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本论文以麦草制浆废弃物“麦糠”为研究对象,深入分析麦糠中纤维素制备可发酵性糖所面临的预处理技术难题,提出利用麦糠灰分中天然表面活性剂——腐殖酸作为促进剂来提高其水热预处理效率,揭示腐殖酸在水热预处理过程中促进木质素溶解机制,探究腐殖酸在麦糠纤维素酶水解过程的影响。最终,基于高灰分麦糠为生物炼制的原料,腐殖酸为预处理添加剂,构建了高效的水热预处理优化技术,实现从麦糠中高效生产低聚木糖和可发酵性糖策略。主要研究结论如下:（1）水热预处理有效促进麦草和麦糠中半纤维素和木质素组分脱除,其中半纤维素脱除率分别从38.26%、33.59%（160 oC,20 min）增加至99.99%、80.60%（200 oC,60min）;木质素脱除率分别从13.87%、9.61%增加至47.62%、38.59%。当以预处理液中低聚木糖含量为评价指标时,麦草和麦糠的最佳水热预处理条件分别为180 oC、60 min和180oC、40 min,此时50 g麦草和麦糠预处理液中低聚木糖的含量分别为9.53 g/L和7.43 g/L。木质素结构分析表明,麦草和麦糠中木质素在水热预处理过程中同时发生连接键断裂、结构单元解聚和缩聚反应,其中β-O-4连接键裂解较为明显。经过水热预处理后,空间物理屏障结构被显著破坏,促使麦草和麦糠的酶水解效率分别从11.64%、10.63%提高至80.82%、65.77%。（2）针对水热预处理麦糠表面残留大量木质素影响其纤维素酶水解效率的问题,提出利用麦糠灰分中天然表面活性剂腐殖酸作为水热预处理添加剂。研究发现,在麦糠水热预处理中添加0～30 g/L腐殖酸,可以有效地促进麦糠木质素脱除率从16.62%提高至35.56%。然而,腐殖酸也会对水热预处理反应介质产生缓冲作用,导致木聚糖脱除率从80.53%下降至68.70%。腐殖酸在水热预处理过程中的双刃效果,引起麦糠酶水解效率呈现先增加后下降趋势,当腐殖酸添加量为10 g/L时,预处理麦糠纤维素酶水解效率达到最大值（81.79%）,而继续添加腐殖酸至30 g/L又会导致纤维素酶水解效率降低至78.24%。此外,结构分析表明,预处理过程中添加腐殖酸对麦糠中木质素分子量、官能团含量、连接键和结构单元比例等结构特征并未产生显著影响。（3）为进一步探究腐殖酸在水热预处理过程中促进木质素脱除的机理,将腐殖酸溶液与酶解木质素进行模拟水热预处理实验。结果表明,随着腐殖酸浓度从0 g/L增加至20g/L,木质素的溶解量从107.12 mg/g增加至166.45 mg/g,表明腐殖酸具有促进木质素溶解的能力。对溶解的木质素结构进行解析,发现溶于腐殖酸溶液中的木质素化学结构并未产生变化。此外,对腐殖酸进行磺化反应和酯化反应而获得不同亲疏水性的腐殖酸,验证腐殖酸疏水性的差异对木质素溶解的影响,结果发现溶液中木质素溶解量随着腐殖酸疏水性的增强而显著提高,由122.31 mg/g增加至168.82 mg/g,表明腐殖酸主要是以疏水作用与木质素结合,提高木质素亲水性,从而增强木质素在水相中的溶解性。（4）为探究腐殖酸辅助水热预处理麦糠中残留的腐殖酸是否影响纤维素酶水解,采用10 g/L腐殖酸辅助麦糠水热预处理,并将未洗涤和洗涤的预处理麦糠进行纤维素酶水解。结果发现,经洗涤的预处理麦糠酶水解效率从未洗涤麦糠的66.14%提高至81.97%,表明预处理麦糠表面残留的腐殖酸不利于纤维素酶水解。通过测定腐殖酸和纤维素酶混合溶液中纤维素酶活性和纤维素酶蛋白含量,发现当腐殖酸浓度从0 g/L增加至2.5 g/L时,纤维素酶的滤纸酶活比例从100%下降至63.75%,游离酶蛋白浓度从442.64 mg/L降低至65.92mg/L。这些结果说明腐殖酸对纤维素酶活性具有抑制作用,同时也会吸附纤维素酶。此外,提出利用不同金属盐络合腐殖酸以破解腐殖酸对酶活的抑制作用。结果发现,更高价态的Fe3+可以使腐殖酸溶液中纤维素酶酶活比例从63.75%提高至98.40%。在未洗涤的腐殖酸预处理麦糠纤维素酶水解过程中添加10 mmol/L FeCl3,麦糠酶水解效率显著地从66.14%提高至77.34%,说明FeCl3可有效地提高含有腐殖酸残留的预处理麦糠酶水解性能。（5）基于腐殖酸在水热预处理过程中表现出优越的脱木质素作用,构建了以高灰分麦糠为原料、10 g/L腐殖酸和20 mmol/L FeCl3为预处理添加剂的水热预处理优化技术。研究发现,该优化技术能有效脱除麦糠中木聚糖和木质素,木聚糖和木质素脱除率分别高达72.91%和38.78%,预处理麦糠的纤维素酶水解效率也因此而被提高至82.71%。对预处理麦糠进行同步糖化发酵,结果发现腐殖酸和FeCl3协同辅助水热预处理麦糠的乙醇生产速率、乙醇产量最大（4.82 g/L）,比常规水热预处理麦糠发酵生产乙醇浓度（2.78 g/L）提高了73.38%。物料衡算表明,当100 g麦糠经水热预处理和酶水解,可获得0.8 g木糖、3.1g低聚木糖和11.8 g葡萄糖;经同步糖化发酵可以获得2.8 g乙醇。当100 g麦糠经过腐殖酸和FeCl3协同辅助水热预处理和酶水解时,可获得1.4 g木糖、7.4 g低聚木糖和21.2 g葡萄糖;经同步糖化发酵可获得4.7 g乙醇。