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利用储量丰富、可再生的木质纤维素类生物质通过生物炼制生产燃料和化学品以代替化石能源,被认为是缓解能源危机的有效途径。农业及林业废弃物是廉价的木质纤维素资源。在利用废弃玉米芯生产糠醛和木糖等产品的过程中产生了大量的水解残渣（玉米芯残渣）。为了提高玉米芯的综合利用效果,工业上利用碱法对玉米芯残渣中木质素进行提取,提取木质素后的残渣进行酶解发酵生产燃料乙醇。但这个工艺存在以下缺点:（1）由于木质素碱溶液需进行酸析将其沉淀提纯,这不仅增加了工艺的成本,而且产生的酸性废液难处理,导致碱木质素价格大幅增加;（2）纤维素会部分降解,降解后的二糖或者单糖难以回收,导致纤维素的利用率降低。本文针对以上缺点以及玉米芯残渣的特性,使用碱性亚硫酸盐预处理代替碱法预处理,在保证预处理底物酶解效率保持在高水平的情况下,提高纤维素利用率,同时得到应用价值高的木质素磺酸钠溶液,对改进现有的玉米芯综合利用途径具有重要的意义。采用控制变量法,对玉米芯残渣碱性亚硫酸盐预处理的条件进行优化。优化得到的预处理工艺为:预处理温度为160℃,亚硫酸钠用量为10%（w/w）,氢氧化钠用量为5%（w/w）,液固比为6mL/g。在此工艺条件下进行预处理,可以去除玉米芯残渣中86.1%的木质素,纤维素的保留率为82.4%。预处理后底物72h酶解（pH=5.5,酶载量为5 FPU/gglucan）效率可达到85.1%。同时,预处理液中木质素磺酸钠的收率达到31.5 g/100g-CCR,其纯度达到75%。在玉米芯残渣碱性亚硫酸盐预处理中,氢氧化钠的加入提高了原料中木质素的去除率,但同时增加了纤维素的损失量;亚硫酸钠有利于预处理后玉米芯残渣中纤维素的保留,但其对木质素去除的能力较弱;氢氧化钠对预处理后底物酶解效率及预处理液中木质素磺酸钠收率的影响大于亚硫酸钠的影响。建立了玉米芯残渣碱性亚硫酸盐预处理的经验预测数学模型。通过分析和大量实验数据的拟合,定义了一个准确预测预处理后玉米芯残渣中木质素含量的参数--木质素因子LF（Lignin Factor）,建立了玉米芯残渣碱性亚硫酸盐预处理中脱木质素反应动力学经验公式。利用木质素因子LF预测预处理后的玉米芯残渣中木质素的含量与实验值吻合度高。还定义了一个与底物中磺酸基团含量相关的磺化度因子SF（Sulfonated degree Factor）,与木质素因子LF组成综合水解因子OF（Overall Factor）。通过大量实验数据的拟合,建立了综合水解因子OF与预处理后底物酶解效率间的函数关系式:SED=SEDMax-?SEDMax×e-OF/τ,OF=LF+θSF,其中θ、τ为常数,由预处理的底物性质决定。利用此关系式可以对预处理后玉米芯残渣的酶解效率进行预测,经验证,预测值与实验值相差在±10%以内。最后还建立了木质素因子LF与预处理液木质素磺酸钠收率的函数关系式,对玉米芯残渣碱性亚硫酸盐预处理条件的选择提供了一定的参考价值。