人们目前对植物纤维原料的利用率仅有2%,这是由于植物细胞壁存在天然抗降解屏障,使生物质组分难以被高效地利用。因此,需要采用高效的预处理技术来降低生物质的天然抗降解屏障,实现植物纤维原料的有效利用。本论文选取生长快、适应性强的桉木为原料,采用水热和碱协同预处理技术对桉木进行处理,并对预处理过程中木质素和半纤维素组分的结构变化进行了研究。同时结合共聚焦拉曼显微镜和扫描电子显微镜揭示了协同预处理过程中桉木细胞壁中木质素和多糖的局部化学的变化、细胞壁表面形态变化。(1)木质素结构的研究结果表明:协同预处理在一定程度上破坏了木质素和半纤维素之间的化学键。随着预处理温度的升高,β-O-4’、β-β,以及β-5’键的含量逐渐减少,并且在协同预处理过程中β-O-4’键的断裂反应和再聚合反应同时发生。磷谱分析数据显示随着水热预处理温度的升高脂肪族羟基的含量减少而总的酚羟基的含量先升高再降低。(2)半纤维素结构的研究结果表明:协同预处理在一定程度上破坏了半纤维素和木质素之间的化学键,能够溶解更多的半纤维素。水热预处理得到的滤液中主要包括单糖、低聚木糖和抑制物。当预处理温度比较低(0-170℃)的时候,半纤维素H0和H170的主链是(1→4)-β-D-木聚糖,支链是连接在O-2上的4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸基,并且还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖。(3)采用共聚焦拉曼显微镜和扫描电子显微镜解译了水热-碱联合预处理过程中木质素和多糖的分布的变化以及桉木细胞壁表面形态变化。研究发现,在协同预处理过程中细胞壁发生破裂并且随着水热预处理温度的升高破裂程度逐渐加大。木质素共聚焦拉曼光谱数据显示在预处理过程中木质素在次生壁区域的溶解速率比在细胞角隅区域的快。半纤维素共聚焦拉曼光谱数据表明半纤维素在不同形态学区域的溶出规律不同并且半纤维素主要从次生壁溶出。