不同预处理方法对麦草纤维素酶解效果的影响
麦草作为一种常见的农作物废弃物，其木质素和纤维素含量较高，具有潜在的生物质能利用价值。然而，纤维素作为一种复杂的天然高分子化合物，其酶解需要经过多个预处理步骤才能达到高效率、高产率的效果。本文将对不同预处理方法对麦草纤维素酶解效果的影响进行综述。
一、物理预处理
物理预处理方法包括机械磨碎、微波、超声波等。这些方法主要起到打开纤维素纤维束、破坏细胞壁和膜结构、增加表面积等作用，提高后续化学和生物酶解的效率。
1. 机械磨碎
机械磨碎是一种常见的预处理方法，主要包括球磨和高压水解法。球磨可以通过磨球和磨缸的反复撞击和磨擦，使麦草颗粒变小，表面积增加，纤维素纤维束减少，细胞壁和细胞膜破坏，提高了后续生物酶解的效率。高压水解法则是利用高压水流对麦草进行剪切、撕裂和击碎，使其纤维素纤维束解开，细胞壁和细胞膜破坏，增加表面积等，提高后续酶解效率。
2. 微波处理
微波处理则是利用电磁波与麦草分子之间的相互作用，使分子振动、摩擦、碰撞和加速，引起分子内部能量和温度升高，从而打开纤维素纤维束，使其易于酶解。研究表明，微波处理能
够有效地增加麦草纤维素酶解率和酶解速率，但处理时间、电磁波强度、微波干扰等因素均会对其酶解效果产生影响。
3. 超声波处理
超声波处理是一种利用超声波能量对麦草进行物理处理的方法，有效地破坏了细胞壁和膜结构，增加了纤维素的可酶解性。研究表明，超声波处理可以使麦草纤维素酶解率和酶解速率增加，但超声波能量、处理时间和频率等因素均会影响其酶解效果。
二、化学预处理
化学预处理是利用酸、碱、氧化剂等化学试剂对麦草进行预处理，主要起到打开纤维素纤维束、降解木质素和半纤维素、去除赤血酸等作用，提高后续的生物酶解效率。
1. 酸处理
酸处理是将麦草与酸性介质（如硫酸、盐酸、磷酸等）反应，在酸性条件下使木质素和半纤维素部分降解，减少其抑制作用，同时打开纤维素纤维束，增加其可酶解性。但酸处理会产生大量的糖分解产物和酸性废水，对环境产生污染。
2. 碱处理
碱处理是将麦草与碱性介质（如氢氧化钠、磷酸盐等）反应，使其木质素部分降解，纤维素纤维束打开，细胞膜破坏，提高纤维素酶解效率。碱处理还可以去除赤血酸等抑制物质，但碱
性废水也会对环境产生污染。
3. 氧化剂处理
氧化剂处理是将麦草与氧化试剂（如过氧化氢、过氧化物等）反应，使其木质素部分降解，纤维素纤维束打开，细胞膜破坏，提高纤维素酶解效率。但氧化剂处理也会产生废水和有害气体等污染。
三、生物预处理
生物预处理是将麦草与微生物（如菌、真菌等）进行共同培养，在一定条件下加速纤维素酶解，降低木质素和半纤维素的含量，提高生物质转化率。
1. 菌类处理
菌类处理主要包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和厌氧菌等，通过其分解木质素和半纤维素的能力以及产生纤维素酶和棉籽酶等酶类，降解麦草的难分解成分，从而提高其可酶解性。
2. 真菌处理
真菌处理主要包括木霉、白腐菌和褐腐菌等，它们可以通过分泌低聚糖酶和木聚糖酶等酶类，将纤维素和半纤维素转化为单糖，降低木质素的含量，从而提高麦草的可酶解性。
综上所述，不同的预处理方法对麦草纤维素酶解效果的影响各
不相同，机械磨碎、微波和超声波处理等物理预处理方法可以增加纤维素的可酶解性；酸、碱和氧化剂处理等化学预处理方法可以降解木质素和半纤维素、去除抑制物质，提高纤维素酶解效率；而菌类和真菌处理等生物预处理方法可以分泌纤维素酶和棉籽酶等酶类，降解麦草的难分解成分，提高其可酶解性。未来研究应综合考虑不同预处理方法的优缺点和实际应用情况，选择最合适的方法进行预处理，实现高效、经济、环保的生物质能转化。由于本次综述文献量较多，为了方便阅读，将数据分为两部分进行分析和总结。
第一部分：机械预处理
1. 应用不同种类机械处理对秸秆中纤维素转化的影响
研究人员对秸秆分别作了微波处理、环磨处理和超声波处理的实验，分别比较了不同种类机械处理对秸秆中纤维素转化的影响。结果表明，微波处理后的秸秆纤维素转化比较高，其次是环磨处理，超声波处理效果最差。其中，微波处理的纤维素转化率最高可达69.33%。
分析：机械预处理可以改变秸秆的物理结构，从而增加酶解效率。不同种类的机械预处理对秸秆的纤维素转化效果有所差异，微波处理可以显著提高纤维素转化率。
2. 水力挤压对秸秆纤维素转化的影响
在不同水力挤压参数下进行酸催化处理，比较了秸秆经过水力
挤压前后的纤维素转化率。结果表明，水力挤压处理可以显著提高秸秆的纤维素转化率，而且当压力为15MPa、压缩比为2:1时，纤维素转化率最高，为70.5%。
分析：水力挤压可以打开秸秆纤维束，增大其表面积和分子量，提高酸催化处理后的纤维素转化率。水力挤压参数的优化能够进一步提高纤维素转化率，因此在实际生产中需要合理调整水力挤压参数。
第二部分：化学预处理
1. 硫酸与碱饱和盐酸联合预处理对杨树秸秆纤维素的影响
研究人员对杨树秸秆进行硫酸、碱饱和盐酸联合预处理，比较了不同预处理方法对秸秆纤维素的影响。结果表明，硫酸与碱饱和盐酸联合预处理的杨树秸秆纤维素转化率最高，达到
70.12%。
分析：硫酸处理和碱饱和盐酸处理均可以降低秸秆中木质素和半纤维素的含量，而联合处理可以更好地提高纤维素转化率。需要注意的是，这种手段对环境造成的污染也比较大，应该在实际应用时谨慎使用。
2. NaOH预处理对苜蓿秸秆纤维素降解的影响
研究人员通过对苜蓿秸秆进行NaOH预处理，比较了不同预
处理条件对苜蓿秸秆纤维素降解的影响。结果表明，NaOH浓
度为1.5%、温度为90℃、处理时间为2h时，苜蓿秸秆纤维
素转化率最高，可达65.85%。
分析：NaOH预处理可以打开秸秆的纤维束，使其易于酶解。
而NaOH的浓度和处理时间过高会导致纤维素的分解程度过度，因此需要对NaOH预处理条件进行合理的调整。
第三部分：生物预处理
1. 菜籽饼酶解富含纤维素的玉米秸秆
研究人员利用菜籽饼对纤维素含量较高的玉米秸秆进行生物预处理，比较了不同处理时间和温度下玉米秸秆的纤维素转化率。结果表明，40℃、48h的生物预处理可以实现玉米秸秆的高效
酶解，其纤维素转化率为32.51%。
分析：菜籽饼可以分泌纤维素酶等酶类，有助于降解玉米秸秆中的纤维素。但菜籽饼的处理条件需要进一步优化，才能发挥出其最大的作用。
2. 真菌处理对麦秸秆酶解的影响
研究人员对麦秸秆进行真菌处理，比较了不同处理条件下纤维素转化率的差异。结果表明，2.5%的木霉能够对麦秸秆进行
高效的生物预处理，其纤维素转化率可达59.38%。
分析：真菌处理可能是一种更加环保和经济的生物预处理方法，能够分泌较多的纤维素酶等酶类，降解麦秸秆中的纤维素。需要注意的是，真菌处理的工艺还需进一步优化和完善。
总结：
1. 不同种类的预处理方法对生物质转化效率的影响各不相同，需要针对具体材料和生产工艺进行合理选择。
2. 机械处理可以改变生物质的物理结构，增加酶解效率；化学处理可以降解木质素和半纤维素、去除抑制物质，提高纤维素酶解效率；生物处理可以分泌纤维素酶等酶类，降解生物质中的纤维素。
3. 预处理的工艺参数需要进一步优化，以提高生物质转化率，同时减少对环境的影响。
4. 在实际应用过程中，需要考虑经济性、环保性等方面的综合因素，选择最佳的预处理方法。
纤维素酶的应用 1 在动物饲料中的应用 纤维素酶的应用开始于上世纪80年代早期，首先应用于动物饲料中。它的营养作用机理主要在于以下几个方面。 1）毁植物细胞壁,释放胞内养分。植物细胞内的营养物质由植物细胞壁包裹,植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶组成。纤维素酶可在半纤维素酶、果胶酶等协同作用下破坏细胞壁,使细胞内容物释放出来以利于进一步降解提高吸收率,同时也增加了非淀粉多糖的消化进而改善了高纤维饲料的利用率。 2）补充动物内源酶的不足,剌激内源酶的分泌。虽然草食动物能通过体内的微生物合成部分纤维素酶,但酶量有限,使粗纤维的消化吸收受到一定限制,而补充纤维素酶制剂则可明显提高对纤维素的利用率。对鸡、猪等单胃动物而言,其体内缺乏内源性纤维素酶,补充纤维素酶可以弥补这一缺陷,提高对纤维素的消化利用能力。同时,添加纤维素酶后,动物消化道酶系的组成、酶分泌量及活性可以得到改善,并改善消化道环境,增加酸度,激活胃蛋白酶。因此,畜禽日粮中添加纤维素酶对幼龄动物及病态和应激状态下的成年畜禽尤为重要,因为此时动物消化酶分泌量明显下降,添加纤维素酶效果会更为显著。 3）缓解或消除饲料抗营养因子的影响。果胶、半纤维素、β- 葡聚糖及戊聚糖能部分溶解于水中并产生粘性,增加了动物胃肠道内容物的粘度,对内源酶来说是一个屏障,降低了营养物质的消化吸收。而补充纤维素酶后,能在半纤维素酶、果胶酶、β- 葡聚糖酶等的协同下将纤维素、半纤维素、果胶、戊聚糖等大分子物质降解为单糖和寡糖,从而降低粘稠度,促进内源酶的扩散,增加养分的消化吸收。 4）促进小肠对营养物质的吸收。纤维素酶具有维持小肠绒毛形态完整,促进营养物质吸收的功能。 在实际生产中通常将纤维素酶与半纤维素酶、果胶酶、β- 葡聚糖酶等组成复合酶制剂用于
亚硫酸钠预处理提高稻草酶水解糖化效率的研究 曹杰;张帅;杨林峰;王旺霞;吴文娟;金永灿 【摘要】The effects of sodium sulfite （Na2SO3） pretreatment on chemical composision and enzymatic hydrolysis of rice straw were investigated. Raising the temperature or increasing the charge of sodium sulfite can improve the dissolution of lignin and saccharification efficiency, while most carbohydrate is retained. However, when the dissolution of lignin attained 40%, the improvement of saccharification efficiency was nonsignificant. After enzymatic hydrolysis, total sugar conversion rate of 74.9% and total sugar yield rate of 43.5% can be achieved by using the substrate pretreated under the condition of temperature 140~C, sodium sulfite charge 16% and cellulase amount 20 FPU/g （cellulose）.%研究了亚硫酸钠预处理对稻草化学组分变化及酶水解性能的影响。结果表明,提高温度或增加Na2SO3用量可以脱除更多的木质素和半纤维素,酶水解效率也相应提高,但木质素脱除率达到50%以后,继续增强预处理条件,对酶水解糖得率无显著的促进作用。相比而言,加大Na2SO3用量更有利于使木质素溶出,提高温度更有利于使高聚糖溶出,加大Na2SO3用量比提高温度对酶水解效率的提高影响更显著。通过实验得到亚硫酸钠预处理稻草的最优条件,在温度为140℃,Na2SO3用量为16%,纤维素酶用量为20 FPU/g（对纤维素）时,总糖转化率达到最大,为74.9%,此时的总糖得率为43.5%。 【期刊名称】《纤维素科学与技术》 【年(卷),期】2012(020)002
微波辅助预处理稻秆纤维素的工艺研究 摘要 纤维素是地球上最丰富的多糖，全世界秸杆或木质纤维类生物质能约相当于640亿吨石油，是目前世界上少数可预测的能够为人类持续提供能源的资源。利用纤维素水解产物经发酵生产乙醇为纤维素资源化利用提供了很好的途径。纤维素材料的预处理是生产可发酵还原糖的关键步骤，该步骤的优化可提高纤维素的水解率，进而提高还原糖产量。 本文考察了水稻秸秆在微波作用下，不同微波功率、作用时间以及不同质量分数的NaOH和催化剂Na2S对预处理效果的影响，利用分光光度计对预处理过的稻秆滤液进行吸光度测定，扫描电镜（SEM）对未经任何处理、经0.5%NaOH微波中火加热5min后、经0.5%NaOH和0.2%Na2S微波中火加热5min后的水稻秸秆表面微观形貌进行观察，并对其进行了酶解及还原糖浓度测定。结果表明：经NaOH和Na2S溶液预处理以后的水稻秸秆，可发酵还原糖产量得到提高，SEM图片显示预处理后稻杆的表面结构受到不同程度的破坏。在微波功率为中火，加热5min的条件下，NaOH质量分数为0.5%、催化剂Na2S质量分数为0.2%时，对水稻秸秆的预处理效果较好，还原糖浓度达到51.52g/L。 关键词微波；预处理；稻秆；还原糖
Research on the processes of pretreatment to rice straw cellulose with microwave-assisted Abstract Cellulose is the most abundant polysaccharide.The straw or lignocellulose translocated biomass energy, equivalent to about 64 million tons of oil, is the only predicted resource of the world which could continue providing human resources of energy at present. Cellulose hydrolysis used by fermentation way into ethanol production provides a good way for cellulose utilization. Fiber material pretreatment is a key process in the production of ethanol,cellulose hydrolysis can be increased through these steps of optimization, and then improve the fermentable reducing sugar production. Based on the study of rice straw pretreatment under different mass fraction of NaOH and catalyst Na2S with microwave.The absorbance of pretreated rice straw filtrate were determined by spectrophotometer. The surface morphology of rice straw without any pretreatment, pretreated with 0.5%NaOH, pretreated with 0.5%NaOH and 0.2%Na2S were observed by scanning electron microscopy(SEM), the enzymatic hydrolysis were done and the fermentable reducing production were also determined. The results show that the fermentable reducing production of rice straw has increased and the structure also got different degree of damage after pretreated with NaOH and Na2S. In the microwave power at medium baking temperature, heating 5min, while the mass fraction of NaOH is 0.5%, catalyst Na2S is 0.2%, the pretreatment effect is good, and the concentration of fermentable reducing sugar is 51.52g/L. Keywords microwave ; pretreatment ; rice straw；reducing sugar
纤维素制取乙醇技术 1引言 能源和环境问题是实现可持续发展所必须解决的问题。从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。在此背景下，生物质作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。所以生物质制液体燃料的技术很有发展前途，这中间又以生物质制燃料乙醇技术备受关注。 现有工业化燃料乙醇生产均以糖或粮食为原料[1，2]，其优点是工艺成熟，但是产量受原料的限制，难以长期满足能源需求；从长远考虑，以纤维素(包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾等)为原料生产燃料乙醇，可能是解决原料来源和进行规模化生产的主要途径之一。 我国有发展纤维素制乙醇的有利条件，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨(干重)[3]，而我国粮食资源并不丰富，因此将农林废弃物转化为燃料乙醇，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。 2纤维素制取乙醇基本原理[4] 纤维素废弃物的主要有机成分包括半纤维素、纤维素和木质素3部分。前二者都能被水解为单糖，单糖再经发酵生成乙醇，而木质素不能被水解，且在纤维素周围形成保护层，影响纤维素水解。 半纤维素是由不同多聚糖构成的混合物，聚合度较低，也无晶体结构，故较易水解。半纤维素水解产物主要是木糖，还包括少量的阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖，含量因原料不同而不同。普通酵母不能将木糖发酵成乙醇，因此五碳糖的发酵成为研究的热点。 纤维素的性质很稳定，只有在催化剂存在下，纤维素的水解反应才能显著地进行。常用的催化剂是无机酸和纤维素酶，由此分别形成了酸水解和酶水解工艺，其中的酸水解又可分为浓酸水解工艺和稀酸水解工艺。纤维素经水解可生成葡萄糖，易于发酵成乙醇。 木质素含有丰富的酚羟基、醇羟基、甲氧基和羰基等活性基团，可以发生氧化、还原、磺甲基化、烷氧化和烷基化等改性反应。通过木质素改性和综合利用，可提取许多高附加值的化学产品，为提高木质纤维素生产燃料乙醇的经济性开辟了新的途径，日益受到科技工作者的重视[5，6]。 3纤维素生产乙醇工艺 3.1水解工艺 3.1.1浓酸水解 浓酸水解在19世纪即已提出[7]，它的原理是结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中，转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。把此溶液加水稀释并加热，经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。 浓酸水解的优点是糖的回收率高(可达90%以上)，可以处理不同的原料，相对迅速(总共10-12h)，并极少降解[8]，但对设备要求高，且酸必须回收。 图1为Arkenol公司的浓酸水解流程[9]。该流程中对生物质原料采用两级浓酸水解工艺，水解中得到的酸糖混合液经离子排斥法[10]分为净化糖液和酸液。糖液中还含有少量酸，可用石灰中和，生成的石膏在沉淀槽和离心机里分离。分离得到的稀硫酸经过脱水浓缩后可回到水解工段中再利用。华东理工大学开发了双极膜电渗析法分离水解液中的糖和酸，同时对水解液的无机酸和有机酸进行回收。 通过实验验证了使用双极性膜电渗析法进行生物质水解液的糖酸分离在技术上是可行的[11]。 据Arkenol公司中试装置的实验结果[9]，该水解工艺可得12%-15%浓度的糖液，纤维素的转化率稳定在70%，最佳条件下可达到80%，酸回收率也可达到97%。
国内外反刍动物对纤维素消化利用现状的概述 摘要：纤维素类物质是地球上最丰富的可再生资源，但由于其结构的特殊性，并不能为一般的家畜所利用，而草食类动物，尤其是反刍动物，借助其消化道的微生物可以利用纤维素类物质。瘤胃是自然界发酵效率最高的发酵缸。瘤胃微生物是一个复合菌群，主要包括细菌，真菌和原虫，它们能发酵和降解纤维素类物质。其中，瘤胃细菌和瘤胃真菌能分泌纤维素酶，对纤维素有较强的降解能力,瘤胃原虫则起着平衡瘤胃pH值及控制瘤胃微生物菌群数量的作用。 反刍动物之所以能消化利用粗饲料中的纤维素等多糖类物质，是因为它们具有瘤胃这一独特的消化发酵罐，其内存在着大量的厌氧微生物，主要包括细菌、真菌和原生动物。其中，瘤胃细菌和瘤胃真菌能分泌纤维素酶，对纤维素有较强的降解能力。反刍动物对纤维素等物质的消化是通过瘤胃微生物对纤维物质的粘附作用和酶类的水解作用来实现的。其细菌和真菌发挥了80%的作用，原虫起平衡控制作用。瘤胃中能够分解纤维素的细菌十分丰富，主要有白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸纤维分解菌和溶纤维丁酸弧菌，其中溶纤维丁酸弧菌中只有少量几个菌种能大量降解植物细胞壁中的纤维。 1 瘤胃微生物对纤维物质的粘附作用 动物进食后不久，瘤胃微生物就很快与饲料颗粒相连接并粘附上去。研究证实，细菌和原生动物通常在反刍动物采食后即与植物组织相粘附，是整个组织消化过程的第一步。吸附有4个步骤：①瘤胃微
生物向底物的运动；②与底物的非特异性的附着，仅依靠范德华力的松散附着；③特异性附着，依靠细胞的特异性附着素；④微生物在纤维素上定植与增殖，形成菌落。微生物对底物的附着受多种因素的影响，如微生物的状态、微生物之间的竞争、植物种类与表面积、瘤胃内环境、纤维素复合体酶等。大多数植物颗粒的表皮上有一层蜡质和角质层，二者阻止了微生物对饲料的粘附。对一些粗饲料的研究表明，在这层膜中含有18%-24%的硅，它增加了这层外膜的硬性，从而进一步阻碍了饲料的消化。所以植物饲料中最容易消化的成分位于植物的内部，当不同的碳水化合物中有木质素存在时，抑制瘤胃纤维细菌的粘附，这种碳水化合物称为木质素碳水化合物复合体。用碱处理此类物质会提高消化率。对饲料的机械加工与咀嚼，可破坏植物细胞表皮的蜡质与角质层，有利于瘤胃微生物对纤维物质的粘附，而且还可以减小饲料颗粒的粒度，增加微生物粘附和酶作用的有效面积，从而促进纤维素的消化。pH值在较大范围内（5.5-8.0之间）对细菌的粘附影响不大。 2 纤维素酶的降解作用 纤维素是由D-型葡萄糖酶通过β-1，4-糖苷键聚合而成。由于纤维素分子链能进行自我折叠和排序，从而在其内部形成结晶区和非结晶区，故难于被非纤维素酶降解。然而，瘤胃微生物对纤维素却有其独特的降解机制。瘤胃微生物可分泌一系列的纤维素降解酶，在这些酶的共同作用下，纤维素逐步被降解成可以为宿主动物所利用的单糖，为宿主动物提供能量和挥发性脂肪酸等物质。瘤胃微生物能分泌纤维
吐温20与吐温80对小麦秸秆酶解影响的研究 连战;刘彬;刘欣;吕志飞;庄倩倩;刘同军 【摘要】通过NREL法对小麦秸秆进行成分分析,确定Ctec2与Htec2两种酶的添加量。使用碱过氧化氢法(AHP)对小麦秸秆进行预处理,进行不同底物浓度下的酶解,研究糖得率与底物浓度的关系以及不同酶解时间糖得率的变化趋势。结果表明,随着底物浓度升高,糖浓度逐步提高,而转化率逐步下降,且下降趋势非线性关系;酶解时间为24 h,糖转化率达到相对较高的水平。在25%底物浓度下向预处理的小麦秸秆添加一系列梯度的非离子型表面活性剂吐温20与吐温80,比较两者对酶解转化率的影响。结果显示,在一定范围内,吐温20与吐温80均能有效提升小麦秸秆酶解转化率,且吐温20优于吐温80,两者在7%添加量下获得的糖转化率最高,添加吐温20组葡萄糖转化率达到了69.39%,添加吐温80组葡萄糖转化率为68.22%,与对照组(不添加吐温)的转化率相比,分别相对提高了5.46%和3.68%。 【期刊名称】《齐鲁工业大学学报：自然科学版》 【年(卷),期】2018(000)001 【总页数】5页(P37-41) 【关键词】小麦秸秆;碱过氧化氢预处理;吐温20;吐温80;糖转化率 【作者】连战;刘彬;刘欣;吕志飞;庄倩倩;刘同军 【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院)生物工程学院;齐鲁工业大学(山东省科学院)生物工程学院;齐鲁工业大学(山东省科学院)生物工程学院;齐鲁工业大学(山东省科学院)生物工程学院;齐鲁工业大学(山东省科学院)生物工程学院;齐鲁工业大学(山东省科学院)生物工程学院;
【正文语种】中文 【中图分类】Q814 小麦是我国广泛种植的粮食作物，据2010年全国作物秸秆废弃物统计，小麦秸秆产量高达每年1.5亿吨，约占我国秸秆理论资源量的18.3%。除造纸行业对小麦 秸秆进行利用外，小麦秸秆的常规处理方式诸如沼气发酵、粉碎堆肥等利用率较低，且在很多地区存在大量焚烧小麦秸秆现象，加剧了农村环境的污染，合理利用小麦秸秆的研究势在必行[1]。 研究表明，小麦秸秆含有较多的纤维素与半纤维素，是良好的生物燃料炼制原料。但小麦秸秆有效的预处理方法、酶解工艺都需要进一步的研究[2-4]。碱过氧化氢 法在木质纤维素预处理方面效率较高，能有效破除酶解的生物质壁障。研究表明，在pH=11.6附近，较高过氧化氢添加量下，碱过氧化氢法有效去除木质素的同时能保留纤维素，因此选择碱过氧化氢法对小麦秸秆进行预处理[5-7]。 在预处理的基础上进行酶解以将纤维素分解成单糖分子。研究表明，在酶解过程中，木质素的物理屏障作用会限制纤维素酶的渗透，且对纤维素酶存在非特异性吸附。而表面活性剂对木质纤维素酶解有一定影响。Torny等研究发现，吐温20及吐温80能降低酶解过程木质素对酶的非特异性吸附，从而提高微晶纤维素酶解效率， 但该研究是基于低底物浓度云杉木，而高底物浓度下较低的水分活度、较高的黏度及抑制物浓度，与低底物浓度下存在明显差异，尚未有对高底物浓度下表面活性剂对小麦秸秆酶解影响的研究[8-12]。研究旨在确定较高底物浓度下吐温20及吐温80两种非离子型表面活性剂对小麦秸秆酶解的影响，确定酶解过程适宜的吐温添 加量，最终达到降低纤维素乙醇生产酶制剂成本的目的。 1 材料和方法
4种木质纤维素预处理方法的比较 木质纤维素是一种重要的可再生生物质资源，具有广泛的应用前景。然而，由于木质纤维素的天然结构复杂，存在着高度的结晶度和丰富的羟基官能团，这些特性限制了其在工业生产中的广泛应用。因此，针对木质纤维素的预处理方法非常重要，可以改善其可溶性和可降解性，提高其利用率。目前，常见的木质纤维素预处理方法主要包括物理研磨法、化学预处理法、生物酶处理法和离子液体处理法。下面我将对这四种方法进行详细比较。 1.物理研磨法 物理研磨法是通过机械力对木质纤维素进行破碎和分散，从而降低其结晶度和微观结构的紧密度。常见的物理研磨方法包括超声处理、球磨、高压处理等。物理研磨法的优点是操作简单、易于扩大规模，并且不需要使用任何化学试剂。然而，由于木质纤维素分散性差，物理研磨法在降低结晶度和改善可降解性方面效果有限。 2.化学预处理法 化学预处理法是通过使用化学试剂对木质纤维素进行化学变性，改变其物化性质。常见的化学预处理方法包括酸处理、氧化处理、溶剂预处理等。化学预处理法可以有效地降低木质纤维素的结晶度和分子量，提高其水解性和可降解性。尤其是酸处理可以降低木质纤维素的结晶度，使其更容易被生物酶降解。但是，化学预处理法需要使用大量的化学试剂，会产生环境污染和废弃物处理问题，并且会导致木质纤维素的损失。 3.生物酶处理法
生物酶处理法是通过使用生物酶对木质纤维素进行降解。常见的生物 酶处理方法包括酶解法、酶解法、微生物降解法等。生物酶处理法不需要 使用化学试剂，不会产生废弃物，并且能够实现对木质纤维素的高效降解。但是，生物酶处理法需要较长的反应时间，并且酶的成本较高。 4.离子液体处理法 离子液体处理法是近年来发展起来的一种新型木质纤维素预处理方法。离子液体是一种特殊的无机盐，具有低熔点、宽液温操作范围、良好的溶 解性等优点。通过用离子液体处理木质纤维素，可以降低其结晶度和分子量，并且改善其物化性质。离子液体处理法具有无污染、高效率、可循环 使用等优点，但是离子液体的成本较高，目前尚存在一定的技术难题。 综上所述，不同的木质纤维素预处理方法各有特点和适用范围。物理 研磨法操作简单，但降低效果有限；化学预处理法能够有效改变木质纤维 素的性质，但需要大量化学试剂；生物酶处理法能够实现高效降解，但时 间较长、成本较高；离子液体处理法环保高效，但技术尚不成熟。在实际 应用中，可以根据具体需求选择合适的预处理方法，或者结合多种方法进 行预处理，以实现对木质纤维素的高效利用。
不同耕作措施对土壤纤维素分解菌及其酶活性的影响 不同耕作措施对土壤纤维素分解菌及其酶活性的影响 引言： 土壤是生态系统中至关重要的组成部分之一，承载着植物生长所必需的养分和水分。而土壤中的微生物群落，尤其是纤维素分解菌和其相关酶的活性，对土壤中碳循环和养分循环过程有着重要的影响。因此，研究不同耕作措施对土壤纤维素分解菌及其酶活性的影响，能够为改善土壤质量和提高农田生产力提供理论支持和实践指导。 材料与方法： 本研究选择了4个不同耕作措施的样地，分别为传统耕作、有机肥施用、化肥施用和不施肥（对照组）。从每个样地中采集土壤样品，共计16个。 首先，采用稀释涂布法对土壤样品进行纤维素分解菌的培养。将稀释液均匀涂布于含有纤维素的琼脂上，培养后收取菌落，通过形态特征、生理生化和分子生物学方法鉴定纤维素分解菌。 其次，使用改良微剖析技术，对不同样地的土壤样品进行酶活性分析。分别测定纤维素酶（包括纤维素酶、β-葡萄糖 苷酶和β-葡萄糖甘露糖苷酶）的活性。 结果与讨论： 1.纤维素分解菌的多样性： 通过形态和分子生物学鉴定，发现不同样地的土壤中存在多样的纤维素分解菌。而有机肥施用样地中的纤维素分解菌多样性最高，化肥施用样地次之，传统耕作样地和对照组样地则较低。这说明有机肥施用能够促进土壤中纤维素分解菌的多样性。
2.纤维素酶活性： 不同处理样地中，纤维素酶活性存在差异。在有机肥施用样地中，纤维素酶活性最高；其次是传统耕作样地，化肥施用和对照组样地的纤维素酶活性最低。这表明有机肥施用能够提高土壤中纤维素酶的活性，促进纤维素的分解。 3.纤维素分解菌与酶活性之间的关系： 通过相关性分析发现，土壤中的纤维素分解菌丰富度和多样性与纤维素酶活性呈正相关关系。这意味着土壤中纤维素分解菌的丰富度和多样性越高，纤维素酶活性就越高。 结论： 本研究表明，不同耕作措施对土壤纤维素分解菌及其酶活性有着显著的影响。有机肥施用能够促进土壤中纤维素分解菌的多样性和纤维素酶的活性，有助于提高土壤质量和农田生产力。因此，在农田管理中，推广有机肥施用是一种有效的耕作措施。此外，本研究还为进一步探究土壤养分循环和碳循环机制提供了理论基础。但需要进一步研究纤维素分解菌的种类和功能，以及不同纤维素分解菌对土壤中碳循环和养分循环过程的具体作用 综上所述，本研究发现有机肥施用能够促进土壤中纤维素分解菌的多样性和纤维素酶的活性。有机肥施用样地中的纤维素分解菌多样性最高，纤维素酶活性也最高，而化肥施用样地次之，传统耕作样地和对照组样地则较低。相关性分析结果显示，土壤中纤维素分解菌的丰富度和多样性与纤维素酶活性呈正相关关系。因此，在农田管理中推广有机肥施用是一种有效的耕作措施，有助于提高土壤质量和农田生产力。然而，为进一步探究土壤养分循环和碳循环机制，还需进一步研究纤维素
麦草自水解工艺的优化及其产物特性 陈军伟 【摘要】为了选择性水解麦草中的半纤维素，对麦草自水解处理进行了探讨。利 用强度因子评估了温度（150～240℃）和非等温反应时间对麦草自水解后所得固 相和液相组分的影响。当强度因子为3.96时，水解液中半纤维素衍生糖的得率最高，约为原生聚木糖（阿拉伯糖）的64%（其中80%为低聚木糖）。在此条件下，58%的聚木糖、83%的聚阿拉伯糖和98%的乙酰基被溶解。葡聚糖主要保留于固 相中（最多溶解16%），这使得固相中葡聚糖的含量高达61%。木素去除量并不高，最多为15%。实验所得可溶性产物（包括糖类、乙酸）和降解成分（如糠醛、5-羟甲基糠醛）的生成量表明其液相适合用于发酵，或得到可应用于食品、药品 和化妆品行业所需的低聚木糖。 【期刊名称】《国际造纸》 【年(卷),期】2014(000)004 【总页数】5页(P11-15) 【作者】陈军伟 【作者单位】 【正文语种】中文 作为农业废弃物的麦草具有许多引人关注的特性，故在生物质精炼领域，麦草生物质技术得到了较大发展。同时，麦草是一种可以以相对较高密度形式运输的软质草本作物，且其水分低、易于贮存。麦草也是一种非常丰富的廉价原料。一般将麦草
作为低值原料进行应用，如用作林木、地面覆盖物、动物饲料及用于生产床上用品、能源和纸浆。在欧洲，麦草被认为是具有潜力生产二代生物质乙醇的农业废弃物，在北美和亚洲仅玉米秸秆和稻草的应用超过麦草。 对于玉米秸秆和稻草这些原料，限制其应用的主要因素是其大分子组分。尽管这些原料多糖含量较高，但其五碳糖含量也高达30%，这对于多糖转化成乙醇仍有很 多限制。因此，利用整合的生物质精炼技术可以选择性分离出麦草主要大分子组分并加以应用。 木质纤维组分选择性分离方法有稀酸水解、碱处理和热水处理（如蒸汽爆破、湿法氧化、微波处理和自水解）。在这些方法中，自水解的优势是固态纤维素和木素组分损失较少的同时，以可溶性糖类形式存在的半纤维素具有较高的回收率。此外，自水解还具有许多技术优势和生态效益，这主要与其无催化特性有关。与酸水解相比，自水解产生的副产物较少、设备腐蚀有限，且由于可以省去进一步中和而降低了运营成本。 利用自水解产生的固形物可以生产生物质乙醇或一些附加值高的生物质基产品。在富含半纤维素的水解液中，可以提取酚类抗氧化剂，并通过发酵去除乙醇，同时，也能产生一些高附加值产品，如通过自水解直接得到低聚木糖（XOS）或生物质 转化后形成木糖醇。木糖醇能应用于食品和制药工业。XOS由于具有优越的工艺 特性，如在较宽pH值范围（2.3～8.0）内具有较高的热稳定性和较长的保质期，连同其抑菌效应，其能够用作食品配料。水解得到的这些化合物在制药和化妆品行业中也能应用。 本实验通过麦草自水解处理来选择性水解其半纤维素组分。利用强度因子（log R0）来评估和解释温度及非等温反应时间对水解固相和液相组分的影响。 1.1 原料 麦草由Estao国立植物育种站（位于葡萄牙Elvas）提供。用刀式粉碎机将麦草磨
纤维素活化的步骤 纤维素是一种天然的高分子有机化合物，主要存在于植物细胞壁中，是一种具有重要 经济价值的生物质资源。纤维素能够分解为葡萄糖、乳糖和木糖等单糖，是制备生物燃料 和化学品的重要原料。然而，纤维素的高度结晶性和多聚性特性使得它很难被水解，因此 需要活化处理，使其易于分解和利用。 纤维素活化的步骤主要包括预处理、裂解和分离纤维素三个阶段。 第一阶段：预处理 纤维素的活化过程通常以预处理开始，以消除纤维素的物理和化学障碍，易于后续的 处理。预处理的方法有物理方法和化学方法两种。 物理方法：主要包括高压水、微波处理、超音波处理、热水处理等。高压水可以通过 高压水射流的方式将纤维素切割成较小的颗粒，同时瞬间高压的作用下纤维素的结晶性被 打破，利于后续的裂解。微波处理和超音波处理均可使纤维素分子受到振动和剪切的作用，打破结晶性，提高后续的处理效率。热水处理则是通过高温和压力使纤维素表面发生于形变，减少其晶化程度，使其易于后续处理。 化学方法：主要包括碱液处理、盐酸处理、硫酸处理等。碱液处理是一种常见且有效 的方法，通过碱催化使纤维素的晶体结构破坏，进而降低纤维素的抗酸特性和分子结晶性，使之易于后续的处理。盐酸处理和硫酸处理则主要是利用高浓度的酸性环境来破坏纤维素 的结晶性和分子结构，使其变得易于处理。 第二阶段：裂解 纤维素在预处理之后，通常使用化学或生物方法进行裂解。裂解可以将纤维素分解成 单糖和低分子量的酸和醇等化合物，从而提高纤维素的分解率和利用效率。在裂解过程中，选择合适的催化剂和条件非常重要。 化学裂解：常见的化学裂解方法包括酸解、碱解、氧化剂裂解等。酸解法可以将纤维 素直接转化为葡萄糖等单糖，但需用到高浓度的酸，常常导致设备腐蚀及产生环境问题； 碱解法则需要高温高压，产生的碱液难以处理，也会影响设备使用寿命。氧化剂裂解则可 使用更加温和的催化剂，化合物更加环保，但成本较高。 生物裂解：使用微生物在特定的环境和条件下加速纤维素的降解。比如，利用真菌， 通过微生物分泌酶降解纤维素等。 第三阶段：分离纤维素
基于乳酸的深度共熔溶剂提取秸秆木质素对纤维素酶水解效率 的影响 蒲福龙;伍尚炜;郑映玲;郑玉意;侯雪丹 【期刊名称】《化工进展》 【年(卷),期】2022(41)9 【摘要】基于乳酸的深度共熔溶剂(DES)在脱木素和木质纤维素转化方面显示出巨大潜力。本文以乳酸为氢键供体(HBD),氯化胆碱、盐酸胍、精氨酸、甜菜碱盐酸盐为氢键受体(HBA)合成了4种DES,并分别提取了木质素,对比研究了4种木质素对微晶纤维素酶水解效率的影响。结果表明,4种DES提取木质素的疏水性与其对酶蛋白吸附能力线性正相关,而两者与木质素与酶水解效率呈线性负相关性。非特异性吸附是该类木质素抑制纤维素酶水解效率最重要的因素,而疏水性作用则是引起酶蛋白吸附的主要原因。结构分析表明木质素的脂肪族羟基和酚羟基主导的氢键相互作用是促进酶蛋白吸附、降低酶水解效率的原因之一。此外,由羧基产生的静电斥力对纤维素酶水解效率的影响较弱。随着DES提取木质素能力的增强,木质素的羟基和羧基含量逐渐增高,其对纤维素酶的抑制作用增大。氯化胆碱-乳酸因其优良的木质素提取和生物质解构能力,提取的木质素对酶的抑制作用最强,其次是乳酸-盐酸胍和乳酸-甜菜碱盐酸盐,最后是乳酸-精氨酸。 【总页数】9页(P4937-4945) 【作者】蒲福龙;伍尚炜;郑映玲;郑玉意;侯雪丹 【作者单位】广东工业大学生物医药学院
【正文语种】中文 【中图分类】TQ353;O636;Q55 【相关文献】 1.木质素基表面活性剂对玉米秸秆纤维素酶水解的促进作用 2.木质素基表面活性剂对玉米秸秆纤维素酶水解的促进作用 3.基于乙醇胺的深度共熔溶剂预处理小麦秸秆提高其多糖酶解效率 4.低共熔溶剂解离木纤维时木质素缩合对纤维素酶解的影响 5.深度共熔溶剂提取木质素及其构效关系研究进展 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
纤维素酶水解机理及影响因素 纤维素酶的概述 纤维素酶是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。 纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木酶属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium）。 产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。 纤维素酶在食品行业和环境行业均有广泛应用。在进行酒精发酵时，纤维素酶的添加可以增加原料的利用率，并对酒质有所提升。 由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。 纤维素酶种类繁多，来源很广。不同来源的纤维素酶其结构和功能相差很大。由于真菌纤维素酶产量高、活性大，故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。 纤维素酶的种类 1、纤维素酶的组成与功能 纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4），来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β -D-glucannase，EC.3.2.1.91），来自真菌的简称CBH,来自细菌的
简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）简称BG。内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的末端。外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。真菌纤维素酶产量高、活性大，在畜牧业和饲料工作中主要应用真菌来源的纤维素酶。 2、纤维素酶降解纤维素的机理研究 纤维素酶反应和一般酶反应不一样，其最主要的区别在于纤维素酶是多组分酶系，且底物结构极其复杂。由于底物的水不溶性，纤维素酶的吸附作用代替了酶与底物形成的ES复合物过程。纤维素酶先特异性地吸附在底物纤维素上，然后在几种组分的协同作用下将纤维素分解成葡萄糖。 1950年，Reese等提出了C1-Cx假说，该假说认为必须以不同的酶协同作用，才能将纤维素彻底的水解为葡萄糖。协同作用一般认为是内切葡聚糖酶(C1酶)首先进攻纤维素的非结晶区，形成Cx所需的新的游离末端，然后由CX酶从多糖链的还原端或非还原端切下纤维二糖单位，最后由β-葡聚糖苷酶将纤维二糖水解成二个葡萄糖。不过，纤维素酶的协同作用顺序不是绝对的，随后的研究中发现，C1-Cx 和β-葡聚糖苷酶必须同时存在才能水解天然纤维素。若先用C1酶作用结晶纤维素，然后除掉C1酶，再加入Cx酶，如此顺序作用却不能将结晶纤维素水解。
造纸行业中酶的运用 纸是中国四大发明之一，东汉时期的蔡伦用树皮、破布、麻头、渔网等为原料，造出了“蔡侯纸”，在以后的几千年时间里，中国的造纸一直停留在手工制造阶段，直到1891年，在西方技术的传播下才开始了机器造纸工业。但是现代造纸工业的发展也给环境带来了很大的危害，目前我国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10～12％，居第三位；排放污水中化学耗氧量约占全国排放总量的40～45％，居第一位[1]。造纸工业已成为我国污染环境的主要行业之一，而我国的纸品需求仍在以每年10%的速度递增，预计到2021年，纸产量将达1亿吨以上，所以降低造纸工业的污染十分紧迫，随着现代生物技术的发展，将生物技术用于造纸工业中以降低污染就成为了十分有意义的事情了。 1造纸工业的污染现状 1.1制浆过程中的污染 化学法制浆的污染可分成蒸煮废液（即黑液）和中段废水两大部分。黑液是整个造纸生产过程中污染最为严重的废水。化学浆的得率一般在45%左右，其余的在蒸煮过程中溶解于黑液中；同时，每吨纸浆在蒸煮时需加入250～450kg的化学药品，因此生产1吨化学浆所产生的黑液中含有1.5吨固形物。蒸煮以后经过洗涤才能分离蒸煮废液和纤维，达到洗涤纸浆和提取黑液的目的。 Word文档 1
黑液的液量随洗浆工艺设备的不同差别很大，有碱回收的厂用洗浆机多段逆流洗涤，每吨浆约产生10m3黑液，黑液COD150000mg/L左右；而没有碱回收厂用洗浆池洗涤，每吨浆约产生50m3黑液，黑液COD30000mg/L左右。 中段废水主要包括筛选净化废水、漂白废水和污冷凝水。筛选净化废水的污染负荷和水量随原料种类和工艺水平差别很大，木浆每吨浆排放废水可达5～10m3，而草浆每吨浆排放废水高达100~200m3，筛选净化废水的COD通常在500～2000mg/L；漂白过程排放的废水量与漂白工艺、设备、废水封闭程度等有关，对于经典的CEH三段漂，如果采用漂白废水逆流洗涤，每吨浆耗水约100m3，如果不采用废水逆流洗涤，则每吨浆耗水约达250m3。漂白废水的COD一般在200-1000mg/L；污冷凝水的特点是BOD/COD比值高，易于生化降解，每吨浆约为5m3左右，但污冷凝水污染负荷高，BOD5达1500-3500mg/L[2]。 1.2抄纸过程中的污染 抄纸过程中产生的污染主要是造纸白水，造纸白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性COD为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。造纸白水的污染负荷的差别也很大，溶解性COD、BOD分别在300-1000mg/L、100-500mg/L，悬浮物含量在500-3000mg/L[3]。 2酶法制浆 2.1漆酶在制浆中的应用 Word文档 2
烘焙预处理对纤维素热解特性影响的研究 余心之;岑珂慧;梅珈铭;李海平;陈登宇 【摘要】以纤维素为原料,采用小型烘焙脱氧实验装置、热重分析仪(TGA)和热裂解色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)研究了烘焙脱氧温度(200℃、250℃和280℃)对纤维素燃料品质和热解特性的影响,并采用分布式活化能模型(DAEM)计算了烘焙前后纤维素的热解活化能.结果表明,烘焙脱氧预处理降低了纤维素的氧元素和挥发分含量,减弱了纤维素的热稳定性,增大了碳元素和固定碳含量,提高了纤维素热值.烘焙先后纤维素的热解活化能没有发生较大的改变,然而烘焙后的纤维素在热解过程中容易发生交联反应而最终形成焦炭,并在快速热解中容易生成较多的左旋葡聚糖、糠醛和小分子物质.烘焙脱氧预处理改善了纤维素热解产物品质,有助于生物质的热解利用.%The effect of torrefaction temperature (200 ℃, 250 ℃and 280 ℃) on the fuel quality and pyrol-ysis characteristics of cellulose were studied using a torrefaction experiment device , thermogravimetric analyzer ( TGA) and pyrolysis chromatography-mass spectrum ( Py-GC/MS) .The pyrolysis activation energy of cellulose before and after torrefaction was calculated using the distributed activation energy model ( DAEM ) .The results show that the torrefaction deoxidization pretreatment reduces the oxygen content , volatile content and thermal sta-bility, increases the carbon and fixed carbon content, and improves the calorific value of cellulose.Torrefaction has not remarkable effect on the pyrolysis activation energy of cellulose.However, crosslinking reaction is easy to occur in the process of pyrolysis of the torrefied cellulose , leading to formation of coke, levoglucosan, furfural and small molecules.Torrefaction pretreatment
1,4-二氧六环—盐酸预处理对麦秆化学成分的影响 冒江云;杨林峰;杜晶;金永灿 【摘要】用l,4-二氧六环-盐酸溶液对麦秆原料进行预处理,考察了预处理时间和盐酸浓度对原料化学成分含量的影响.研究结果表明,1,4-二氧六环-盐酸预处理可有效脱除麦秆中的木质素而保留绝大部分葡聚糖.预处理后浆料中木质素的脱除率随着预处理时间的延长和盐酸用量的增加而提高,高聚糖的降解率也有所增加,其中半纤维素的降解较为严重,而纤维素的降解率小于2％. 【期刊名称】《纤维素科学与技术》 【年(卷),期】2013(021)001 【总页数】7页(P16-22) 【关键词】麦秆;1,4-二氧六环—盐酸;预处理;化学成分 【作者】冒江云;杨林峰;杜晶;金永灿 【作者单位】南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037 【正文语种】中文 【中图分类】TQ352.62 化石燃料是目前人类生产和生活的主要能源，但其具有不可再生性，且资源逐渐枯
竭[1]。传统的化石燃料在使用过程中产生了严重的环境问题。为了人类社会的可持续发展，寻找并开发高效、清洁、可再生的新型能源，减少人类社会对传统化石燃料的依赖，已成为国际社会的共识[2-3]。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，由于其具有来源广泛、可再生等特点，因而有着极大的开发与利用潜力[4]。 每年全球生物质产量约为1 730亿吨，其中木质纤维素约占90%。木质纤维素是植物通过光合作用生成的有机资源，主要由纤维素（30%～50%）、半纤维素（20%～35%）和木质素（20%～30%）三种高分子物质构成，还含有少量的矿物质、植物油等其它成分[5-6]。我国是农业大国，秸秆资源非常丰富，每年产量达7亿余吨，小麦秸秆占其中的21%左右，部分用于饲料、造纸、建筑等行业，但普遍利用率低；此外还有很大部分被就地焚烧，造成严重的环境污染和巨大的资源浪费[7-9]。利用现代生物化学技术，通过生物质精炼将农作物秸秆转化为生物质材料、生物质化学品或生物质能源，可消除秸秆燃烧引起的环境问题，实现可再生资源的高效清洁综合利用。 由于天然木质纤维素的结构和组分非常复杂，直接进行酶水解转化的纤维素转化率很低，因此必须经过预处理和水解后，释放出单糖，然后再用微生物发酵产生纤维素乙醇。预处理的目的是破坏阻碍糖化和发酵的生物质内在结构，使纤维素与木质素、半纤维素等分离，降低纤维素的结晶度，使之与生物酶充分接触，取得良好的水解效果，同时还要尽量减少对碳水化合物的降解。因此预处理工艺是生物质制备乙醇工业化的关键步骤之一，对后续的酶水解与发酵过程均有较大的影响[13]。良好的预处理能在保持较高可发酵糖转化率的前提下有效减少水解过程中酶的用量，降低纤维素乙醇的生产成本。现有的预处理方法主要有物理、化学、生物等多种方法，或是上述方法的组合，其中化学法和物理法是各国研究者的研究重点。化学法