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木质纤维素生物质是一种绿色、清洁的可再生资源,可广泛用于生产不同的生物加工产品（乙醇、丁醇和氨基酸等）。作为农业大国,我国每年会产生稻秆、麦秆、玉米秸秆和玉米芯等大量的农业废弃物。我国对农业废弃物的处理手段相对单一,主要处理方式为焚烧。本研究采用低共熔溶剂处理稻秆、小麦秸秆和玉米芯等木质纤维素生物质,选择处理效果最好的玉米芯为后续高值化利用的原料;然后将处理后的玉米芯经纤维素酶水解获得高糖浓度的水解液;最后采用Clostridium saccharobutylicum DSM 13864和代谢工程改造的谷氨酸棒杆菌利用水解液发酵得到丁醇和反式-4-羟基-L-脯氨酸,实现了玉米芯到高附加值产品的转化。主要研究内容和结果如下:（1）采用由乙胺盐酸盐和乳酸合成的DES（EaCl:Lac）预处理小麦秸秆、稻秆和玉米芯等农业废弃物,发现EaCl:Lac对玉米芯的处理效果最好。通过对预处理前后玉米芯中纤维素、半纤维素和木质素等组分含量进行测定发现,EaCl:Lac去除了玉米芯中87.9%半纤维素和71.5%木质素,这增加了处理后玉米芯中纤维素含量,从而增大了玉米芯中纤维素与纤维素酶的接触机会。处理后的玉米芯经50 FPU·g-1tot al-solid纤维素酶水解得到总糖浓度为50 g·L-1的酶解液。为了进一步提高酶解效率,向酶解体系中添加0.5%Tween80,糖浓度提高至53.8 g·L-1,糖浓度比未添加Tween80时提高7.6%。（2）以玉米芯酶解液为碳源进行微生物发酵产丁醇。为了降低微生物发酵生产丁醇的成本,对附着在玉米芯上的纤维素酶进行了五次重复利用。对于对照组（未添加Tween80）,Cycle I的糖浓度为49.5 g·L-1;实验组（添加0.5%Tween80）Cycle I的糖浓度为52.9 g·L-1。在附着纤维素酶循环利用五次后,对照组和实验组Cycle VI的糖浓度分别为54.9 g·L-1和58.8 g·L-1。每批次纤维素酶添加量降低5 FPU·g-1tot al-solid,整个过程总共节约了75 FPU·g-1tot a l-solid。C.saccharobutylicum DSM 13864使用对照组和实验组的Cycle VI酶解液进行发酵,其丁醇浓度分别为10.2 g·L-1和10.4 g·L-1,略低于相应的葡萄糖对照组的丁醇产量(11.2 g·L-1和11.4 g·L-1),均达到较好的丁醇发酵水平。（3）构建合成反式-4-羟基-L-脯氨酸（Hyp）的菌株并考察其在玉米芯酶解液中进行氨基酸发酵的能力。以鸟氨酸生产菌株KBJ07（SNK118ΔargRΔarg FΔncgl2228）作为出发菌株,为将菌株KBJ07改造为合成Hyp的菌株,在菌株KBJ07中异源表达鸟氨酸环化脱氨酶（ornithine cyclodeaminase,ocd）和脯氨酸羟化酶（proline-4-hydroxylase,p4h）。为减少脯氨酸的代谢消耗,利用CRISPR-Cpf1技术敲除菌株中的脯氨酸脱氢酶（putA）基因。得到以下菌株:LH02（LH01-pDXW-8）、LH03（LH01-pDXW-ocd/Dap4h）、LH04（LH01-pDXW-ocd/Ubp4h）、LH05（LH01-pDXW-Dap4h/ocd）和LH06（LH01-pDXW-Ubp4h/ocd）,菌株LH01为KBJ07ΔputA。上述菌株在发酵培养基中（碳源为葡萄糖）发酵92 h后,菌株LH06具备最高的Hyp生产水平,为310 mg·L-1。将其在玉米芯酶解液配制的的发酵培养基中发酵92 h后,发酵液中Hyp浓度为327 mg·L-1。因此,菌株LH06表现出良好的利用玉米芯酶解液发酵产酸的能力。本研究为将木质纤维素转变为氨基酸等高价值产品提供了新思路。