木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，采用木质纤维素生产生物乙醇是缓解能源储存和改善环境的有效方法。生物乙醇生产过程中，低酶用量时酶解效率低、高浓度发酵难以及副产物难以利用等问题导致其成本过高，制约木质纤维素生产乙醇的产业化。充分利用木质素副产物的价值并提高生物转化效率是促进纤维素乙醇产业化的关键。论文研究了磺化木质素酶法活化改性以促进木质素的高值化利用并采用木质素磺酸盐促进木质纤维素的酶解，选题具有重要的理论意义和实用价值。本文采用漆酶及漆酶/木聚糖酶体系对碱木质素进行活化预处理，利用顶空气相色谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振等研究了漆酶活化碱木质素的结构特征，结果表明，漆酶对碱木质素既有聚合作用又有解聚作用，分子量变化不大，多分散性增加；漆酶活化使得碱木质素发生脱甲基作用，酚羟基含量增大，紫丁香基含量减低；同时漆酶可氧化酚羟基变成苯氧自由基使碱木质素聚合。采用分子模拟对漆酶活化碱木质素的电子云密度进行了计算，结果表明脱甲基作用增大了木质素苯环上的电子云密度，有利于磺甲基化反应的进行。当采用漆酶/木聚糖酶体系对碱木质素进行活化时，最显著的特征是碱木质素中的木聚糖含量减少，空间位阻作用减弱，有利于加快漆酶活化碱木质素的反应速率。采用电位滴定测试磺甲基化产物的磺化度来表征其反应活性的大小，酶法活化磺甲基化碱木质素的磺化度提高了33%，对悬浮体系的分散性能明显提高。采用漆酶对木质素磺酸钠(木钠)进行改性，实验结果表明，漆酶改性对木钠的磺酸基及表面电荷含量影响很小；漆酶对木钠既有解聚作用，又有聚合作用，反应初期，漆酶氧化木钠使其发生脱甲基作用，并使部分链接键的断裂，导致酚羟基含量增大、分子量降低，随着改性时间的延长，酚羟基含量减少，分子量变大，聚合作用占主导地位。木钠经漆酶改性后，由于分子量增大及吸附构型的变化，其在固体颗粒上的吸附量增大，有利于改善浆体的流动性，当漆酶改性时间为2h时，木钠的分散性能最佳。采用静电逐层自组装技术进一步研究了漆酶改性对木钠吸附特征的影响，当漆酶改性时间为2h时，其吸附量及吸附膜的表面粗糙度最大，木钠分子呈扁长的椭球形，而改性时间为36h时，木钠聚合成为近似球形的大分子结构，分子之间的空间位阻增大，吸附量及吸附膜的表面粗糙度降低。在室温及水溶液体系中，采用辣根过氧化物酶(HRP)对木质素磺酸钠(NaLS)和磺化碱木质素(NaSKL)进行改性，结果表明，HRP可以有效聚合木质素磺酸盐大分子，调节HRP的用量，可以得到分子量可控的产物。当HRP浓度为6g/L时，可使NaLS和NaSKL的分子量分别增大8.5和4.7倍。HRP可氧化木质素磺酸盐分子上的酚羟基变成苯氧自由基，进而直接聚合或转移到酚羟基的邻位或对位进行聚合，聚合方式以-O-4’型为主。除了分子量的显著增大，HRP改性还可使NaLS和NaSKL的磺化度分别增加13%和22%。采用石英微晶耗散天平研究了HRP改性产物的吸附特征，结果表明，经HRP改性后，吸附量增大，吸附构型更加致密；对悬浮浆体的分散稳定性能也得到改善，这主要是因为分子量增大，空间位阻作用增强；磺化度及羧基含量增大，静电排斥作用增强。因此HRP催化聚合制备高分子量木质素磺酸盐是一种非常有效的途径。采用SPORL法预处理蠹虫侵害的美国黑松(BD4)木片，固液比为1:3，pH=2.0左右，亚硫酸氢钠用量为8wt%(以绝干木材计)。采用组合水解因子(CHF)设计2000g木材的扩大规模的预处理实验，采用相同的CHF，相同的化学品用量，不同的预处理时间(180oC，25min和165oC，75min)对木片进行预处理。将预处理后的所有浆料用于生产木质素磺酸盐以及未脱毒处理的高浓度(高达18%)半同步酶法糖化共发酵。研究结果表明，165oC较低温度预处理有利于碳水化合物的回收，并可以减少糠醛等抑制物的形成，有利于促进乙醇的产生，在没有任何脱毒预处理的条件下，乙醇产率可达306L/tonne木材，即为理论得率的72%，乙醇浓度为47.1g/L。红外光谱及核磁共振谱图分析表明SPORL法产生的木质素磺酸钠具有与酸法制浆造纸木质磺酸钠相似的基本结构，但SPORL产生的木质素磺酸钠具有更高的磺酸基含量和较低的分子量，其用作分散剂可使悬浮体系具有良好的分散稳定性。研究了来源于亚硫酸盐法制浆废液中的木质素磺酸钠和磺化碱木质素对纯纤维素和木质纤维素(稀酸和SPORL预处理的山杨木、碱法制浆和SPORL预处理的美国黑松)酶解的影响，结果表明，所有的木质素样品均抑制纯纤维素的酶解，却能促进木质纤维素的酶解。为了研究木质素磺酸钠对纯纤维素及木质纤维素酶解的影响规律，采用超滤分级得到三种木质素磺酸钠级分。研究结果表明，最低分子量级分(截留分子量为1700Da)具有较高的磺化度，能够与纤维素酶形成复合物，使纤维素酶更稳定地吸附到纤维素上，有利于促进纯纤维素的酶解；高分子量级分(截留分子量为21000Da)，具有最小的磺酸基含量，对纤维素酶的无效吸附作用强，不利于纯纤维素的酶解。中等分子量级分(截留分子量为6400Da)和最低分子量级分均能够有效地促进木质纤维素的酶解，这主要是因为木质素磺酸钠能够与纤维素酶形成复合物，促进木质纤维素的酶解；同时，木质素磺酸钠能够取代纤维素酶，吸附到底物中的结合木质素上，减弱纤维素酶的无效吸附，促进木质纤维素酶的酶解。对于木质纤维素底物而言，促进效果最强的为碱法制浆得到的美国黑松，这很可能是因为碱法制浆后底物上残余的结合木质素的疏水性最强。因此，木质纤维素酶解的促进作用主要受木质素磺酸钠、木质纤维素和纤维素酶相互之间的亲和力大小控制。