作为自然界中含量最丰富的可再生实物资源,木质纤维素可作为原料用于生产生物燃料和其它糖平台化学品,其中木质纤维素的酶解糖化技术由于具有绿色、安全等优点被认为极具发展潜力,但目前木质纤维素的酶解还存在酶解效率低、纤维素酶成本高、酶解残渣难以高值化利用等问题。大量研究表明在酶解过程中使用木质素基酶解助剂,以及对纤维素酶制剂进行优化改造都是提高酶解效率、降低酶解成本的有效途径,但目前木质素基酶解助剂的合成和应用仍缺乏系统的理论指导,纤维素酶制剂的改造亦亟需创新可行的思路。因此,本文就上述两方面问题,开展了关于木质纤维素酶解强化技术的研究,具体如下:首先,利用羧甲基化和季铵化反应对酶解木质素进行改性,合成了木质素羧酸盐(LC)和一系列具有不同等电点和pH响应性能的木质素羧酸季铵盐(LCQ-x,x表示季铵化剂与酶解木质素用量的质量百分比),研究了木质素基酶解助剂的等电点对其酶促效果的影响和作用机理。结果表明,随着产品等电点的升高,其对木质纤维素的酶解强化效果先升高后降低,等电点接近4.8的产品强化效果最显著。2 g/L LC,LCQ-40和LCQ-100的添加可以使亚硫酸盐法预处理的桉木的酶解效率从35.2%分别提高到53.4%,95.3%和60.4%。作用机理研究表明,虽然等电点明显低于或高于4.8的产品都能够一定程度减少纤维素酶在底物木质素上的无效吸附,但这两类产品对纤维素酶活力都有明显的抑制作用,因此它们对木质纤维素的酶解强化效果都不显著。而等电点接近4.8的木质素羧酸季铵盐可以稳定纤维素酶活力的同时显著减少纤维素酶的无效吸附,因此可以显著强化木质纤维素的酶解糖化过程。其次,基于木质素的吸附对β-葡萄糖苷酶的催化活性无明显抑制这一现象,设计出对β-葡萄糖苷酶进行亲木质素改性以提高纤维素酶整体催化效率的思路。选择商业β-葡萄糖苷酶制剂Novozyme 188作为研究对象,利用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化甜菜碱上的羧基,对Novozyme188进行改性,并对反应的活化时间、改性剂用量和反应温度进行探索,对于1 g原酶液,优化条件如下:活化时间10 min,甜菜碱用量0.2 g,反应温度25℃。测试结果表明,改性Novozyme 188可以通过竞争吸附减少其它组分纤维素酶在木质素上的无效吸附,从而一定程度上提高木质纤维素的酶解效率。与未改性的Novozyme 188相比,相同条件下50 CBU/g glucan改性Novozyme 188可以使玉米芯的酶解效率从43.1%提高到53.5%。通过关联改性Novozyme 188在木质素上的吸附率和其强化酶解的效果,初步验证了对β-葡萄糖苷酶进行亲木质素改性以强化酶解这一思路的可行性,为高效纤维素酶制剂的改造和构建提供新的思路和研究基础。本文从木质素基酶解助剂的使用和酶制剂的优化两个方面,对木质纤维素的酶解强化技术进行研究,为进一步提高酶解效率,推动纤维素乙醇的工业化生产提供了新的思路和更系统的理论指导。