本研究以不同品种水稻秸秆为原料，测定分析了三大主要组分纤维素、半纤维素和木质素含量及理化特性的差异，并分析对比了经碱预处理后酶解及直接酶解的产糖率差异。利用X-射线衍射仪测定分析了结晶度和晶粒尺寸的异同，红外光谱仪定性评估了特定基团的差异，扫描电镜观察分析了表面形态结构的差异。综合考虑理化特性和酶解产糖率结果，与a(常规水稻黄华占)相比，5种不同品种的超级杂交水稻秸秆中，b(杂交水稻Y两优1)、c(杂交水稻隆两优2010)和f(杂交水稻Y两优143)三个品种的秸秆材料比较适合作为酶解产糖的原材料。

本文以超级稻秸秆为原料, 碱溶液抽提法得到粗木聚糖, 然后酶水解, 制备低聚木糖。对酶解条件进行了优化, 并采用高效液相色谱法对木聚糖酶解液主要组分进行了分析。结果表明, 正交试验优化的最佳酶解条件为温度50 ℃、pH5.0、加酶量4%,在该试验条件下低聚木糖得率为13.5%。酶解液组分分析发现, 其主要组分为木二糖和木三糖, 只有少量的单糖, 该结果有利于后续低聚木糖的纯化, 符合低聚木糖制备的要求。

碱水解法以其方便高效成为稻秸发酵制沼气中广泛采用的化学预处理方法, 但是碱水解对于稻秸细胞壁中高聚物成分及其空间致密交联结构的作用机理有待深入研究。 采用共聚焦显微拉曼光谱和透射电镜研究了NaOH碱处理对稻秸厌氧发酵产沼气的影响。 首先对未处理稻秸和碱处理稻秸进行微米级空间分辨率的拉曼光谱面扫描, 然后对这两类样本进行主成分分析, 发现累计贡献率达99%的前两个主成分空间中两类样本分别呈射线状分布, 两类样本分界线清楚表明碱处理导致稻叶组织的拉曼光谱响应特性发生了明显变化; 进一步分析前两个主成分的载荷图, 发现拉曼峰1 739, 1 508和1 094 cm-1是影响主成分的重要谱带, 而这三个拉曼峰分别归属于半纤维素、 木质素和纤维素的拉曼散射效应; 结合半纤维素、 木质素和纤维素的拉曼特征峰和显微图像信息实现了组织细胞中三种成分的化学成像分析, 发现碱处理破坏了稻叶组织中上述三种成分的致密空间结构, 并使它们的含量明显减少, 尤其是木质素。 由此得出结论: 共聚焦显微拉曼光谱可实现稻叶组织细胞中半纤维素、 木质素和纤维素的无损检测, 结合显微空间信息可实现稻秸中三种成分的化学成像分析, 该研究有助揭示碱处理促进秸秆厌氧发酵产沼气的作用机理。