随着全球化石资源的消耗，采用生物精炼取代化石精炼，满足人类日益增长的能源和化学品需求已经成为必然的趋势。本文选用制糖工业的副产物蔗渣为原料，从磺化木质素、转化半纤维素和分步转化半纤维素木质素三个不同角度，系统的研究了弱碱性亚硫酸盐预处理、高温液态水预处理、甲酸催化的高温液态水预处理和高温液态水/醇解木质素预处理的工艺条件，并对各个预处理酶解过程中蔗渣样品的组分、官能团、结晶度和纤维表面形貌的变化进行了研究。弱碱性亚硫酸盐预处理后蔗渣的最佳工艺的条件为：NaOH用量1.5%，Na2SO3用量10%，温度160℃，时间1h。此时，酶解时还原糖转化率可达61.13%。整个预处理酶解过程中，蔗渣样品的结晶度先增大后减小，预处理后的蔗渣样品中部分木质素被磺化，纤维表现许多微孔，比表面积增大，提高了酶解可及性。高温液态水预处理蔗渣的最优工艺条件为180℃，底物浓度10%，保温时间20min，此时水解液中木糖转化率为75.79%，酶解时葡萄糖转化率为78.2%。水解液中，低聚木糖和游离木糖分别占总木糖的79.40%和20.60%，而糠醛和羟甲基糠醛浓度很低，对于发酵无抑制作用。整个预处理酶解过程中，蔗渣样品的结晶度先增大后减小，预处理后蔗渣样品半纤维素特性峰消失，大量的细小纤维暴露出来，比表面积增加，增强了与酶的可及性，同时纤维表面沉积有许多颗粒状的木质素；而酶解后，蔗渣样品的纤维结构被严重破坏。甲酸催化的高温液态水预处理蔗渣的最佳工艺条件为：温度180℃、保温时间5min、底物浓度10%、甲酸浓度0.02%，此时预处理水解液中木糖转化转化率为75.16%，酶解时葡萄糖转化率达到60.74%。水解液中，低聚木糖和游离木糖分别占总木糖的60.53%和29.47%，生成糠醛和羟甲基糠醛的浓度很低，对于发酵无抑制作用。整个预处理酶解过程中，蔗渣样品的结晶度逐步下降，预处理后蔗渣样品半纤维素1735cm-1特征峰完全消失，纤维表面大量的细小纤维暴露出来，比表面积增大，增强了与酶的可及性。高温液态水/醇解木质素预处理的研究表明过度的降解木质素反而会阻碍酶解糖化。醇解段的最优条件为温度195℃、乙醇浓度65%和保温时间30min，此时虽然木质素降解率仅有52.17%，但酶解时葡萄糖转化率高达48.02%。整个预处理酶解过程中，蔗渣样品的结晶度先增加后减小，预处理后蔗渣样品半纤维素1735cm-1特征峰完全消失，且有愈创木基结构的木质素被降解，纤维内部的细小纤维也曝露出来，增大了纤维的比面积。四种预处理方法各有其特点。弱碱性亚硫酸盐预处理主要通过磺化木质素提高其酶解可及性。而纯水和甲酸催化的高温液态水预处理则避免了后续酶解过程中木糖和葡萄糖相互混杂难以分离的缺点。相对而言高温液态水预处理单糖整体利用效率更高，更有优势。高温液态水/醇解木质素预处理酶解效果有一定的提升，而且其分离的乙醇木质素纯度高，活性基团多，且易于改性，仍然有一定的前景。