1．2．2氨处理      
氨处理是将植物原料在质量分数10％左右的氨溶液中浸泡24～48h以脱除原料中大部分木质素的方法。氨处理条件温和，所需设备简单，而且可以除去纤维素原料中所含的对发酵不利的乙酰基，但是半纤维素在氨浓度较高时会有部分的损失。美国普度大学的可再生资源工程实验室(LORRE)用氨处理植物原料，继而用选育的木糖发酵菌株将水解得到的木糖以0．174g／g的转化率转化为木糖醇。浙江大学生物化工研究所用经过氨处理的纤维素原料进行同步糖化乳酸发酵，有关研究工作正在进行。    
1．2．3臭氧分解    
臭氧可降解木质素和半纤维素，所以可用于处理植物原料。在臭氧预处理过程中，除去60％的木质素后，可使纤维素基质的酶解速率提高5倍。经过臭氧分解预处理，木质素的质量分数从29％降至8％，酶解产量可提高57％。臭氧分解的优点是：能有效去除木质素，不产生有毒物质，可在室温和常压下进行。但由于降解过程中需要大量的臭氧，所以处理成本较高。    
1．2．4有机溶剂法      
有机溶剂法是以有机溶剂或有机溶剂的水溶液与无机酸催化剂的混合物预处理植物原料，脱除木素和半纤维素，分离出活性纤维。所用的有机溶剂包括低沸点的乙醇、甲醇和高沸点的丙酮、乙二醇、四氢化糠醇。这些有机溶剂的脱除木质素效果基本相同。有机溶剂法也可以用有机酸如草酸、邻醋酸基苯甲酸和水杨酸作为催化剂，其催化效果与无机酸催化剂基本相同。  
如果把温度提高到185～215℃，不使用催化剂也可有效脱除木质素。这是由于在高温下木质生物资源组分降解产生了乙酸，而乙酸起到了催化剂的作用。      
有机溶剂法特点是处理的纤维底物酶可及度高，不需后处理，可实现纤维素高水解率。回收的半纤维素和木质素纯度高、活性好，有利于副产品开发，并且有机溶剂易于回收，成本低，对环境无污染。      
1．2．5湿氧化法      
湿氧化法是20世纪80年代提出的，在加温加压条件下，水和氧气共同参加反应。在水和氧存在的情况下木质素可被过氧化物酶催化降解，处理后的物料可增强对酶水解的敏感度。采用湿氧化法在195℃，15min，1．2×10kPa，2g／L Na2CO3对60g／L玉米秸秆进行预处理，其中60％半纤维素、30％木质纤维素被溶解，90％纤维素呈固态分离出来，纤维素酶解转化率达85％左右。  
1．3生物法    
自然界参与降解木质素的微生物种类有真菌、放线菌和细菌，而真菌是最重要的一类。研究表明，若干种担子菌类的白腐真菌能够有效地和有选择性地降解植物纤维原料中的木质素，目前国际上研究最多并表现出有效降解能力的白腐真菌是黄孢原毛平革菌。      
杭怡琼等研究了4株侧耳真菌在49d培养期中对稻草秸秆的降解能力。结果表明，白腐菌对木质素的降解率平均可达37．76％。杜甫佑等利用差重法的研究结果表明，降解过程中纤维素、半纤维素、木质素在前20d降解得很快，之后降解减缓；在50d内纤维素被降解34．02％，半纤维素被降解56．29％，木质素被降解61．65％。潘亚杰等L203研究结果表明，利用白腐菌对玉米秸秆进行生物降解预处理木质纤维素的降解率由原来未添加营养物质的35％～40％提高到55％一65％。    
白腐菌处理法作用条件温和，能耗低，具有独特的优势。但处理时间长，造成生产周期长，距实现大型工业化生产还有一定距离。因此，用基因工程技术对白腐菌进行改良，筛选不含纤维素酶、半纤维素酶的木质素降解菌，将有助于拓展生物预处理的应用。    
木质素在真菌作用下的生物降解过程，是在常温、常压和近于中性pH值的条件下进行的，降解的最终产物是二氧化碳和水。利用生物法进行植物纤维预处理在成本和设备方面占有优势，具有能耗低、无污染、条件温和的特点。然而，大多数生物预处理过程中的水解速率很慢。      
2植物原料的酸水解      
2．1浓酸水解    
浓酸水解的原理是结晶纤维素在较低温度下可完全溶解在硫酸中，转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖。把此溶液加水稀释并加热，经一定时间后就可把低聚糖水解为葡萄糖。  
根据液固比的不同，浓酸水解法分为大液比和小液比两种。主要工艺路线为：原料干燥喷酸、碾压、转化、木质素过滤等步骤。对该方法而言，研究的关键是如何控制拌酸后原料浓缩干燥以及解决硫酸的回收问题。近年来，国内外开展了大量的研究，Clausen等对浓硫酸水解玉米秸秆进行了研究。玉米秸秆粉碎至20～40目，在50℃下将其与70％～72％硫酸混合10min，保持硫酸和玉米秸秆的液固比(质量比，g：g)大于7．2，然后，将酸浓度稀释到40％～50％，在90℃下水解20min，水解液冷却后通过Karr萃取柱进行糖酸分离，萃取剂选用链烷醇(例如庚醇)，萃取柱下层得到的硫酸一庚醇相，再用苯做第二次萃取以回收72％的硫酸，庚醇一苯相用蒸馏法分离，萃取柱上层得到的葡萄糖相用氢氧化钙乳液中和以除去残余的酸，过滤即可得到糖溶液。      
Farone等提出的浓硫酸水解工艺是将去污后的木质纤维素干燥至含水10％左右，并粉碎至5mm，将其与70％～77％的硫酸混合，最佳液固比为1．25：1(液体质量以纯硫酸为基准，g：g)，先在温度约60～80℃下水解，然后将硫酸浓度稀释到20％～30％并提高温度至80～100℃进一步水解，过滤后得到的水解液通过离子交换法进行糖酸分离，分离得到的酸液通过蒸发加以浓缩再循环使用，该法可使糖的回收率达98％以上。      
图1为Arkenol公司的浓酸水解流程。该流程中对生物质原料采用两级浓酸水解工艺，水解得到的酸糖混合液经离子排斥法分为净化糖液和酸液。糖液中还含有少量酸，可用石灰中和，生成的石膏在沉淀槽和离心机里分离分离得到的稀硫酸经过脱水浓缩后可回到水解工段中再利用。华东理工大学开发了双极膜电渗析法分离水解液中的糖和酸，同时对水解液的无机酸和有机酸进行回收。通过实验验证了使用双极性膜电渗析法进行生物质水解液的糖酸分离在技术上是可行的。据Arkenol公司中试装置的实验结果，该水解工艺可得质量分数12％～15％的糖液，纤维素的转化率稳定在70％，最佳条件下可达到80％，酸回收率也可达到97％。      
浓酸水解可在常温、常压下进行，糖得率高，副产物少。浓酸水解工艺较为成熟，适用范围广。然而，由于浓酸的腐蚀性强，采用浓酸水解必然对设备材质要求很高，另一方面，从经济性考虑浓酸必须进行回收，浓酸的分离和再浓缩增加了工艺的复杂程度。近年来，由于硫酸价格不断上涨，回收硫酸再度成为研究重点。通过降低硫酸用量以及硫酸回收在经济上趋于合理，浓酸水解工艺才得到大规模生产应用。    
2．2稀酸水解    
稀酸水解的机理是溶液中的氢离子可和纤维素上的氧原子相结合，使其变得不稳定，容易和水反应，纤维素长链即在该处断裂，同时又放出氢离子，从而实现纤维素长链的连续解聚，直到分解成为最小的单元葡萄糖。      
采用稀酸水解法，从节省原料以及对设备的利用和糖得率上都必须对原料进行预处理，南岔水解厂是我国惟一的综合利用植物原料稀酸加压生产乙醇的厂家，由于原料未经预处理，原料粒度过大，水解强度不够，水解糖得率为38％一40％。    
1987年Wright等对活塞流式水解和渗滤式水解两种典型的稀硫酸水解工艺进行了评估。在活塞流式水解中，粉碎至lmm的硬木屑首先进入预水解器，在180下用l％的硫酸处理10min，用泵将混合物输送到活塞流反应器(plugflowreactor)，温度升至265，用l％的硫酸水解，葡萄糖的产率可达到55％。水解液通过离心完成液固分离，固体用作燃料，液体用氢氧化钙中和后进行乙醇发酵。渗滤式水解采用四个渗滤反应器(percolation,reactor)串联操作。将粉碎至1mm的硬木屑首先用质量分数为0．7％的硫酸在150下预水解30min，然后人串联渗滤反应器，温度升至189，葡萄糖的产率达到73％。Wright的研究结果表明，稀酸水解的经济性优于浓酸水解，串联渗滤式稀酸水解优于活塞流稀酸水解。近年来稀酸水解反应器的研究有新的进展邪，美国国家可再生能源实验室(NationalRenewableEnergyLaboratory，简称NREL)提出的逆流收缩床反应器在模拟试验中水解，葡萄糖产率可达到85％以上。      
稀酸水解的温度较高，反应条件较强烈，水解过程中得到的单糖会进一步降解生成对发酵有害的副产品。在酸性条件下半纤维素较纤维素易水解，第一步首先在较低的温度下，半纤维素发生水解产生五碳糖，分离出糖液；然后在较高的温度下，纤维素水解为葡萄糖。Nguyen等对稀硫酸两步水解软木进行了研究。原料采用冷杉和松木的混合物，水解器采用蒸爆反应器(steamexplosionreactor)。原料首先用0．4％一0．7％的硫酸浸泡4h后进入反应器，在水解温度190、硫酸质量分数0．7％下完成第一步水解，水解后用过滤法进行液固分离，所得固体进行第二步水解操作。第二步水解条件为：水解温度215℃，硫酸质量分数0．4％。两步水解后原料中半纤维素和纤维素的转化率分别为83．9％和50．1％，总糖产率为39．2％。
稀酸水解所需时间短，酸用量少，一般不需对酸回收。稀酸水解温度较高，高温下木质纤维素的水解往往伴有木糖、葡萄糖的降解，某些降解产物对糖液的发酵有害。缩短水解反应停留时间和降低反应强度可以有效减弱单糖的降解。

3结语     
植物原料水解的过程就是将其中多糖转化为单糖，或再加工成其它产品的过程，由于这些产品可作为可再生资源替代粮食和石油产业的产品，所以一直为世人所关注。而生物质是地球上最丰富的可再生资源，再生速度快，每年约产生2×10吨碳，相当于600～800亿吨石油。我国每年仅稻草、秸秆等非木质纤维素原料年产量就超过10亿吨，大部分以农林废料、城市垃圾形式存在，因此如果得到大规模的综合利用，不仅是取之不尽的能源及化工原料来源，而且还具有极其重要的环保作用，我国是能源和粮食进口大国，同时还是森林资源匮乏的国家，开展可再生植物等农林废料生产可再生能源及联产化学品的研究，对我国未来的可持续发展具有十分重要的意义。