随着全球经济的发展,能源危机问题日益严峻,生物质能源的开发获得越来越多关注。木质纤维素生物质结构复杂,要实现其组分清洁分离和高效转化的前提是开发经济、高效和环保的生物质预处理技术。深度共熔溶剂具有合成方便、性质可调、环境友好等优点,已被用于生物质预处理和转化研究。目前,在预处理生物质过程中,深度共熔溶剂的氢键受体和氢键供体具体作用机制尚不够明确,有待深入研究。因而,本论文以甘蔗渣为预处理对象,通过改变氢键供体与氢键受体的结构,探讨深度共熔溶剂结构与性质对生物质预处理效率(木质素去除率、纤维素酶水解效率)的影响规律及相关机理。本论文首先研究了深度共熔溶剂氢键受体和氢键供体的改变对木质纤维素生物质预处理效率的影响。当以氯化胆碱为氢键受体,改变氢键供体(一系列酸和多元醇),甘蔗渣组分含量变化明显,纤维素含量由未处理的35.8%增加至47.1%-72.9%,木聚糖含量由未处理的25.0%降至3.1%-11.6%;而当以苹果酸为氢键供体,改变氢键受体的种类(一系列氨基酸),结果发现纤维素含量增加至50.9%,木聚糖含量降至21.4%。该部分研究结果表明:氢键受体和氢键供体皆会显著影响溶剂的预处理效率;且预处理效率与溶剂内分子间相互作用强弱有关,一般而言,溶剂分子间相互作用较弱,溶剂分子更易解离并作用于生物质分子,因而预处理效率较高;另外,预处理效率与氢键受体和氢键供体组分的p Ka值有关,木聚糖去除率与氢键供体的p Ka值呈线性负相关,与氢键受体的p Ka值呈线性正相关。随后采用特定的深度共熔溶剂(氯化胆碱-乳酸,摩尔比为1:2)预处理甘蔗渣,考察预处理条件对甘蔗渣组成和酶水解效率的影响。结果发现预处理效率与温度、时间和固液比有重要关系。当时间与固液比固定时,酶解效率随着温度的升高而升高,在150℃多糖降解度和糖收率会达到最高,纤维素降解度达到72.3%,葡萄糖收率达69.1%。在温度和固液比不变的条件下,时间过短,预处理强度不够,生物质中的关键链接键的断裂程度较低,预处理效率则偏低;而时间过长会导致生物质组分过度降解而损失。以预处理强度因子来综合分析深度共熔溶剂的预处理效率,结果发现预处理效率(木质素、木聚糖去除率)随着强度因子增大而逐渐增强,当预处理因子达到2.95及以上,预处理效率增大幅度减弱,尤其是木质素去除率在达到3.25后增大不明显,可能是由高预处理强度下较多的假木质素形成导致的。此外,在固定温度和时间时,预处理效率也会受到固液比的影响,其随着固液比的增加而降低,固液比为5%时,预处理效率最佳。因此,综合考虑,以氯化胆碱-乳酸(摩尔比1:2)预处理甘蔗渣的最佳条件为:150℃下预处理1 h,固液比为5%。本研究为进一步理解深度共熔溶剂预处理生物质的机理提供了理论参考,也可促进木质纤维素生物质资源的高效转化和利用。