纤维素乙醇对于优化能源结构、改善生态环境和促进农业发展具有重要作用。我国提出2025年力争纤维素乙醇实现规模化生产,但木质纤维素发酵生产乙醇的过程还存在很多技术瓶颈。在木质纤维素酶解阶段,存在酶解效率低、酶解成本高等问题,导致后续发酵所得乙醇产率低、乙醇分离成本高。添加表面活性剂作为酶解助剂不仅操作简单,还可以有效提高酶解效率和减少纤维素酶用量。木质素磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵复配能够有效强化木质纤维素酶解;木质素磺酸季铵盐和甜菜碱等两性离子表面活性剂不仅能够强化木质纤维素酶解,还可用于回收纤维素酶。本文通过研究木质素磺酸钠(SL)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配、木质素磺酸季铵盐(SLQA)、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)对玉米芯残渣高固酶解发酵的酶解效率、乙醇产率、酵母细胞活性等影响,进一步揭示了两性离子表面活性剂对高固酶解发酵的影响机理。(1)SL和CTAB复配表面活性剂能够减少纤维素酶在木质素上的无效吸附,强化酶解,提高可发酵糖浓度。虽然SL和CTAB复配表面活性剂对葡萄糖发酵有抑制作用,但木质素能够吸附溶液中游离的CTAB,减少了SL和CTAB复配表面活性剂对菌种发酵葡萄糖的抑制作用,因此SL和CTAB复配表面活性剂能够强化木质纤维素高固发酵。(2)SLQA不仅能够提高木质纤维素酶解的糖浓度,而且还能提高发酵的乙醇产率。SLQA能够通过减少纤维素酶在木质素上的无效吸附强化木质纤维素酶解,提高可发酵糖浓度,进而促进木质纤维素乙醇发酵过程。SLQA的三维网络结构使得其难以穿透细胞膜,因此对酵母细胞膜和酵母生存活力没有明显影响。(3)添加1 g/L BS-12能够提高木质纤维素的酶解效率和乙醇产率,添加5 g/L BS-12虽然能够提高酶解效率,但是降低了乙醇产率。这是因为BS-12能够损伤酵母细胞膜进而抑制发酵过程,但其对发酵的抑制作用受木质素对其吸附的影响。添加1 g/L BS-12时,木质素能够吸附大部分BS-12,降低了溶液中BS-12的浓度,同时减少了纤维素酶的无效吸附,使得添加1 g/L BS-12能够强化玉米芯残渣高固酶解发酵;添加5 g/L BS-12时,木质素吸附能力有限,溶液中游离的BS-12对发酵有一定抑制作用。本文研究了两性离子表面活性剂对木质纤维素高固酶解发酵过程的影响及其机理。研究结果有助于推动两性离子表面活性剂特别是木质素两性离子表面活性剂在强化酶解和发酵中的应用,同时也有利于实现木质素的高值化利用。