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随着化石燃料的不断消耗,寻求新的可再生能源是缓解当前能源危机的有效措施之一。生物柴油作为一种重要的可再生能源,具备芳烃含量低、能量密度高等多种优良特性,被认为是化石燃料的优质替代品。目前生物柴油的炼制原料主要包括餐饮废油、动植物油脂等,但这类油脂原料的来源十分受限,难以满足生物柴油广大的市场需求。而微生物油脂与植物油脂有着相似的组分,其生产过程不受季节、耕地限制,且可以利用自然界来源最为丰富的木质纤维素生物质资源进行生产,是生物柴油生产的理想原料。目前以木质纤维素为原料炼制微生物油脂过程中仍存在诸多问题,主要包括菌种油脂产量低、预处理生物质的抑制物含量高、菌体的混糖转化效率低、酶水解过程酶用量多等。针对以上问题,本论文首先从木质纤维素炼制微生物油脂的产油酵母中筛选出一株产油性能好、木糖利用率高的发酵菌株Trichosporon dermatis 32903,以该菌株为研究对象;通过对酸/碱密化预处理技术（Densifying Lignocellulosic biomass with acidic/alkaline Chemicals,DLC）、酸/碱密化结合蒸汽灭菌预处理技术（Densifying Lignocellulosic biomass with acidic/alkaline Chemicals followed by Autoclave,DLCA）的发展和应用,减少预处理过程中抑制物的产生,提升菌株的产油效率;进一步针对T.dermatis 32903的糖耗特性及抑制物耐受特性开发了定向用糖循环发酵工艺,进一步提高发酵油脂产量;最后,对DLCA预处理水稻秸秆的快速酶解发酵技术进行研究,减少酶解过程的酶用量,进一步降低微生物油脂炼制过程的成本。主要研究内容和结果如下:（1）基于传统酸/碱预处理的油脂发酵研究菌种及油脂发酵C/N是影响微生物油脂合成的重要因素。从木质纤维素炼制微生物油脂的产油酵母中筛选出T.dermatis 32903,其油脂合成与木糖利用能力强（油脂浓度11.48 g/L、木糖消耗率85.92%）,选择其作为后续油脂发酵研究菌株。优化培养基碳氮比（C/N）提高了T.dermatis 32903油脂发酵性能（最佳发酵C/N为110,油脂产量提高至16.33 g/L）。通过对水洗脱毒的传统酸/碱预处理生物质、未脱毒生物质的油脂发酵研究分别考察了T.dermatis 32903木质纤维素水解液油脂发酵潜力及预处理抑制物对油脂发酵过程的影响。结果表明,酸/碱预处理脱毒生物质水解液油脂产量分别达11.43、20.36 g/L,转化率为0.119、0.212 g/g消耗糖;而未脱毒生物质水解液油脂产量及转化率分别降至6.81、7.46g/L,0.104、0.101 g/g消耗糖。预处理抑制物显著抑制了T.dermatis 32903的油脂发酵过程。进一步分析了不同种类抑制物对T.dermatis 32903油脂发酵性能的影响。结果表明,T.dermatis 32903对呋喃类、弱酸类抑制物耐受性较强,而对酚类抑制物较敏感。（2）水稻秸秆的DLC（A）碱预处理及油脂发酵研究减少预处理过程抑制物的产生是提高木质纤维素原料炼制微生物油脂效率的重要手段。针对传统稀碱预处理抑制物含量较高这一问题,对水稻秸秆（RS）的DLC（A）碱预处理过程进行了研究。首先考察了DLC碱预处理对RS消化性的影响。结果表明,DLC碱预处理显著提高了RS的消化性,其葡聚糖、木聚糖转化率分别由15.31、4.08%提高至86.45、62.25%（DLC氢氧化钙）、91.90、66.59%（DLC氢氧化钠）。通过响应面法优化了DLCA碱预处理条件,在提高RS消化性的同时解除储存时间限制。高干物酶解分析了干物浓度对DLC（A）碱预处理RS酶解过程的影响。结果显示,水解液糖浓度随干物浓度的提高而增加,转化率随干物浓度提高略有降低。抑制物含量分析与油脂发酵结果表明,与DLC（A）氢氧化钙相比,DLC（A）氢氧化钠预处理RS抑制物含量高,可发酵性较差。油脂产量最大值为29.5 g/L（DLCA氢氧化钙RS水解液）。通过DLC（A）碱预处理技术的发展和应用显著提高了T.dermatis 32903木质纤维素原料的油脂发酵产量。（3）水稻秸秆的DLC（A）酸预处理及油脂发酵研究由于酸碱预处理生物质机理的不同,DLC（A）酸可能与DLC（A）碱呈现不同的预处理效果,对RS的DLC（A）酸预处理过程进行了进一步研究。DLC硫酸预处理的研究结果表明,与DLC碱预处理相同,DLC硫酸预处理RS消化性随试剂用量的增加与储存时间的延长而提高。但DLC硫酸预处理RS的木聚糖转化率（84.94%）较DLC碱预处理RS高,而葡聚糖转化率较低（61.94%）。为进一步提高RS消化性及解除储存时间的限制,通过响应面法优化了DLCA硫酸预处理条件:硫酸用量0.05 g/g秸秆干重,处理时间26.59 min,处理干物固载量为40%。DLCA硫酸预处理的RS,葡聚糖、木聚糖转化率分别提升至70.53、94.21%。在35wt.%酶解干物浓度条件下,DLCA硫酸预处理RS水解液的葡萄糖、木糖浓度分别为122.00、63.28 g/L。抑制物含量分析及油脂发酵结果显示,DLC及DLCA硫酸预处理RS均具有较高可发酵性。油脂产量在DLCA硫酸预处理RS水解液中取得最大值（31.0 g/L）。（4）定向用糖循环发酵工艺的开发与应用菌体的混糖转化效率及对抑制物的耐受性是影响木质纤维素原料炼制微生物油脂效率的关键因素。通过对T.dermatis 32903糖耗特性与抑制物耐受特性的研究,开发了定向用糖循环发酵工艺,进一步提高了T.dermatis 32903的油脂发酵性能。不同木糖比例培养基的油脂发酵结果表明,木糖比例的增加降低了T.dermatis 32903发酵过程油脂转化率,而对发酵过程菌体量无明显影响。木糖定向用于菌体生长、葡萄糖定向用于油脂发酵有助于提高混糖转化效率。抑制物培养基发酵结果表明,菌体初始接种量由0.25增加至64,发酵过程菌体OD600、油脂产量分别由43.1、0.53 g/L,提高至110.1、19.06 g/L。提高菌体初始接种量显著提升了T.dermatis 32903对抑制物耐受能力。基于T.dermatis 32903糖耗特性及抑制物耐受特性开发了定向用糖循环发酵工艺。该工艺充分利用高菌体量对T.dermatis 32903抑制物耐受能力的提高,并将葡萄糖定向用于油脂发酵,木糖定向用于菌体生长,从而提高油脂转化效率。纯糖发酵结果显示,总糖浓度190 g/L条件下,油脂浓度由29.3 g/L（普通发酵）提高至40.3 g/L（定向用糖循环发酵）。通过该工艺的应用,DLCA氢氧化钙、硫酸预处理的RS水解液,油脂浓度分别提升至33.9、38.4 g/L。（5）DLCA-RS的快速酶解发酵技术研究酶用量的降低是减少木质纤维素炼制微生物油脂成本的重要方面。针对普通酶解过程酶用量高这一问题,对DLCA预处理水稻秸秆（DLCA-RS）的快速酶解发酵过程进行了研究。通过比较普通酶解与快速酶解,验证了DLCA-RS通过快速酶解提高酶解效率的可行性。结果显示,7 mg pretein/g glucan酶加量条件下,DLCA氢氧化钙预处理RS葡聚糖、木聚糖转化率由77.47、87.21%（普通酶解）提升至85.70、90.47%（快速酶解）;DLCA硫酸预处理RS葡聚糖、木聚糖转化率由83.94、96.62%（普通酶解）提升至88.86、97.10%（快速酶解）。提高酶解干物浓度至20-30wt.%,考察了固体残渣回收率及酶用量对酶解效率的影响。结果表明,固体残渣回收率50-100%范围内,提高固体残渣回收率显著提高了DLCA-RS高干物酶解效率。固体残渣回收率100%条件下,DLCA氢氧化钙、硫酸预处理RS的酶用量分别降低至12、8 mg protein/g glucan,其酶解效率无明显降低。通过增加酶解轮次进一步验证了DLCA-RS的快速酶解及发酵稳定性。物料守恒分析结果表明,DLCA氢氧化钙、硫酸预处理的RS,通过快速酶解发酵炼制微生物油脂酶用量分别降低至3.2、2.8 g protein/kg DLCA-RS。相应油脂产率分别为58.9、69.1 g/kg DLCA-RS。