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燃料乙醇已成为当今研究的热点，目前燃料乙醇的生产主要以粮食为原料，如玉米淀粉等，然而，我国人口众多，粮食资源相对匮乏。因此，寻找能够代替粮食生产燃料乙醇的生物资源，无疑是一种最佳的选择。菊芋易种植，在不宜粮食作物生长的贫瘠土地上也能很好生长，而且种植简易，管理粗放，不需施用肥料，产量很高。菊芋的主要成分是菊粉，在菊粉酶的作用下水解为果糖，是微生物发酵乙醇的良好糖源。以菊粉为原料发酵乙醇，是我国燃料乙醇产业的一个新的研究方向。
本文从菌种筛选出发，对菊芋发酵乙醇进行了系统的研究。论文的主要研究结果如下：
1.以最终乙醇浓度为评价指标，综合考虑菌株的发酵性能和菌株间的拮抗作用，筛选出马克思克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)与酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)组合，并采用同步糖化发酵法发酵菊粉产乙醇浓度最高。
2.采用单因素试验、全因子试验以及中心组合试验，优化了最佳发酵条件。单因素及全因子试验表明，(NH4)2SO4和CaCl2是影响菊粉发酵产乙醇的主要因素，通过中心组合试验进行了进一步的优化，最终优化结果为：菊粉200g/L、(NH4)2SO47.3g/L、酵母膏2.0g/L、MgSO42.5g/L、CaCl22.0g/L、初始pH值为5.0、K. marxianus和S. cerevisiae的菌种添加比例(v/v)为2：3，以总接种量5％接入培养基中，120rpm的摇床发酵9h，再置于30℃的培养箱静态发酵至84h。在优化条件下，进行5L发酵罐发酵84h，最终乙醇浓度可达到9.84％(v/v)，乙醇得率为0.4408g/g，转化率为86.27％。
3.应用Logistic方程和Luedeking-Piret方程对菊粉乙醇发酵进行了动力学研究。建立了菌体、底物及产物的动力学模型分别为①菌体生长动力学模型：x(t)=0.6552e0.1196t/（1-0.0505(1-e0.1196t)）；②产物形成动力学模型：p(t)=4.2402ln〔1-0.0505(1-e0.1196t)〕-51.2613(x-0.6552)；③底物消耗动力学模型：s(t)=188.5-8.2093ln〔1-0.0505(1-e0.1196t)〕-10.117(x-0.6552)。菊粉乙醇发酵属于产物形成与细胞生长部分耦联发酵，但更倾向于耦联发酵。经验证，动力学模型与试验数据能够较好的拟合。
4.研究了以菊芋全粉为原料发酵乙醇的可行性。以最终乙醇浓度和乙醇得率系数为评价指标，通过Plackett-Burman设计以及中心组合试验，优化出最佳发酵培养基为：菊芋全粉336.3g/L、(NH4)2SO42.0g/L、酵母膏2.0g/L、MgSO42.5g/L、CaCl22.0g/L、初始pH值为5.0。在优化条件下，进行5L发酵罐发酵120h，最终乙醇浓度可达到11.07％(v/v)，乙醇得率为0.4194g/g，转化率为81.44％，具有良好的工业化应用前景。