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随着世界人口的不断增加,能源的需求和消耗迅猛增长。面对当今世界能源压力日显突出,寻找新的能源成为了研究热点。氢由于其本身无色、无嗅、无毒且燃烧后仅生成水,而且它的能量密度高,其热值为143 MJ/kg,约为石油热值的3倍,被认为是理想的清洁能源。多途径开发氢能,其中利用微生物开发氢能是重要途径之一。而生物质发酵制氢是指利用微生物将生物质水解产生碳水化合物,再经微生物发酵产生氢气。其实质是将以生物质形式固定下来的太阳能转化为氢能,它是目前国际上研究的热点问题之一。因此,发展和利用生物技术分解和转化天然纤维素生物质原料不仅是资源利用的有效途径,对于解决当前世界面临的能源危机、粮食短缺和环境污染等问题具有重大的现实意义。本论文主要研究微生物转化甘蔗渣生物质发酵制氢,得到如下主要结果:斜卧青霉L-06(Penicillium decumbens L-06)利用甘蔗渣和麸皮通过固态发酵产生纤维素酶。采用单因素实验和响应面实验优化固态发酵产纤维素酶最适参素组合:甘蔗渣与麸皮比为1/1,水料比为2.38/1,最适培养温度为30℃,起始pH值为5.28,1 %的硫酸铵浓度,10 %的接种量,发酵时间150.5 h。得到纤维素酶的滤纸酶活为3.89 FPU g-1。并通过扫描电镜观察了菌株在不同培养状态下的形貌。比较了稀硫酸,氢氧化钠,微波预处理和没有处理的甘蔗渣对纤维素酶酶解(糖化)效果的影响。采用Plackett-Burman实验设计,爬坡实验,Box-Benhnken实验设计研究得到各种方法预处理甘蔗渣经纤维素酶糖化之后的效果为:氢氧化钠预处理>微波预处理>稀硫酸预处理>没有处理。当纤维素酶的添加量为250 IU g-1时,糖化36小时。氢氧化钠预处理,稀硫酸预处理,微波预处理,没有经过处理的甘蔗渣糖化之后,1 g甘蔗渣分别得到的还原糖含量为200 mg,96.2 mg,98.6 mg,79.3 mg。并通过扫描电镜观察甘蔗渣在各种方法预处理前后的形貌结构变化。从环境样品中分离得到一株能够高效利用木糖产氢的菌株CN1,经革兰氏染色,拉丝试验,氧化酶试验,扫描电镜观察,生理生化鉴定,16S rRNA分子鉴定及构建系统发育树。确定该菌株属于Enterobacter属,命名为Enterobacter sp. CN1。进一步利用Plackett - Burman实验设计和Box - Behnken试验设计优化产氢条件,得到最佳产氢参素组合为:起始pH7.0,温度40℃,木糖浓度16.15 g/L(0.11mol/L),酵母粉2 g/L,蛋白胨2.54 g/L,FeSO4 250.17 mg/L和MgSO4 800mg/L。在利用木糖、葡萄糖、蔗糖为底物产氢,产氢总量分别为1217、1102、977 ml H2/L xylose medium。产氢得率为:2.0±0.05 mol H2/mol xylose, 0.64 mol H2/molglucose。说明该菌株利用木糖产氢优于葡萄糖和蔗糖。利用菌株Enterobacter sakazakii HP与Enterobacter sp. CN1共培养发酵碱预处理甘蔗渣的纤维素酶解溶液发酵产氢。当Enterobacter sakazakii HP与Enterobacter sp. CN1接种比例为3 :1时,产氢效果较好,且优于单菌株发酵。产氢总量为866.53 ml H2/L medium,得率1.38 mol H2/mol glucose,相比只用Enterobacter sakazakii HP发酵,产氢总量为812.88 ml H2/L medium,得率1.31 mol H2/mol glucose和只用Enterobacter sp. CN1发酵,产氢总量为782.87 ml H2/L medium,得率1.19 mol H2/mol glucose。