农作物秸秆等木质纤维素中的纤维素和半纤维素可以通过预处理和酶解转化成糖类化合物,再通过生物法或化学法制备生物燃料和其他化学品,但目前仍然存在酶解效率偏低和酶解成本偏高的技术瓶颈问题。在木质纤维素酶解体系中添加具有最高临界溶解温度（Upper Critical Solution Temperature,UCST）的甜菜碱类化合物,酶解结束后通过过滤或离心去除酶解木质素,然后将酶解液降至常温,利用其温度响应性能回收纤维素酶,并将回收酶直接用于新一轮酶解实现纤维素酶的循环再利用。首先,为了降低酶回收过程的能耗、提高酶回收温度,利用疏水碳链较长的十八烷基磺丙基甜菜碱在常温下回收纤维素酶;然后,为了进一步缩短酶回收时间、减少助剂用量,合成不同分子量的磺酸甜菜碱聚合物（PSPE）,在常温下通过温度响应回收纤维素酶;最后,为了充分利用木质素和纤维素酶之间的强相互作用进一步提高酶回收性能,在酶解木质素上接枝甜菜碱片段合成具有UCST响应的木质素两性离子表面活性剂,包括木质素基磺基甜菜碱和木质素基磷酸酯甜菜碱,并利用其温度响应性能在常温下高效回收纤维素酶。主要研究成果如下:（1）十六烷基磺丙基甜菜碱的UCST响应温度比较低,要降温至0℃下才能有效回收纤维素酶。研究发现,增长疏水碳链、提高疏水性可提高甜菜碱的UCST响应温度,十八烷基磺丙基甜菜碱的UCST响应温度为25℃。在玉米芯残渣酶解体系中添加1倍的十八烷基磺丙基甜菜碱（与纤维素酶的质量比）,酶解后降至25℃,沉淀12 h可回收50%的纤维素酶。采用耗散型石英晶体微天平研究了p H值、离子强度、吸附温度和尿素等因素对纤维素酶在十八烷基磺丙基甜菜碱薄膜上吸附的影响规律,发现十八烷基磺丙基甜菜碱主要通过疏水共沉淀回收纤维素酶。（2）为了缩短酶回收时间并减少助剂用量,以磺酸甜菜碱N,N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）丙磺酸铵为单体,采用水溶液自由基聚合法合成不同分子量的PSPE。研究发现,通过增大PSPE分子量、可显著提高其疏水性,在相同酶回收率的情况下可有效减少助剂的用量,酶回收时间可从12 h缩短至3 h。在玉米芯残渣酶解体系中只需添加0.4倍的PSPE-3（Mw=355.1 k Da）,酶解后降温至25℃,沉淀3 h可回收50%的纤维素酶。通过研究p H值、离子强度、分子量、吸附温度和尿素等因素对纤维素酶在PSPE薄膜上吸附的影响规律,发现PSPE也主要通过疏水共沉淀回收纤维素酶。（3）为了进一步提高酶回收性能,充分利用木质素与纤维素酶之间存在的静电、氢键和疏水作用及其p H响应性能,在酶解木质素上接枝磺酸甜菜碱片段合成具有p H-UCST响应的木质素基磺基甜菜碱。研究发现,利用其UCST和p H响应性能,能在常温下高效回收纤维素酶。在玉米芯残渣酶解体系中（p H 5.0,50℃）添加3.0 g/L的木质素基磺基甜菜碱,酶解结束后将p H值调低至4.0并降温至25℃,可回收70%的纤维素酶,显著高于十八烷基磺丙基甜菜碱和PSPE。（4）在酶解木质素上接枝磷酸酯甜菜碱片段合成木质素基磷酸酯甜菜碱（LPB）,研究发现LPB不仅具有灵敏的p H响应和一定UCST响应,还可显著提高木质纤维素的酶解效率。并且随着接枝率的提高,LPB对木质纤维素酶解的强化作用也更加显著。通过电泳研究了LPB对纤维素酶在木质素薄膜上吸附的影响规律,发现其显著降低了纤维素酶在木质素上的无效吸附。同时利用LPB的UCST和p H响应性可实现常温下回收纤维素酶。在玉米芯残渣酶解体系中添加3.0 g/L的LPB,底物酶解效率可由69.6%提高到85.0%,酶解结束后将p H值调低至4.0并降温至25℃,可回收50%的纤维素酶。通过增长磺基甜菜碱的疏水碳链可提高其UCST响应温度,利用十八烷基磺丙基甜菜碱实现了在常温下回收纤维素酶;通过合成高分子量的磺酸甜菜碱聚合物提高了助剂与纤维素酶的结合力,缩短了酶回收时间、并减少了助剂用量;合成木质素基磺基甜菜碱和木质素基磷酸酯甜菜碱等木质素两性离子表面活性剂,利用木质素与纤维素酶之间的强相互作用及其p H响应性能,进一步提高纤维素酶的回收率和强化木质纤维素的酶解。通过回收、循环利用纤维素酶,可以有效降低酶解成本,推动木质纤维素生物炼制的产业化进程。