本文以小麦秸秆作为主要研究对象,嵌合生物与化学技术,选取温和、安全的有机酸（醋酸与木糖酸）及纤维素酶作为催化剂,通过对细胞壁两大多糖组分半纤维素与纤维素水解反应热力学与动力学研究,以及其在生物加工过程中迁移、转化性能的差异性解析,提出绿色梯级化利用与多联产技术思想,实现了木聚糖定向水解与原料预处理“一步法”集成效果,即高效联产低聚木糖和可发酵性单糖。为小麦秸秆聚糖组分的全质化和高值化工业利用提供理论依据和关键技术支撑。主要研究结果如下:（1）基于半纤维素和纤维素水解的双效目标,创制了基于饲料适配和可回收的醋酸作为催化剂的低聚木糖与酶水解葡萄糖多联产制备方法与技术工艺。通过多尺度解析比较原料中纤维素和半纤维素在醋酸加热催化反应过程中的热力学差异,研究并构建半纤维素催化水解和降解反应动力学模型;建立低聚木糖制备的最优工艺条件:在170℃下用5%的醋酸预处理小麦秸秆20min,低聚木糖得率达38.2%,酶水解葡萄糖得率为85.6%。（2）针对低聚木糖产品液中的醋酸组分利用,基于简化工艺、操作和显著降低能耗的技术思想,创新性地提出并建立了醋酸原位化学中和固定的方法和技术,为低聚木糖—醋酸盐复合型饲料添加剂新产品创制提供理论依据。研究发现:CaCO3、CaO、Na2CO3、NaOH对醋酸的原位化学中和与固定收率分别为92.6%、94.9%、95.0%和95.6%,并比较分析了钙盐和钠盐两类复合型低聚木糖产品的生产效益与产品应用性能。（3）针对小麦秸秆表皮蜡质组分对有机酸催化的障碍,研究了有机溶剂抽提法对低聚木糖制备的化学过程和酶水解生物过程的影响规律及其机制,发现采用不同脂类抽提方法对于不同农林废弃物低聚木糖和酶水解葡萄糖得率的影响存在差异。脱除苯-乙醇抽提物分别使小麦秸秆、玉米芯和甘蔗渣的醋酸催化制备低聚木糖得率提高16.7%、14.8%和21.1%;而脱除乙醇提取物可分别使小麦秸秆、玉米芯和甘蔗渣的醋酸催化低聚木糖得率提高1.3%、11.9%和17.4%。（4）为进一步提高“一步醋酸法”催化小麦秸秆制备低聚木糖的得率,研究并提出了“两步醋酸法”的新方法。均匀设计试验优化法发现,温度是影响两步醋酸法低聚木糖产量和木聚糖降解的首要因素。采用两步醋酸法,小麦秸秆低聚木糖得率由38.2%显著提高至61.4%,残余纤维素的酶水解得率由85.6%提高至98.2%,而玉米芯低聚木糖和纤维素酶水解得率分别提高至63.4%和100%。（5）基于醋酸催化法的启示,进一步探索了自供给式木糖酸替代外源添加醋酸催化剂制备低聚木糖的方法。通过均匀设计试验优化小麦秸秆木糖酸预处理参数可获得39.2%的低聚木糖得率。利用全细胞催化技术,可将酸催化过程中同步生成的单糖类物质高效转化生成包括木糖酸在内的糖酸化合物,然后通过电渗析完全分离,为绿色低聚木糖的制备提供了新的思路。