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乳酸及其衍生物作为重要的有机化工原料和精细化学品应用广泛，其中将聚乳酸用于制造生物降解材料是最新也是最具有发展潜力的用途之一。目前国内外生产乳酸的主要方法为以淀粉等粮食作物为原料的微生物发酵法。考虑到粮食安全性问题，在我国发展生物质乳酸更具有特殊意义。本文选择酸性蒸汽爆破玉米秸秆渣为原料和嗜热菌株凝结芽孢杆菌S44作为发酵菌株，研究如何高效转化木质纤维原料制备乳酸技术。酸性蒸汽爆破玉米秸秆具有较高的酶解得率，凝结芽孢杆菌作为生物质乳酸发酵菌种，具有高温、厌氧发酵等优点，且L-乳酸光学纯度较高，具有工业化应用前景。研究主要内容和结果如下：本论文首先建立了HPLC法同时测定生物质乳酸发酵液中的有机酸及糖类的分析方法。使用Bio-Rad Aminex HPX-87H色谱柱，以5mmol/L的H2SO4作为流动相，在柱温55oC，流速0.6mL/min下，采用示差折光检测器进行检测。结果表明，该方法可在17min内实现发酵液中的各种有机酸和糖类等完全分离定量，6种有机酸和3种糖类在0.15-5.19g/L质量浓度范围内的线性关系良好，回归方程的线性相关在0.99997以上。将该法用于米根霉和凝结杆菌发酵液的检测，两个水平的加标回收率为96.91%-103.11%，相对标准偏差(n=6)为0.809%-4.61444%。通过单因素实验方法和Plackett-Burman实验方法，对嗜热菌株凝结芽孢杆菌S44发酵生产L-乳酸的培养条件及培养基主要因子进行了优化和筛选。确定最优发酵条件为：种子培养时间为12h，发酵起始pH为7.2，发酵温度50℃，培养时摇床的转速为180rpm；发酵培养基根据响应面设计结果求得最佳组合为(g/L)：葡萄糖85，酵母膏干粉2.5，玉米浆干粉1.2，(NH4)2SO43.0， KH2PO40.22，MgSO47H2O0.4，MnSO4H2O0.03，FeSO47H2O0.03，CaCO370。此条件下85g/L葡萄糖发酵72h消耗完毕，乳酸产量由优化前的59.09g/L提高到73.95g/L，比原来提高了25.2%，糖酸转化率为86.75%，糖利用率为100%。在摇瓶实验基础上进行了7L发酵罐试验，重点考察了发酵pH和补料方式对菌株发酵产乳酸的影响，结果表明发酵过程控制pH为6.3可达到最佳效果，85g/L葡萄糖发酵48h消耗完毕，乳酸浓度达到71g/L、糖酸转化率达到88.75%；起始葡萄糖浓度在高于100g/L的发酵液中存在一定的底物抑制，分批补料可以有效的减少底物抑制，增加发酵的总糖浓度。总糖浓度110g/L的发酵液分两次补料发酵72h L-乳酸浓度达到82g/L，较分批发酵（58g/L）提高41.38%，糖酸转化率达到75.92%。围绕酸性蒸汽爆破玉米秸秆渣开展了生物质乳酸制备技术的研究。酸性蒸汽爆破玉米秸秆渣主要富含纤维素和木质素，酶解效果良好，当底物浓度为83g纤维素/L，酶用量为15FPU/g纤维素和30CBU/g纤维素，水解48h，葡萄糖得率和纤维素酶酶解得率分别为85.02%、91.14%；添加PEG6000不仅有助于酶解效率的提高，还可降低酶用量33.3%。纤维素酶用量为10FPIU/g纤维素，β-葡萄糖苷酶用量为20CBU/g纤维素，底物浓度为110g纤维素/L的酸性蒸汽爆破玉米秸秆渣在添加0.07g/g纤维素PEG后酶解48h还原糖含量为102.89g/L，可直接用于乳酸发酵。这一结果暗示聚乙二醇辅助酶解还可进一步促进酸性蒸汽爆破玉米秸秆渣高浓度酶解，获得的酶解液省略了糖浓缩环节，有效降低了生产成本。利用酶解液直接进行乳酸发酵实验发现凝结芽孢杆菌S44可同步利用酸性蒸汽爆破玉米秸秆渣酶解液中的多种糖类物质。摇瓶发酵酶解液72h葡萄糖，纤维二糖和木糖利用率分别为76.23%、91.37%和100%，乳酸浓度达到50.83g/L；7L发酵罐补料发酵实验显示4L酶解液发酵42h，葡萄糖浓度降为1.07g/L、纤维二糖为2.31g/L、木糖为0.17g/L，L-乳酸产量为61.28g/L，补料2倍酶解液0.8L，继续发酵至72h L-乳酸产量为75.03g/L，葡萄糖为8.34g/L，纤维二糖为1.92g/L、木糖为0.16g/L；发酵罐带渣发酵实验显示酸爆玉米秸秆渣酶解48h，葡萄糖浓度达到85.64g/L，在48h接入菌种后发酵72h乳酸浓度达到57.21g/L，葡萄糖的转化率为74.11%。