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纤维素是广泛存于农林业废弃物中的生物质资源，在自然界中，可以被各种微生物分解转化，最终形成二氧化碳和水。但是目前在我国，大部分秸秆和林副产品被用作燃料在田间烧掉，不但破坏了生态平衡，造成农业上的恶性循环，而且污染环境，这是对资源的极大浪费。发展和利用生物技术分解和转化天然纤维素生物质资源是资源利用的有效途径，对于解决环境污染和能源危机有具有重大的现实意义。 本论文首先对纤维素酶产生菌——里氏木霉(Trichoderma reesei，ATCC46480)菌株进行菌种诱变选育;然后利用响应面技术优化诱变菌种发酵产酶条件;最后利用其发酵产生的含纤维素酶的发酵液来直接酶解水稻秸秆。 1、以ATCC46480为出发菌株，在能量为10 KeV，注入剂量为60×2.6×1013N+/cm2时，菌株的存活率和正突变率都较高。由于经过几轮诱变后，菌株诱变效果不明显，因此引入了低温空气等离子体技术对菌株进行诱变处理，结果表明处理10分钟时，菌株正突变率较高。在上述参数下，经过离子注入和低温空气等离子体处理后，最终筛选得到突变株HCY-7，发酵培养96 h后的酶活力值达到3.73 IU/mL，比原始菌株酶活力2.08 IU/mL提高了79.3％，而且遗传形状稳定。 2、利用响应面实验设计，结合单因素实验，对里氏木霉HCY-7液体摇瓶发酵生产纤维素酶的发酵产酶条件和培养基成分进行了优化。最佳发酵培养基组成为:80.0 g/L麸皮，10.0 g/L微晶纤维素，1.0 g/L葡萄糖，0.98 g/L蛋白胨，5.0 g/L(NH4)2SO4,2.0 g/L KH2PO4,0.3 g/L CaCl2,0.3 g/L MgSO4,0.005 g/LFeSO4，0.0016g/LMnSO4，0.0014g/LZnSO4和0.0037 g/L CoCl2。最佳发酵条件为:种龄36小时，接种量10％，发酵温度30℃，发酵液起始pH值4.8，摇床转速200 r/min，发酵周期96小时。在以上最佳发酵条件下，里氏木霉诱变菌株HCY-7液体摇瓶发酵96小时后，其发酵液的纤维素酶滤纸酶活力达到7.59 IU/mL。该水平是原始菌株产酶活力的3.65倍。 3、对里氏木霉诱变菌株HCY-7的产纤维素酶的酶学性质进行了研究，确定了其最适反应温度、最适反应pH值，酶的热稳定性、pH稳定性和储藏稳定性，酶的抑制剂和激活剂等。其最适反应温度为55℃;粗酶液的最适反应pH值为4.8。菌株所产的纤维素酶在低温及酸性pH条件下较易保藏，并有一定的耐储藏性。低浓度的Ca2+、Mg2+、K+、Mn2+对酶有激活作用，其中Mn2+对酶的激活效应最明显;而低浓度的Fe3+、Cu2+、Hg2+、Ag+对酶有不同程度的抑制作用。 4、分别通过氢氧化钠和氨水来预处理水稻秸秆，以达到除去木质素的目的，并比较了氨水和氢氧化钠预处理水稻秸秆的效果及优劣，最终确定以浓度为14％的氨水预处理水稻秸秆。在这种条件下处理水稻秸秆24小时，可以脱除38.08％的木质素，同时纤维素被大量保留下来，其损失率仅为6.25％。 5、直接利用诱变菌株HCY-7所产的含纤维素酶发酵液对预处理后的水稻秸秆进行酶解，并外源添加实验室保藏的产β-葡萄糖苷酶的黑曲霉诱变菌株Au0847发酵所产的含β-葡萄糖苷酶的发酵液来强化秸秆纤维素的酶解条件。研究表明在50 IU/g glucan，在pH为4.8，反应温度为55℃时，处理水稻秸秆，反应3个小时后外源添加单位为40 IU/g glucan的β-葡萄糖苷酶，处理24小时后，水稻秸秆酶解效率最高，其纤维素的糖转化率达到81.28％。为更好地利用β-葡萄糖苷酶，本文使用凹凸棒土对其进行固定化，并有一定的回收效果。按照与游离酶相同的活力添加固定化的β-葡萄糖苷酶，最终可以转化71.6％的纤维素为葡萄糖。