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本文遵循冻融膨胀破坏机理，利用水溶液结冰膨胀作用破坏秸秆内部空间结构，提高酶的可及度和秸秆的多孔性。研究中利用室外寒冷气候资源，为反应过程提供低温条件，满足节约成本和降低能源消耗的需求。从而开创了一条新的低温冻融预处理发展途径，并且在国内外还未见关于自然冷冻条件下的室外冻融研究的报道。在室内模拟室外冻融处理时，以小麦秸秆为原料，纤维素转化率、吸水膨胀率及持水力为指标，考察的冷冻处理影响因素及最优条件是：冷冻温度-20℃、冷冻时间48h、固液比1:10,粉碎粒径60目、浸泡温度50℃和时间为6h。解冻处理部分考察的影响因素及最优条件为解冻温度35℃和解冻时间1h、冻融循环3次、解冻同时加入50mg/g纤维素酶。在此冻融条件下，纤维素转化率为37.76%；与未处理（26.84%）相比，转化率提高40.68%。以模拟冻融取得的最佳反应条件为基础，进行室外冻融处理的实地考察。试验地点是吉林辽源（冬季-10℃以下时长大约3个月，平均气温在-20℃左右）。取试验样品（水稻、玉米、小麦）2kg，以1:10的比例加入自来水后，在室外进行冷冻处理，时间为10天，记录每天的天气变化。冷冻处理后的样品，一部分加入纤维素酶解冻，密封保存样品在实验室内酶解处理；另一部分样品残渣用于测定秸秆的吸水性和持水力的变化。三种样品在持水力上的变化显示，较未处理分别提高了12.14%、19.27%、12.94%；在纤维素转化率上分别提高了19.99%、27.14%、29.79%。冻融处理的破坏能力主要与秸秆内部的吸水饱和量有关。然而，湿磨处理作用机理是通过一定的机械力，降低颗粒尺寸的同时提高水溶液对秸秆纤维的渗透力，降低秸秆的结晶度及氢键连接。考察的因素及最优条件为研磨固液比1：12、研磨时间0.5h、粉碎粒径60目、浸泡35℃、浸泡时间4.6h，冻融48h后，加入50mg纤维素酶解冻，取得的转化率为43.97%，较未处理（26.84%）和冻融处理（37.76%）分别提高了63.82%和16.49%。通过在湿磨过程中加入酶液，可以提高提高作用底物的可及度，从而提高各种酶的酶解效率。本研究表明：果胶酶磨-冻融预处理的纤维素转化率较未处理提高75.08%；木聚糖酶磨-冻融处理的半纤维素转化率提高了29.47%；纤维素酶磨-冻融处理纤维素转化率提高了72.20%。并以滤纸试验为技术手段，考察得知辅助酶处理时的分步处理效果优于同步处理。