纤维素是地球上最丰富的多糖资源,以植物纤维为原料开发可再生的产品已经成为全球研究热点。纤维素微纤丝(CMF)作为一种新型纳米纤维素材料,具有优异力学性能、透光性以及阻隔性,但目前CMF还不能成功实现商业化,主要原因是将纤维解离成CMF的机械能耗太高,而酶预处理纤维,有助于CMF的解离,可降低CMF的解离能耗。虽然国内外对酶水解纤维已有大量研究,但对酶预处理制备CMF的研究还存在一定的局限性。本课题重点研究纤维素酶水解纤维细胞壁局部化学的变化。采用复合、内切和外切纤维素酶水解漂白针叶木纤维,通过纤维细胞壁的分离,分别研究不同壁层的形态参数、聚糖组分和纤维素聚合度,加强对酶预处理机理的深入研究,以优化酶预处理工艺,并为酶预处理技术在CMF制备中的实际应用提供一定理论基础,促进CMF制备技术的进一步突破和工业化应用进程。通过超声波技术和动态滤水仪(DDJ)的筛分作用来分离纤维细胞壁。首先使用超声处理60min,可使纤维发生明显的“起皮”、“剥皮”现象,初生壁(P层)和次生壁外层(S1)层被剥开,再利用DDJ的筛分作用可将P层和S1层剥离纤维表面。纤维形态分析表明,超声处理不会切断纤维,经DDJ筛分后的纤维长度基本不变,但由于P层和S1层的剥离,纤维宽度比原来减小了0.4μm；聚合度分析和红外光谱分析也表明,超声处理并没有切断纤维,且处理后的纤维没有产生新的官能团。建立了高效液相色谱(HPLC)分析单糖的方法。选用了分离工艺较简单的Sugar Pak-I糖分析柱在Waters 1525高效液相色谱仪上进行糖的分离,分离条件为：柱温：90℃；流动相：超纯水；流速：0.5mL/min；进样量：20μL;在此测定条件下,实现了葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖五种标准糖较好的分离；绘制了五种标准糖的标准曲线,五种糖均呈现良好的线性关系,且其重现性良好,各糖变异系数均小于3 %,满足仪器测定要求。采用光学显微镜对酶水解后的纤维进行形态分析,结果表明,三种纤维素酶均可以切断纤维,且纤维发生了多次断裂；三种酶作用下,漂白针叶木纤维和细胞壁分离样品中长纤维组分的平均长度逐渐变短,而从纤维表面剥离下来的细小组分的长度变化不明显。扫描电镜(SEM)分析表明,内切纤维素酶不像复合纤维素酶和外切纤维素酶可以使纤维发生明显的“起皮”、“剥皮”现象,它对纤维的主要作用是切断。纤维形态参数分析表明,三种酶作用后,纤维的数均长度、重均长度均逐渐减小,在复合、内切和外切酶酶用量均达到最大时,数均长度的下降率分别为86.3%、76.62%和86.85%；纤维卷曲率和扭结纤维含量与纤维平均长度变化一致,也呈下降趋势；平均宽度则先减小后增大；在复合和内切酶作用下,细小纤维含量先减小后增大,外切酶作用下,细小纤维含量逐渐增大。细胞壁分离样品中,长纤维组分的平均长度逐渐减小,平均宽度先减小后增大,细小纤维含量逐渐增大；从纤维表面剥离下来的细小组分的平均长度也呈下降趋势,但下降幅度较小；在此长度条件下测定的平均宽度和细小纤维含量均偏大,变化幅度较小。对酶水解后的纤维,进行细胞壁分离,再经酸完全水解后测定其不同壁层的聚糖组分。高效液相色谱分析表明：漂白针叶木纤维水解后主要含有葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖五种单糖,其中葡萄糖含量占80%以上。在三种酶作用下,漂白针叶木纤维中葡萄糖含量均呈先增大后减小的趋势,而其余四种糖则先减小后增大。三种酶作用下,细胞壁分离样品中,长纤维组分中葡萄糖含量高于细小组分,但木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖低于细小组分,因此,细胞壁外层中含有较多半纤维素,酶对其水解更快。聚合度分析显示,随着酶用量的增大,纤维素平均聚合度逐渐下降,且在反应的初始阶段,聚合度下降较快,尤其是细胞壁分离样品中细小组分的纤维素聚合度,但随着反应的进行,纤维素无定形区被水解,聚合度下降逐渐变缓。局部化学分析显示,复合酶和外切酶对纤维的水解更强烈。