纤维素是地球上含量最丰富的可再生资源。将纤维素转化为清洁燃料以及化学品的关键是纤维素有效的分解为葡萄糖等可发酵还原糖。纤维素是β-1,4糖苷键组成的长链分子，长链分子再进一步形成一种具有高度结晶区的超分子稳定结构，这种超稳定结构使得纤维素很难酶水解，结晶是阻碍纤维素水解的关键因素。本文以探讨了不同反应体系对纤维素的解结晶过程与机制，以提高纤维素酶对高结晶度纤维素与麦草生物质酶解产可发酵糖的效率。　　 首先，以高纯度的微晶纤维素（其结晶度为90.23％）与未分离麦草纤维素的麦草（其纤维素结晶度为55.78％，麦草含38.2％纤维素、36.4％半纤维素、19.1％木素）直接粉碎后解结晶处理；离子液体（1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑，1-n-allyl-3-methylimidazolium chloride，[Amim]Cl；1-丁基-3-甲基氯化咪唑，1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride，[Bmim]Cl）、磷酸溶液（浓度大于80％）与甲酸/盐酸溶液（盐酸浓度为4％或8％）为研究所用的解结晶溶液。研究了3种解结晶溶液对微晶纤维素与麦草的解结晶过程与机制，论论了磷酸对微晶纤维素与麦草的解结晶动力学。接着，采用CP/MAS C13 NMR、XRD、FT-IR、XPS与AFM等检测技术，详细探讨了解结晶过程中微晶纤维素与麦草的结构变化与解结晶机制。最后，以解结晶微晶纤维素和解结晶麦草为底物，分析了解结晶处理对酶吸附与酶水解过程的影响。　　 解结晶研究表明，离子液体[Anum]Cl与[Bmim]Cl在80℃时60min内，可将微晶纤维素的结晶度从92.23％降到65.83％，将麦草的结晶度从55.78％降到45.45％，延长时间水解作用会抵消部分解结晶效果，离子液体解结晶过程中麦草中的木素较稳定，纤维素与半纤维素分别减少了16.4％与39.2％。磷酸（浓度80％以上）溶液在50℃时6h内可将微晶纤维素的结晶度从92.23％降到38.75％，将麦草的结晶度从55.78％降到41,03％左右，解结晶过程中纤维素的损失了7.1％，半纤维素与木质素分别减少了23.4％与36.1％。甲酸/8％盐酸在65℃时30min内，可将微晶纤维素的结晶度从92.23％最低降到为86.54％，将麦草的结晶度从55.78％降到52.07％，提高温度或延长反应时间将加剧水解作用导致结晶度上升，解结晶过程中纤维素、半纤维素与木素分别约减少了27.0％、38.7％与49.2％。　　 磷酸解结晶动力学分析表明，磷酸对微晶纤维素与麦草的解结晶反应是一级反应动力学；磷酸对微晶纤维素在30、50、70℃时解结晶反应的速率常数分别为0.0595、0.1650、0.1136h-1,反应活化能Ea为42.4KJ/mol；磷酸对麦草在30、50℃时解结晶反应的速率常数分别为0.0415h-1、0.584h-1,反应活化能Ea为14.2KJ/mol。　　 解结晶微晶纤维素与麦草的CP/MAS C13 NMR、XRD、FT-IR、XPS与AFM的分析表明，解结晶溶液可在温和条件下使纤维素的结晶度明显降低，晶宽值变小，实现结晶区纤维素向无定形纤维素的转化；解结晶溶液主要作用于解结晶纤维素的分子内与分子间氢键，与糖苷键和葡萄糖环不发生反应；解结晶溶剂通过其负离子基团（如离子液体的Cl-，磷酸的酸羟基中的氧负离子-O-）与结晶纤维素长链的分子内或分子间氢键的羟基基团形成新的过渡的键合（如-OH…Cl，-O-H2PO3），替代了结晶纤维素原有的氢键网络，使纤维素长链之间丧失原有的结合力，从而在整体上处于无序排列状态；解结晶溶液再在水分子作用下断开与纤维素连接的键，回复自由态，而无定形态纤维素却保留下来：整个解结晶过程，解结晶溶液起着类似催化剂的作用。　　 酶吸附平衡后的微晶纤维素样品进行XPS与FT-IR检测发现：XPS宽扫描图谱中出现来自酶蛋白氨基的氮元素（N），XPS-O1s大峰拟合后多了一个结合能较低的C-OH…NH氢键小峰，结合能为530.53eV；3050～3550cm-1范围的红外吸收强度，随着酶吸附时间小幅度降低。说明纤维素酶通过酶蛋白的氨基（-NH2）与纤维素分子链上的羟基（-OH）之间形成的氢键（C-OH…NH）力吸附在微晶纤维素上。假设酶吸附过程满足准一级动力学方程，得到纤维素酶对微晶纤维素在5、20、35℃下的吸附动力学方程分别为：ln1/1-Ca=0.0066t，ln1/1-Ca=0.0101t，ln1/1-Ca=0.0120t，吸附平衡常数分别为0.0066、0.0101、0.0120min-1,实验数据与理论计算曲线的相关度R2值分别为0.9665、0.9523、0.9516。纤维素酶在35℃吸附解结晶纤维素的吸附动力学方程为：ln1/1-Ca=0.0197t，吸附平衡常数为0.0197min-1,大于酶在同样温度下对微晶纤维素的吸附平衡常数，但是其实验数据与理论计算曲线的R2只有0.8523，说明相对柔性的解结晶纤维素与刚性的微晶纤维素酶的吸附过程不是完全一致，解结晶纤维素的酶吸附过程不完全满足推导吸附动力学方程的假设条件。　　 微晶纤维素解结晶前后样品的酶解产物主要是纤维二糖与葡萄糖，解结晶的微晶纤维素酶解反应120h后，纤维二糖、葡萄糖与总糖的得率分别提高了2.34、2.15、2.22倍。麦草酶解产物有甘露糖、葡萄糖、木糖、乳糖、纤维二糖，葡萄糖与木糖的含量较高。解结晶麦草酶解产物有甘露糖、葡萄糖、木糖、乳糖、纤维二糖等，葡萄糖、纤维二糖与木糖的含量较高。解结晶麦草酶解120h后葡萄糖、木糖与总糖的水解得率分别提高了约4.88、1.19、2,37倍。　　 采用纤维素酶与β-葡萄糖苷酶混合酶系分别水解解结晶前后的微晶纤维素，前者酶解120h与单纯纤维素酶水解相比，葡萄糖与总糖得率分别提高了187％、32％，纤维二糖得率降低了30％；后者与单纯纤维素酶水解相比，葡萄糖与总糖得率分别提高了173％、39％，纤维二糖得率降低了62％。解结晶处理结合提高酶系降解纤维二糖的能力，可将水解液中的糖得率提高到90％以上。　　 采用纤维素酶与β-葡萄糖苷酶混合酶系分别水解麦草与解结晶麦草，前者酶解120h后与单纯纤维素酶水解相比，葡萄糖得率提高了33.0％，总糖得率提高了7.5％；后者酶解120h后与单纯纤维素酶水解相比，葡萄糖得率提高了70.6％，纤维二糖得率降低了60.7％，总糖得率提高了3.9％。解结晶处理结合提高酶系降解纤维二糖的能力，可将麦草水解液中的糖得率提高到54％以上。