燃料乙醇是可替代化石燃料的重要能源之一,发展燃料乙醇是应对化石能源枯竭,保护环境的需要,已成为各国的重要发展战略。近年来以农作物秸秆为代表的各类纤维类物质生产燃料乙醇被认为具有良好的发展前景。但是,在利用纤维素酶催化木质纤维素的过程中存在酶催化效率低、酶用量大的问题,其中,纤维素酶与木质素之间的无效吸附是阻碍酶发挥有效催化作用的严重障碍。添加聚乙二醇(PEG)是降低酶无效吸附、提高酶催化效率的有效方法,但是目前对于PEG促进生物催化木质纤维素机制的研究还不清楚,对于PEG作用机制的探讨还比较浅显,不能科学地指导酶催化木质纤维素这一生产工艺过程,使得人们从事提高酶催化效率这一方面的工作带有很大的盲目性。因此,深化PEG促进生物催化木质纤维素机制的研究具有重要的理论意义。本论文研究了PEG与木质纤维素之间的作用、PEG与纤维素酶之间的作用,并将实验数据、物质结构和表征结果有效地结合起来,深入研究了PEG促进生物催化木质纤维素的机制。研究表明:PEG通过结构中的EO单元(即-CH2CH2O-重复单元)盘旋和缠绕在木质素上,通过疏水性基团-CH2CH2-与木质素的疏水性部位如苯环、CH2和CH3之间产生疏水性相互作用,通过醚氧键-O-与溶液中的水形成氢键,在木质素表面形成一层水化层,阻挡纤维素酶在木质素上的无效吸附,使更多的酶能参与酶催化水解纤维素,因此PEG能提高生物酶催化木质纤维素过程的原料糖化率。PEG4000能预先吸附到木质素表面,并且吸附量随着吸附时间的延长而增加,因此先添加PEG4000然后添加纤维素酶到酶催化木质纤维素的过程中,更能增强PEG促进生物酶催化木质纤维素的作用,并随着添加两者间隔时间的延长,PEG的促进作用会增强。PEG可通过疏水作用和氢键作用,导致外切葡聚糖酶CBHⅠ三级结构的完全破坏,导致酶失活变性。本论文还将分离纯化得到的单个纤维素酶组分应用到吸附实验中,EGⅠ(内切葡聚糖酶Ⅰ)比CBHⅠ(外切葡聚糖酶Ⅰ)在木质素上的吸附量更大,这可能是因为EGⅠ-CBD表面暴露的芳香族氨基酸残基数目多一些,也可能是因为EGⅠ-CBD中起重要作用的平滑面的疏水性高一些的原因。