生物质资源综合利用是全世界研究的热点。论文以典型生物质原料秸秆和药用植物(葛根、杜仲叶)为代表,比较汽爆与等离子体预处理对抗降解屏障破除、药用活性成分提取及酶解过程的影响,并解析其作用机制;在此基础上,构建秸秆和葛根乙醇及综合利用炼制模式,同时验证其可行性。论文取得的主要研究结果如下：(1)将汽爆处理的生物质原料从秸秆拓展到药用植物：控制汽爆参数,选择性提高半纤维素降解率,降低水洗液抑制物浓度,建立玉米秸秆的选择性汽爆拆分处理工艺。研究了低强度(0.4-1.0 MPa,2-4 min)汽爆处理新鲜葛根代替30-120min蒸煮糊化的过程,提出了淀粉质原料的汽爆糊化处理工艺。发明了空气耦合蒸汽汽爆处理杜仲叶提取绿原酸工艺,低温、快速汽爆破壁使杜仲叶疏松多孔,绿原酸的提取得率和表观提取速率常数(K)分别为未处理物料的1.62倍和5.23倍,提取平衡时间从120 min降低为15 min。而且空气蒸汽耦合的低温效应使绿原酸的物理化学结构和药用活性不受破坏。(2)研究了常温常压介质阻挡等离子体预处理对抗降解屏障破除、药用活性成分提取及酶解过程的影响,并与汽爆处理进行比较。等离子体处理后,绿原酸提取率和玉米秸秆表皮渗透率较未处理物料分别提高14.27%和30.12%,低于汽爆处理物料绿原酸提取率和玉米秸秆渗透率的增加率(62.49%和43.16倍)：但等离子体因其独特的高能活性粒子,可完成汽爆处理不能进行的反应。等离子体周期作用木质纤维素酶解研究发现,随等离子体强度增加,纤维素酶液的酶活先提高后降低,等离子体功率75 W处理30 s的纤维素酶液的酶活达到最高,较未处理纤维素酶提高了14.35%。在纤维素酶用量20 FPU/g底物,酶解72 h时,以1h为周期等离子体作用于酶解体系,酶解率和酶解反应速率常数较未等离子体处理酶液分别提高了52.26%和45.71%,而达到相同酶解率所需的纤维素酶用量降低了31.52%。(3)等离子体处理的效率与等离子体环境以及物料的特性密切相关。研究了放电参数(功率、时间和气体流速等)对半纤维素和纤维素降解制糖效率的影响,确定了放电参数：放电功率100 W,H2O流量0.1 L/min,N2流量为0.5 L/min。在此条件下等离子体处理低聚糖溶液30 min,木糖得率为44.52%,而等离子体处理微晶纤维素120 min,葡萄糖得率达到45.89%。球磨处理是降低玉米秸秆颗粒度,提高等离子体反应效率的有效方式之一,球磨2h后等离子体处理20 min物料,玉米秸秆葡聚糖和木聚糖的转化率较未处理原料分别提高了41.04%和65.94%。初步解析等离子体反应机制,发现等离子体离解体系中水分子产生酸性物质,富集形成酸性质子鞘层,破坏生物质结晶区,并使糖苷键断裂。(4)研究了汽爆预处理参数、底物浓度、加酶量以及预酶解时间对玉米秸秆酶解发酵乙醇的影响,建立了汽爆玉米秸秆固相预酶解-同步糖化全糖发酵乙醇工艺。年产2万吨秸秆乙醇产业化运行时乙醇浓度达到4.15%,为理论乙醇产率的72.3%,验证了该工艺的工业化可行性。(5)研究了汽爆葛根固态同步糖化发酵乙醇以及发酵剩余物提取葛根黄酮的可行性,提出了葛根能源化清洁炼制模式。采用此炼制模式,乙醇和黄酮得率分别为9.20g/100g鲜葛根和1.87g/100g葛根,淀粉利用率达到95.0%,实现了葛根组分分级转化、清洁利用,为非粮淀粉质原料生产燃料乙醇奠定了技术基础。