随着全球工业文明的迅猛发展,对能源的需求日益增加。化石燃料的过度使用也造成了严重的能源和环境危机,开发利用可再生清洁能源成为研究热点。由于木质纤维原料具有可再生、廉价环保等优点引起了越来越多的关注。但是,木质纤维原料强大的天然抗降解结构,使其含有的碳水化合物不能高效地转化和利用。所以,木质纤维原料预处理技术就成为木质纤维原料的转化利用过程中十分重要的一环。但常用的预处理技术存在能耗高、过程不清洁、用水量大以及木质素难以高值化利用等问题。因此针对秸秆类木质素纤维原料的特点,开发清洁高效的预处理技术对改善木质纤维原料转化和利用效率(特别是提高下游糖化效率)极其重要。本文采用研究较少的乙醇氨水预处理方式来处理麦秆,系统研究了关键预处理工艺参数对麦秆酶水解糖化效果和预处理后麦秆物理化学结构的变化,同时研究了利用乙醇氨水预处理分离的木质素来制备亚微米木质素球形颗粒,为木质素的高值化利用提供了一种解决方案。通过研究发现,乙醇氨水预处理较优的预处理条件是:反应温度170℃、反应时间2h、预处理体系中乙醇浓度55%(v/v)、氨水用量60%(基于绝干麦秆原料的质量)、体系的液固比为8。在此预处理条件下,77%的木质素和90%的抽出物可以被高效脱除,预处理后麦秆中的纤维素和半纤维素的酶水解转化率都可超过90%,而最终的总糖得率可达81.7%,这是常规乙醇有机溶剂预处理效果的2.25倍。这是因为乙醇氨水预处理可以使底物纤维润涨,高效脱除木质素和抽出物的同时显著增加底物的孔隙率和比表面积,部分降低纤维素的结晶度,从而显著增加了底物对酶的可及性,大大增加了糖化效率。且实验发现,乙醇氨水预处理后的底物不用水洗,其糖化效率没有明显降低,这有利于节约水的用量。另一方面,预处理后乙醇和氨水都易于回收和回用。实验结果表明乙醇的回收率可达93.7%,而氨水的回收率为85.7%。乙醇和氨水的回收和回用可以确保整个预处理过程的清洁,并可降低预处理成本。此外,由于乙醇氨水预处理过程没有金属盐的引入,分离出的木质素纯度较高。本工作对分离出的木质素进行乙酰化后制备得到平均直径为161.2nm的亚微米木质素颗粒,颗粒表面光滑分布均匀,且具有空心结构,有望用于药物/活性物质缓释等利用。木质素高附加值的利用也可以显著增加整个预处理过程的经济可行性。综上所述,乙醇氨水预处理是一种清洁高效的预处理方式,可以显著改善下游糖化的同时实现木质素的高附加值利用。所以,乙醇氨水预处理具有很好的未来放大生产和实际应用的潜力。