpex lactues),F2为灰孔多年卧孔菌(Perenniporia tephropora),F3为大白栓菌(Trametes lactinea)。(2)菌株产酶试验发现,F1同时产漆酶(Lac)、木质素过氧化酶(LiP)和锰过氧化酶(MnP),F2产Lac、LiP两种酶,F3产Lac、MnP两种酶。研究初始pH、碳源、氮源、碳氮比对菌株产酶的影响。结果表明,三株菌的最佳碳源均为20 g/L的葡萄糖,最佳碳氮比均为20/1.5。F1、F2、F3的最佳初始pH分别为4.5、4.0、4.0,最佳氮源分别为1.5 g/L的蛋白胨、牛肉膏、氯化铵。最佳产酶条件下,F1产Lac、LiP、MnP酶活分别为105.92 U/mL、393.71 U/mL、827.71 U/mL;F2产Lac、LiP酶活分别为326.42 U/mL、964.52 U/mL;F3产Lac、MnP酶活分别为424.67 U/mL、356.46 U/mL。(3)研究底物粒径、微生物接种量、预处理时间对F1、F2、F3预处理农业废弃物玉米秸秆产还原糖的影响。结果表明,三株菌预处理的最佳底物粒径均为40-16目,最佳微生物接种量均为6 mL,最佳预处理周期F1为20 d,F2和F3为30 d。F3对玉米秸秆中木质素降解能力最强,最佳工艺条件下,木质素降解率为71.91%,还原糖产量高达689.84 mg/g底物,水解效率高达73.46%。(4)分析F1、F2、F3预处理前后玉米秸秆三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的变化,对比菌株的寄生腐木样品降解趋势,F1预处理后样品三组分变化趋势与其寄生腐木样品降解趋势存在显著差异,推测原始腐木样品组分变化是多种微生物的共同作用结果。F2、F3预处理后样品三组分变化趋势与其寄生腐木样品降解趋势一致。(5)对F1、F2、F3预处理前后玉米秸秆进行物理、化学表征分析。扫描电子显微镜(SEM)结果显示,处理后玉米秸秆表面蜡状物瓦解,存在菌丝侵染孔洞;傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析结果显示,F2、F3预处理后木质素特征吸收峰显著下降;气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析产物发现,菌株对玉米秸秆的预处理过程主要包括蜡质分解、木质素解聚、侧链重组、苯环解环和硅酸盐暴露,洗脱液中未检出对酶解和发酵工艺有抑制作用的糠醛等副产物。通过本研究,成功从腐木中筛选得到高效降解木质素的菌株大白栓菌(Trametes lactinea),可为生物法预处理木质纤维素产生物质乙醇提供重要参考价值。