秸秆类木质纤维素资源的开发利用受到各国政府和全世界科学家普遍关注。本文首先针对微波自身特性和水稻秸秆的结构特征，系统的研究了微波直接辐照和通过水的媒介作用间接辐照对秸秆结构及后继纤维素酶解的影响；利用不同的低温等离子装置比较和研究了在优化后的处理条件下秸秆的酶解效果。此外，本文对秸秆中天然无机材料的特殊功能作用进行了探索性研究，旨在开拓秸秆类木质纤维素等资源在生物材料和生物能源领域中应用的新途径。主要结果如下：　　 一、微波和低温等离子预处理秸秆的研究　　 1.以微波预处理提高秸秆糖化率为目标，利用响应曲面法和Box-Behnken design实验设计，研究了以水为媒介的微波间接处理过程中，微波辐照强度、辐照时间和底物浓度对水稻秸秆酶解糖化率的影响。在辐照强度680 W，辐照时间24 min，底物浓度75 gTS/L的优化条件下，水稻秸秆纤维素糖化率、半纤维素糖化率和总糖化率分别比对照提高了30.6％，43.3％和30.3％，表明微波预处理能够有效的提高水稻秸秆的糖化率。　　 2.利用傅里叶红外光谱、X-ray衍射和原子力显微镜研究了微波促进水稻秸秆酶解的机制。结果表明，微波预处理可以破坏水稻秸秆表面特殊的“角质-双硅层”结构和木质素·半纤维素复合体，去除部分硅和木质素。X-ray衍射图谱表明，尽管微波辐照可能会破坏水稻秸秆的无定形区，但是对于纤维素的结晶区没有明显的影响。另外微波处理后的秸秆能够明显减少酶的无效吸附，很大程度上提高纤维素酶的酶解效率，有利于降低生物酶法的成本。　　 3.不同的低温等离子装置中，介质阻挡空气放电和射频电容放电对秸秆的处理效果相当，且高于低温等离子灭菌柜的处理效果。低温等离子处理后，秸秆的纤维素糖化率和半纤维素糖化率分别比对照提高了14.4％-24.4％和13.8％-19.2％。　　 另外，通过Agilent Technologies E5071B射频网络分析仪，考察秸秆木质纤维素及其组分在300 kH-8.5 GHz微波频率范围的特异吸收响应。结果表明：在所测定的频率范围内，秸秆中各成分对微波均没有明显吸收。　　 二、秸秆中天然无机材料光活性的发现和初探　　 1.发现源于水稻秸秆中的天然无机材料具有利用自然光进行氧化还原反应的能力。从酶学的角度出发，建立了利用脱氢酶酶活考察光催化剂氧化还原能力的检测体系。通过与人工合成TiO2及其改性材料的对比，发现天然材料除了具有较强的光驱类脱氢酶活性之外，对不同光强均表现出稳定、灵敏的响应特性。此研究还未见报道。　　 2.发明了通过干燥-灼烧-煅烧工艺路线从生物质中制备天然无机材料的专利技术。基于该专利技术对来源于植物、动物及微生物资源的100多种生物质材料进行制备和分析，发现木质纤维素资源中存在的天然无机材料，普遍具有光驱类脱氢酶活性，其中以植物叶片中的活力较高。从生物质资源尤其是植物中制备的材料，在紫外光激发下可持续发出荧光，通过荧光显微镜可以清楚的观察到生物矿化物相交以后的形貌，这是现有生物矿化研究领域未曾触及的新方向，为今后的研究提供了便捷的技术手段。　　 3.通过天然无机材料和人工合成材料光催化降解染料的对比研究，发现：从木质纤维素资源中制备的天然材料具有较高的光催化活性，能够使多种活性染料在较短时间内达到较高的降解率，重要的是这些反应均是在自然光照射下驱动完成的，具有很好的研究价值和应用前景。