木质纤维素原料同步糖化与发酵的主要不足是微生物发酵温度与纤维素酶最适温度不匹配。接近纤维素酶最适温度的高温发酵是木质纤维素生物转化过程的主要难点之一。本论文首先研究了商业纤维素酶的水解行为并提出一种简化的纤维素酶活评价方法,然后对高温高固含量下不同发酵参数对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae DQ1同步糖化与发酵玉米秸秆生产乙醇进行了研究,同时发现并分离了一株用于发酵玉米秸秆的木质纤维素依赖型嗜热乳酸菌Pediococcus acidilactici DQ2,成功实现了高温条件下从木质纤维素原料生产高浓度乙醇和乳酸。本文的第一部分提出了基于高效液相色谱分析的简化的纤维素酶活分析方法。研究发现,纤维素酶活的对数值能够很好的关联液相色谱测定的水解产物中葡萄糖和纤维素二糖浓度。基于此发现,本方法创新地使用了具有准确定量能力的液相色谱分析工具来获得水解产物中葡萄糖和纤维二糖浓度之比,从而表征纤维素酶水解纤维素生成单糖的能力。不同的商业纤维素酶水解玉米秸秆时表现差异很大,添加葡萄糖苷酶能够提高纤维素酶水解获得单糖的能力。第二部分研究了高温高固含量下Sacharomyces cerevisiae DQ1同步糖化与发酵玉米秸秆生产乙醇。玉米秸秆进行稀酸预处理,然后一次水洗降低抑制物浓度后作为发酵基质,在有螺带桨的5升发酵罐中进行发酵实验,考察发酵参数对酿酒酵母Sacharomyces cerevisiae DQ1高温同步糖化乙醇发酵的影响。S. cerevisiae DQ1在YPD培养基中的培养时,能够生长的温度可达44℃,但是培养温度超过40℃时生长和发酵能力降低。在固含量20%(w/w)和纤维素酶5FPU/g干基质条件下,发酵温度从30℃升到40℃都能够生产乙醇,在高温时有更好的表现。但是在40℃直接同步糖化与发酵,随着发酵固含量或者纤维素酶浓度的提高,乙醇发酵变的缓慢,或者发酵停滞,这可能是由于40℃时酵母的生长能力弱,同时抑制物和纤维素酶对酵母生长的抑制作用加强。在40℃发酵即使额外添加营养,也不能够改善发酵行为。发酵工艺模式能够影响发酵的结果,采用变温发酵模式时,能够很好地克服直接发酵的问题。在固含量30%,15FPU/g干基质,采用变温同步糖化与发酵,乙醇的浓度和得率分别是48g/L和61%。实验表明,S.cerevisiae DQ1能够在高温下发酵纤维素基质生产乙醇；高温乙醇发酵的微生物要在高温下有强的生长能力和耐受性,而且必须在真实纤维素基质和发酵条件下检验。本研究的创新在于使用耐高温的酿酒酵母S. cerevisiae DQ1,在高固含量下同步糖化与发酵真实的纤维素基质原料生产乙醇。第三部分报道了分离和鉴定嗜热乳酸菌以及乳酸菌应用于木质纤维素生产高浓度乳酸。当高温发酵生物脱毒处理的玉米秸秆生产乙醇时,发现有乳酸大量积累。从含乳酸的乙醇发酵液中分离到一株嗜热产乳酸菌,鉴定并命名为乳酸片球菌Pediococcus acidilactici DQ2,分离的微生物能够在高温(48℃)下同步糖化与发酵生物脱毒的玉米秸秆迅速生产乳酸,乳酸浓度和得率分别到75g/L和63%。高温、厌氧发酵、低营养需求,木制纤维素依赖的特点,使P. acidilactici DQ2为同步糖化转化纤维素原料生产乳酸提供了良好的机遇,这一研究的创新点为首次分离到能够产乳酸的嗜热菌Pediococcus acidilactici DQ2并在高温下成功实现同步糖化与发酵木质纤维素原料生产乳酸。本论文分别使用酵母S. cerevisiae DQ1和P. acidilactici DQ2,高固含量下对稀酸预处理的玉米秸秆进行同步糖化与发酵,分别获得48g/L乙醇和75g/L乳酸,这一结果为木质纤维素高温加工提供了重要的技术保障,在纤维素高温发酵领域具有重要的应用价值。