棕榈科植物是广泛种植于热带和亚热带地区的重要经济作物和绿化观赏植被，其在气候湿润、雨量丰沛的环境中生长迅速，产量巨大。每年由于果实收获或自然掉落等原因会产生数以亿吨的棕榈废弃物，包括棕榈枝叶、棕榈茎干、棕榈空果串等。这些丰富的非木材木质纤维生物质资源可用于制浆和生物燃料生产，但受其结构异质性影响利用效率较低。本论文针对王棕叶鞘，提出了一种通过亚硫酸盐预处理分级的方式充分利用原料中薄壁细胞组分和纤维组分，使其分别用于可发酵糖和半化学浆生产的综合生物炼制途径。通过对纤维素酶水解底物因素的分析，提出细胞类型对预处理后底物的纤维素酶水解效率具有较大影响。为开发适合王棕叶鞘自身特点的高效利用途径，首先研究了王棕叶鞘的组织结构和细胞形态，分析了主要化学成分的含量以及细胞尺寸分布。结果表明，王棕叶鞘主要由维管束、薄壁组织构成，组织结构具有明显异质性。维管束中含有大量细长的纤维细胞而薄壁组织中细胞腔大壁薄，尺寸远小于纤维细胞。王棕叶鞘的化学组成具有非木材原料的特征，并与其他棕榈类木质纤维原料较为相似。由于含有大量薄壁细胞，使叶鞘细胞的细小纤维含量高达32.5%，导致平均纤维长度较低。为提升王棕叶鞘利用价值，需通过预处理提高纤维素含量，并分离薄壁细胞组分。模拟中性亚硫酸盐半化学制浆工艺，王棕叶鞘原料进行亚硫酸盐预处理后分级，明确了各分级组分的质量分布和组成，分析了各组分的主要化学成分，通过纤维素酶水解实验考察了各组分生产可发酵糖的可行性，并以纤维尺寸、浆料留着、滤水性能和手抄片物理性能为指标，评价了分离薄壁细胞组分对浆料抄造、成纸的影响。结果表明，王棕叶鞘亚硫酸盐预处理残渣主要由R14维管束组分和P200薄壁细胞组分构成，其质量分数分别为61.5%和34.1%，两组分间尺寸差异巨大，易于实现完全分离，维管束经机械磨解产生半化学浆DF-R14组分。各分级组分的化学成分存在较大差异，P200组分富含葡聚糖（约为DF-R14纤维组分的1.16倍），同时其木素和木聚糖含量均低于10%。主要由SiO₂组成的硅石细胞通过分级进入P200组分，导致其灰分含量较高。分级后得到的P200组分在纤维素酶水解效果上明显优于其他组分，具有酶水解速率快（12h内82%葡聚糖发生水解），最终纤维素酶水解率CED高（92%以上）的特点，而相同酶水解条件下DF-R14组分的CED难以超过50%。提高酶水解初始底物浓度，P200组分的CED在中浓（12%，w/w）条件下仍可保持90%以上，且酶水解液对酿酒酵母具有良好的可发酵性。分级去除P200组分使DF-R14组分的质均纤维长度、浆料动态留着、滤水性能明显改善，纸张物理强度优于蔗渣NSSC浆和枣椰枝化学浆。通过亚硫酸盐预处理分级使易于酶水解糖化生产可发酵糖的P200薄壁细胞组分和适于生产半化学浆R14维管束组分有效分离，大大提高了王棕叶鞘的利用效率。为进一步分析细胞类型对纤维素酶水解的影响，还分别考察了酸性和弱碱性两种亚硫酸盐预处理的纤维组分和薄壁细胞组分的尺寸结构、表面形貌、化学成分、纤维素结晶度等影响纤维素酶水解的底物因素，并对各组分的纤维素酶水解效果进行了比较。结果表明，薄壁细胞组分与纤维组分相比，具有较小的结构尺寸，暴露的微细纤维表面，较高的葡聚糖含量，较少的木素、半纤维素分布和较低的纤维素结晶度，使其在酶水解过程中的CED约为纤维组分的两倍，而这种优势并未随酸、碱预处理条件而发生变化。纤维组分受干燥导致的角质化影响，纤维素酶水解率的下降超过20%，而薄壁细胞组分的酶水解性能基本未受角质化影响。