1.前言

随着化石资源的日益枯竭，石油价格的不断飚升，林业生物质和农业生物质等可再生资源作为取之不竭、用之不尽的新资源，已受到人们的极大关注，其中木质纤维素因有“不占用粮田、不威胁粮食安全”等特点，被国内外专家认为是最好的可再生新资源。木质纤维原料生物炼制生产能源和化学品是执行我国可持续发展战略的重要途径。

木质纤维素生物炼制过程中,原料中的纤维素和半纤维素在水解酶的作用下生成单糖,继而可被不同微生物发酵成能源和化学品。目前，木质纤维素的利用已成为生物化工、林业化工等领域的重要研究内容。如何高效转化生物木质纤维素，是生物技术与工程界面临的难题。在解决这个难题的过程中，木质纤维素的预处理方法和纤维素糖化过程酶的高效性成为两大关键技术。本文主要介绍了木质纤维素的预处理方法和影响纤维素酶水解的关键因素。

2. 文献综述

2.1木质纤维原料

木质纤维资源包括农林废弃物、能源作物、城市垃圾等。我国农林废弃物资源丰富，仅农作物秸秆每年产量就有7.04 亿吨，其中玉米秸( 3.05 亿吨) 、小麦秸( 1.49 亿吨) 和稻草( 1.16 亿吨) 是我国主要的3 大秸秆资源。农业生产和农产品加工过程产生大量木质纤维类农业废弃物，主要包括农作物秸秆、谷壳、果壳及甘蔗渣、醪渣等农产品加工废弃物。这些农作物废弃物占农田生物质总产量的50%以上，产量非常巨大。2003年我国农作物秸秆的总产量约6.5times;10⁸t，其中稻草、玉米秸秆总量达到了4.5times;10⁸t。目前，我国农业废弃物的利用方式比较粗放，主要是作为燃料和饲料，还有一部分被直接还田，大约2/3的农作物秸秆被燃烧、抛弃或闲置，木质纤维原料的利用效率低下。农作物秸秆直接作为燃料燃烧时热效能仅为10%，造成了巨大的资源浪费和环境污染；木质纤维原料作为饲料普遍存在饲用率低的问题；农业集约化发展导致化肥的大量施用，农业废弃物还田技术也被人们所忽视。为避免农林废弃物焚烧造成的环境污染，将农林废弃资源有效综合利用具有重要的现实意义。木质纤维原料的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素。

表 1 列举了一些农业废弃物中纤维素、半纤维素和木素的含量。

纤维素是自然界中含量最丰富的多糖,在植物细胞壁中纤维素聚集成微纤维。纤维素为葡萄糖分子通过醚键连接形成的线性高聚物，半纤维素的成分则为多样，主要为木糖和甘露糖；木质素作为植物的主要成分之一，其分子结构和聚集态结构非常复杂，是由羟基或甲氧基取代的苯丙烷单体经无序聚合而成的三维复杂结构。纤维素和半纤维素已广泛用于造纸、制糖和诸如生物乙醇等燃料的生产。然而，作为仅次于纤维素储量的天然可再生资源的木质素却未得到有效合理的利用。一般而言，木质素主要含有对羟基苯基丙烷、愈创木基丙烷和紫丁香基丙烷三种单体，对应的前驱体分别是香豆醇、松柏醇和芥子醇。木质素是这些单体通过脱氢聚合，由C-C键和C-O键等连接无序组合而成。

2.2 木质纤维原料的预处理