随着地球上的煤、石油、天然气等化石燃料的日益枯竭,人们不得不加紧寻找可替代能源。地球上拥有着大量的木质纤维素,可以用来生产燃料乙醇。甘蔗渣是一种重要的资源性木质纤维素。由于甘蔗渣本身结构的致密性,使得其很难被降解,因此必须经过预处理才能被降解利用。预处理后的甘蔗渣原有表面结构会被打破,半纤维素和木质素被不同程度去除,被包埋的纤维素暴露在外表,甘蔗渣因此变得容易降解。近年来,通过Fenton反应预处理木质纤维素以其成本较低、处理条件温和以及绿色环保等优点吸引了研究者的目光。Fenton预处理主要是通过Fe2+和H2O2反应产生OH·和O·等强氧化性的自由基氧化木质纤维素,以破坏其表面结构和部分降解木质素,使得被包埋的纤维素暴露出来,更容易被纤维素酶结合。本论文考察了Fenton反应与NaOH联合预处理甘蔗渣的可行性,并且通过纤维素酶解、酵母同步糖化共发酵等生物评价方法评估了其预处理效果,同时通过一系列的物理评价手段如扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及预处理前后甘蔗渣化学成分分析初步探究了预处理机制。此外,考察了预处理后甘蔗渣的高底物浓度下同步糖化共发酵(SSc F)的效果,详细探究了批次补料同步糖化共发酵工艺(Fed-batch SSc F)以进一步提高乙醇的产量。研究了Fenton试剂浓度,pH、时间及温度对Fenton预处理效果的影响,优化出的最佳预处理条件为:10%(w/w)H2O2,20 m M Fe2+,pH 2.5,时间6 h,温度55℃。Fenton反应与NaOH联合预处理甘蔗渣最优条件下甘蔗渣酶解效率和同步糖化共发酵效率分别达到64.7%和108.3%。经过Fenton反应与NaOH联合预处理后的甘蔗渣表面结构被打乱,木质素去除率达到59.8%,结晶度显著增加,由未预处理的33.7%增加到55.9%。详细考察了不同底物浓度下酶与底物的补料模式,考察了不同预水解时间对乙醇积累的影响。分别比较了底物浓度10%(w/v)、14%(w/v)、20%(w/v)和30%(w/v)下不同补料模式的同步糖化发酵情况,与批式模式相比,单纯采用传统的底物与酶流加模式和预水解模式,并不能提高最终的乙醇产量。在30%(w/v)的高底物浓度下,批式和酶批次添加的发酵模式下的乙醇终浓度均达到80 g/L以上,表明了经过Fenton反应与NaOH联合预处理后甘蔗渣具有良好的发酵性能。酶批次添加的补料模式具有优异的发酵性能,乙醇的终产物浓度达到84.04 g/L,乙醇生产效率达到1.23 g/L/h。通过进一步的研究发现,采用酶的批次添加可以减少40%左右的酶用量至9 FPU/g甘蔗渣。