在能源问题日益紧张的时局下,寻求可再生的清洁能源成为目前亟待解决的关键问题。木质生物质因具有来源广、成本低等特点被广泛研究,但其致密且不均一的多级结构和复杂的化学组成使其高效利用受到阻碍。为了更好地利用生物质原料,本研究以麦草、杨木为原料,将原料进行不同条件的预处理后进行酶解,通过对水解产物的产量计算、评估处理条件的效率,为实现木质纤维原料的综合利用提供理论基础。以麦草为原料采用热水预处理的方式,反应温度在120-180℃之间,处理时间为0(温度达到指定温度即刻降温)和3 h。通过对预处理前后麦草原料的理化性能,以及预处理液的化学组成、分子量分布状况以及抑制产物含量的分析,结果表明在相同温度条件下延长预处理时间能有显著的提高预处理效果。最后,通过酶解转化并综合分析原料中总糖的利用效率得出的最佳处理条件(1:20 w/v%)为180℃,0h。将杨木木粉和切片分别进行碱性微波预处,实验结果发现在高温、高碱浓度下,原料中更多的半纤维素木质素溶出,细胞壁发生了明显的开裂。经过酶解转化,葡萄糖最高转化率(100%)在预处理条件120℃,NaOH浓度为200 mM时达到,同时木糖的最高转化率(99.9%)也在该条件下获得。通过数据比较表明,微波辅助碱预处理可在低预处理温度和高碱浓度条件下获得较高的生物转化效率。将杨木木粉和切片分别进行酸性预处理,结果表明实验中反应温度和酸浓度都会对各组分的相对含量产生影响,但反应温度变化造成的影响更显著一些。切片经预处理后可以观察到随着温度和酸浓度的增加,细胞壁破碎程度增加,切片表面变得更加平滑且细胞壁上有“球状”颗粒,半纤维素大量降解,木质素经破坏后在细胞壁表面重新缩合重聚再次沉积,阻碍了酶解反应。经硫酸预处理后,纤维素最高酶解转化率仅为 10.5%。以微晶纤维素作为纤维素Ⅰ,制备纤维素Ⅱ、ⅢⅠ和ⅢⅡ,并通过热化学分析和核磁共振技术对纤维素结晶变体进行了研究。吸热反应与破坏纤维素结晶区的能量消耗有关,其中纤维素Ⅱ具有独特的热学性能。固体和液体核磁共振光谱中C1和C4的化学位移明显不同,表明纤维素链的构象在溶解过程中发生了改变。