目前,制约L-乳酸生产成本偏高的瓶颈问题主要有四方面：一是生产原料成本高；二是生产过程产生的废物对环境污染严重；三是酶解阶段中纤维素酶水解得率低,导致水解液中还原糖浓度低；四是乳酸菌由于乳酸的抑制作用致使乳酸发酵效率偏低,造成L-乳酸生产成本高。本文以农林废弃物为原料,采用物理化学联合预处理方法和应用复合诱变技术选育具有一定耐酸性的L-乳酸生产菌株,综合利用预处理水洗液优化发酵工艺,探索农林废弃物纤维素制备L-乳酸的新方法。为此,本文通过大量的试验,取得了一些研究进展,主要包括以下几个方面：(1)木质纤维原料预处理工艺研究。本文从稀酸处理、稀碱处理、低温稀酸处理、酸微波处理以及碱微波处理等方面研究了预处理对玉米秸秆、落叶松木粉和大豆秸秆主要成分的影响,进而提高酶解效率。通过不同预处理工艺以及原料之间的比较,确定了采用与2%NaOH在固液比1：10、100℃条件下反应60min,然后补碱至固液比1：15,转速800r/min,100℃下微波处理6min后的玉米秸秆和大豆秸秆作为纤维素酶水解原料。(2)玉米秸秆和大豆秸秆酶解工艺研究。在单因素实验的基础上,通过正交试验得到了预处理玉米秸秆和大豆秸秆纤维素酶水解的最佳工艺条件：底物浓度5%、纤维素酶用量35FPIU/g(秸秆)、pH4.8、50℃、水解时间36h。在最佳酶水解工艺条件下进行纤维素酶水解,碱微波预处理玉米秸秆酶水解率为38.09%,比大豆秸秆酶水解率提高24.52%。(3)复合诱变选育具有一定耐酸性L-酸生产菌株及生物学特性研究。采用硫酸二乙酯和紫外线复合诱变技术筛选出一株具有一定耐酸性产酸能力较强的L-乳酸生产菌株。发酵48h突变株乳酸浓度为19.41g/L,乳酸产率为0.404g/L·h,比原始菌株提高80.36%,单位细胞干重乳酸产量为2.313g/g,比原始菌株提高1.32倍。在实验室条件下,突变株生长的极限pH降至3.2,其耐酸性比原始菌株有一定提高,并且在有木糖存在的相同葡萄糖浓度下,突变株菌体OD值增加量比原始菌株提高12.94倍,这说明突变株比原始菌株更易于利用木糖,这一结果显示了良好的生产潜力和应用前景。(4)玉米秸秆碱微波预处理酶解液乳酸发酵工艺研究。研究CaCO3添加量、CaCO3添加时间、发酵时间、接种量、发酵温度五个条件对发酵过程的影响,找出每个条件的最适值。根据单因素的研究结果,选取CaCO3添加量、接种量、发酵温度、CaCO3添加时间四因素进行正正交优化。最终确定的最优发酵条件是CaCO3添加量70g/L、接种量5%、发酵温度40℃、CaCO3添加时间12h。(5)突变株对玉米秸秆碱微波预处理水洗液综合利用及发酵能力研究。通过突变株对预处理水洗液培养基的利用,发现突变株能适应水洗液中较高渗透压,对水洗液中的糖分利用较好,发酵参数与对照纯糖发酵基本相似。在最优发酵条件下,突变株利用酶解液培养基发酵72h,分批发酵液中乳酸浓度为32.13g/L,乳酸产量(Yp/s)为0.863g/g,比原始菌株提高8.42%；体积产率(Qp)为0.446g/L·h,比原始菌株提高6.70%；单位细胞干重乳酸产量(Yp/x)为6.40g/g,比原始菌株提高66.23%,且L-乳酸光学纯度达到92.8%。(6)突变株酶解液乳酸发酵动力学研究。在最佳发酵工艺条件下,以分批发酵为操作模式,对突变株的菌体生长、产物合成和底物消耗的动力学模型进行研究,确定模型参数,建立发酵动力学模型。菌体生长动力学模型：产物合成动力学模型：葡萄糖消耗动力学模型：