生物质在地球上广泛存在，资源量丰富，是一种前景十分广阔的可再生资源。然而由于植物细胞壁结构的复杂性，致使生物质化工或酶解处理仍存在诸多关键障碍。本研究以能源草等草本能源植物为原料，主要进行了三方面的研究工作:一是采用高温液态水对多种能源草进行预处理以提高纤维素酶解得率;二是分析预处理前后物料理化特性的变化及其同酶解率之间的关系;三是揭示了木质素含量在生物质抗降解屏障中的影响，为高降解效率能源草品种的选育和遗传育种提供理论依据。　　在高温液态水间歇式反应中，能源草最佳水解条件:180℃，40 min，固液比1∶20，饱和蒸汽压，在该条件下杂交狼尾草Ⅰ号、Ⅱ号和柳枝稷的木糖收率均在85％左右，在40 FPU/g的加酶量条件下72 h后的纤维素酶解率可达80％，总糖收率可达85％。三种能源草中半纤维素中含有典型的α-L-阿拉伯糖基-4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸-D-木聚糖结构。水解液中木质素降解物主要来自H结构，G次之，S最少。S/G比值越高，有利于半纤维素和木质素的脱除。半纤维素和木质素阻碍纤维素酶对纤维素的降解。高温液态水可降解大部分半纤维素和部分木质素，有利于后续酶解;由于杂交狼尾草Ⅰ号的木质素脱除率要小很多，柳枝稷和杂交狼尾草Ⅰ号的半纤维素脱除率较Ⅱ号小一些，故3种能源草残渣的酶解率总是杂交狼尾草Ⅱ号(95.71％)略高于柳枝稷(93.83％)，高于杂交狼尾草Ⅰ号(81.55％)。　　为探索能源草高温液态水预处理前后对物料理化性质的影响，借助现代分析表征技术对预处理前后木质纤维素结晶度、孔结构、细胞单元结构等变化进行了解析。对原料而言，杂交狼尾草Ⅰ号、Ⅱ号和柳枝稷原料的比表面、孔容和平均孔径相差不大;XRD结晶度分别为56.91％、48.40％、51.29％;纤维素数均聚合度为1067、736和1010;木质素数均分子量为3484 g/mol、3828 g/mol、4980 g/mol;Ara/Xyl值分别为15.9％、18.7％和12.3％。木质素含量多和分子量大不利于其原料酶解率和预处理。预处理后表面形态发生变化，原本平整的表面被破坏，更多的纤维素裸露，比表面积、总孔容和平均孔径均增大，这有利于底物与纤维素酶的接触，其中半纤维素的脱除能够获得更多的孔洞和更大的比表面，纤维素的脱除导致纤维结构的破坏，不利于孔洞的生成，故理想的预处理应是在保证纤维素损失最小的条件下半纤维素和木质素脱除最多。预处理后物料XRD结晶度均增大;而纤维素13C NMR结晶度降低。结晶指数的变化程度和纤维素水解产糖增加没有必然联系，结晶指数并不是影响酶水解的主要因素。红外和13C NMR图谱显示，高温液态水预处理使化学基团发生变化，纤维素的分子内与分子间氢键被破坏，原料中的蛋白质、半纤维素和木质素发生降解，结晶纤维素向非晶型转变，木质素结构也发生了显著的变化，β-O-4芳基键、Cα-Cβ链接键的断裂。激光共聚焦显微镜中发现，几种特异性免疫的抗体荧光均变弱，说明对应的多聚糖脱落，且残渣的荧光变得越弱，表明半纤维素脱除率越高。此外，能源草的纤维素和木质素的数均聚合度和重均聚合度均降低，数均聚合度的变化越大，纤维素损失越多;木质素脱除越多，分子量变化越大。　　引人H因子，发现H因子在5左右时，总的阿拉伯糖收率最大，H因子在5-7范围时，总木糖收率较大，同时糠醛和5-羟甲基糠醛的收率开始急剧增大;说明半纤维素中阿拉伯糖比木糖更易脱落并进一步降解。为使高温液态水预处理达到最佳效果，H因子应该控制在5-7之间，其中高温液态水的最优条件对应的H因子为5.98。同时11种能源草预处理获得较大戊糖收率时的H因子范围也在5-7范围内。　　针对化学组分对禾本科生物质抗降解屏障的影响，对多种不同生态型的甜高粱进行高温液态水处理，发现对同一品种的不同生态型而言，木质素含量越低，S/G比（紫丁香基丙烷与愈创木基丙烷的比值）越高，半纤维素分支（阿拉伯糖/木糖比值，乙酰基）越高，越有利于高温液态水预处理的半纤维素降解，戊糖收率达到较优情况所需的时间短，可减少能耗;木质素含量越高，分子量越大，其生物抗降解性越强，酶解率越低。故高降解效率能源草品种的选择应选择木质素含量低、分子量小、S/G比高、半纤维素分支高的品种，其中木质素含量只是影响因素之一，木质素S/G比和半纤维素分支对半纤维素和木质素之间的连接和水解影响也很大，故通过遗传工程增大木质素中S单体含量和半纤维素中乙酰基含量是未来生物质原料选育的一个方向。