马铃薯渣是马铃薯加工为淀粉等食品工业原辅料过程中产生的,营养物质丰富、含水量高、难以脱水的渣浆状废弃物,富含淀粉、纤维素、果胶等可利用组分,年产量超500万吨。以马铃薯渣为代表的薯类生物质资源与玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆等其他农业废弃物资源相比,综合利用效率很低,现有的转化利用技术与我国马铃薯精深加工产业的发展现状和需求不匹配。马铃薯渣组成与结构对纤维素酶吸附作用研究的不足,导致马铃薯渣综合利用技术在预处理方式选择、酶解过程调控和酶法综合利用技术开发等方面缺乏系统指导和理论支撑,使我国薯类资源加工废弃物综合利用技术的发展受到了一定的限制。因此,本论文针对以马铃薯渣为代表的薯类生物质资源的组成与结构对纤维素酶吸附规律的影响展开系统研究,获取马铃薯渣中纤维素的理化性质和酶解特性信息,并分析其他非纤维素组分对酶有效吸附和作用于底物的抑制作用,以实现可应用于同类生物质资源高效综合利用过程中底物预处理和酶法转化路线的有效设计。主要研究内容总结如下:（1）通过氢氧化钠结合亚硫酸钠处理获得了纯度大于80%（m/m）的马铃薯渣纤维素,并对其理化性质和酶解特性进行分析。结果表明,随着非纤维素组分的脱除,样品的酶解效率显著提升,48 h时马铃薯渣纤维素的酶解效率分别比脱淀粉薯渣和碱处理薯渣提高了29.33%和18.94%。相比于常规来源的玉米秸秆纤维素,马铃薯渣纤维素在48 h时的酶解效率略有提高,但其在酶解初始阶段的效率更高,处理8 h可降解50%（m/m）以上的底物,降解效率提高了25.90%。对酶吸附底物的研究表明,不同样品对酶的吸附均可以较好的拟合Langmuir等温吸附模型,为典型的单分子层可逆吸附,马铃薯渣纤维素具有最高的最大纤维素酶吸附能力、吸附常数和结合能力。对不同样品理化性质的研究表明,更为疏松和多孔的结构、更低的结晶度和更大的比表面积是马铃薯渣纤维素具有较强纤维素酶吸附能力和较高酶解效率的主要原因。（2）利用果胶酶处理马铃薯渣,发现果胶酶处理可以显著降低果胶组分的含量,提高纤维素酶作用于马铃薯渣底物的效率,5.0 U/g的果胶酶添加量即可实现较好的处理效果,12 h和48 h的酶解效率分别比对照提高了30.68%和23.35%。对不同酶解程度样品的理化性质研究表明,果胶酶处理可以使底物呈现更为明显的层状分布结构,显著提高了底物的疏松度和比表面积,进而增强了底物对酶的吸附能力,5.0 U/g果胶酶处理样品的比表面积和吸附能力比对照分别提高了47.16%和21.15%。利用微量热泳动、激光共聚焦拉曼成像等现代分析手段研究果胶组分限制纤维素酶有效作用于底物的机理。结果表明,溶解于体系中的果胶对纤维素酶没有显著的酶活抑制和吸附作用,不溶性的果胶对纤维素酶具有一定的无效吸附作用,附着在纤维素表面的果胶则对酶作用于底物具有较为明显的物理屏障作用。通过较低用量的果胶酶处理,可以高效的降解体系中的不溶性果胶和附着在底物表面的果胶,减轻无效吸附和物理屏障作用,并通过酶在纤维素链段上富集后的推动和剥离效果使零星分布的果胶脱落,进而实现较高的底物酶解效率。（3）基于马铃薯渣中纤维素易被酶解和果胶脱除可以显著提高酶作用效率的特性,分别采用纤维素酶、果胶酶和复合酶制备马铃薯渣可溶性膳食纤维（SDF）产品,建立和优化了高效的SDF制备工艺流程。结果表明,果胶酶辅助纤维素酶处理马铃薯渣可以高效率的制备马铃薯渣SDF产品,在较低的果胶酶用量下（2.5 U/g）,SDF得率可达41.56%（m/m）,相比纤维素酶单酶处理提高了28%以上,也明显高于以麦麸、玉米芯、豆渣等为原料的制备技术,且显著降低了滤液的黏度,有助于提高过滤及后继操作的效率。对不同酶法处理SDF和市售SDF产品的理化性质和功能特性的比较研究表明,马铃薯渣SDF的主要成分是β-葡聚糖和可溶性的果胶及其水解产物,溶解性较好,与市售SDF产品相比有更大的相对分子质量、更高的体系黏度和更优的功能特性。3种SDF中,得率最高的复合酶处理制备的SDF具有最好的自由基清除能力,其葡萄糖延迟扩散能力、α-淀粉酶抑制能力和胆酸钠吸附能力略低于纤维素酶单一处理的SDF,胰脂肪酶抑制能力略低于果胶酶单一处理的SDF,这主要是由于样品不同组分组成和酶解程度所导致的黏度和基团暴露程度的差别所导致。（4）以复合酶法制备马铃薯渣SDF的不溶性残渣为研究对象,研究酶法处理和后继物理处理对底物结构破坏作用的影响,并评价应用于Pb²⁺和Cr⁶⁺吸附的效果。结果表明,经酶法处理和机械破碎处理的马铃薯渣酶解残余物的粒径与原马铃薯渣相比显著降低,结构变得更为松散和多孔,比表面积显著提高;高速剪切处理相比高压均质处理可以更好的破碎韧性较强的残余半纤维素和木质素等组分,更有利于目标产品结构的破坏和粒径的降低,其中位粒径为58.4μm,比原马铃薯渣降低了58.9%,比表面积为8.14m²/g,比原马铃薯渣提高了229.55%。对吸附条件的研究表明,所制备的吸附剂在pH5.5、30℃的条件下对Pb²⁺具有最强的吸附能力,在pH4.5、30℃的条件下对Cr⁶⁺具有最强的吸附能力,这主要是由于H⁺离子的竞争性吸附能力和不同的金属离子在不同pH条件下生成的水合物所导致。Langmuir等温吸附模型可以较好的拟合Pb²⁺和Cr⁶⁺的吸附行为,最大吸附量分别为14.69 mg/g和8.28 mg/g。综合上述基础理论和应用研究,本论文围绕底物对纤维素酶的吸附这一起始和决定性步骤,剖析了马铃薯渣中纤维素的酶法利用特性,阐明了果胶酶影响纤维素酶对底物有效降解的作用机制;并基于这一特性和规律,开发了高效水解马铃薯渣制备可溶性SDF和利用不溶性残渣制备重金属离子吸附剂的酶法综合利用策略,实现了对马铃薯渣的高效整体综合利用,可以为以同类农产品废弃物资源为核心的酶法综合利用路线的有效设计提供技术支持和理论支撑。