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煤、石油、天然气等不可再生能源面临日益严重的危机,可再生的生物质能源的开发颇受关注。其中通过生物转化过程利用植物纤维原料生产燃料乙醇,可以补充或部分替代不可再生资源,缓解能源紧缺的危机,减少二氧化排放量,定程度上减轻温室效应。木质纤维素原料是世界上来源广泛、价格低廉、数量庞大的可再生资源,以木质纤维素为原料的第二代乙醇避免了第一代乙醇以粮食为原料导致的与人争粮的粮食安全问题,日益成为当今世界的研究热点。纤维素乙醇生产的关键是首先将木质纤维素通过酶解生成可发酵的糖,而预处理是其中关键的一个步骤。通过预处理,可以有效地破坏生物质抗降解屏障,提高纤维素的酶解性能。但预处理改善木质纤维素原料酶解性能的作用机制复杂,本论文试图从纤维形态学和生物结构角度,解析不同预处理方法对不同纤维素原料酶解性能的影响机制。选取玉米秸秆和杨木作为原料,分别进行水热法、稀碱法和稀碱法、酸性亚硫酸盐法预处理,然后进行筛分,按照目数从小到大筛分组分记为R1, R2, R3, R4, R5。对不同筛分分别用纤维素酶进行酶解。研究了不同预处理方法对不同原料的纤维化学成分和形态学特征的影响,以及不同筛分的纤维素酶水解性能的规律,进而研究了纤维原料和预处理后物料细胞壁在酶解过程中的变化规律。主要结果如下：(1)就化学组成变化而言,NaOH预处理玉米秸秆后中的细小组分含量较水热预处理的高,Na2SO3-H2SO4预处理杨木纤维细小组分含量较NaOH-AQ预处理的高。NaOH-AQ预处理在降解较少纤维素和半纤维素的情况下,对木素的降解效果优于Na2SO3-H2SO4.不论是玉米秸秆还是杨木,按照筛分R1, R2, R3, R4,R5的次序,半纤维素含量逐渐增加,木质素含量依次降低。纤维素含量变化随不同原料和不同预处理方法的差异,呈现出不同的规律,其中玉米秸秆中纤维素的含量逐渐升高,杨木纤维素含量先升高再降低；NaOH-AQ预处理后杨木的R3组分的纤维素含量最高,而Na2SO3-H2SO4预处理后杨木不同筛分中,纤维素含量最高的是R4组分。一般而言,长纤维组分中抽出物含量相对较高,灰分含量相对较低。(2)从纤维形态学特征变化的角度,各筛分按照R1, R2, R3, R4, R5的顺序,纤维平均长度、平均宽度、长宽比、纤维粗度逐渐减小；细小纤维含量先减小后增大,在R3处取最小值。水热预处理各筛分的平均卷曲指数、扭结角和扭结数都高于NaOH预处理玉米秸秆的相应组分。Na2SO3-H2SO4预处理后筛分的平均卷曲指数、扭结角和扭结数都比NaOH-AQ相应筛分的高。这可能与纤维中半纤维素的含量有关。水热预处理和NaOH预处理玉米秸秆筛分的纤维细胞平均长度和平均宽度按照R1, R2, R3, R4, R5的顺序依次降低,纤维细胞长宽比先增大后减小,其中R2最大。NaOH-AQ预处理和Na2SO3-H2SO4预处理杨木各筛分的纤维细胞平均长度、长宽比按照R1, R2, R3, R4, R5的顺序依次降低,平均宽度相差较小。NaOH-AQ预处理杨木各筛分纤维细胞的腔径都比Na2SO3-H2SO4预处理杨木各筛分纤维细胞的腔径小。(3)就纤维素酶解性能而言,玉米秸秆经过水热法和NaOH法预处理以及杨木经过NaOH-AQ预处理和Na2SO3-H2SO4预处理后,纤维素转化率依次是R5> R4>R3>R2>R1。各筛分的葡萄糖质量浓度和纤维素转化率曲线走势相一致,开始变化较大,后期逐渐趋于平稳。(4)通过观察纤维细胞壁在预处理和酶解过程中的变化,发现：按照R1, R2, R3, R4, R5的顺序,预处理后,纤维表面剥离程度明显增大,纤维束中纤维细胞的数量依次降低。预处理过程中薄壁细胞比厚壁细胞更容易受到破坏和降解。玉米叶原料、预处理后的玉米秸秆和杨木纤维细胞在酶解2h后,纤维细胞壁就有明显变化,而玉米秆原料和杨木原料在酶解8h,纤维细胞壁才有变化。