当前半纤维素功能性低聚木糖(XOS)的生产主要依靠浓碱溶解提取与木聚糖酶水解工艺,工艺步骤复杂、污染大、水耗大,严重制约了其生产规模和综合经济效益。针对上述瓶颈,本研究以有机酸预处理疏解生物质原料结构为基础,探索了水热预处理以及有机酸预处理对生物质原料半纤维的解离效果,以及预处理对木聚糖酶生物降解制备低聚木糖的影响。最终选取温和、无毒、可食用的乙酸为催化剂预处理联合木聚糖酶法降解生物质原料半纤维IDN-6556使用方法素组分生产低聚木糖的新技术,主要研究结果如下:(1)水热预处理可以促进甘蔗渣木聚糖组分水解以制备XOS,提高反应温度与时间可以提高低聚木糖得率,但易引起副产物(木糖和糠醛),因此,其最高得率仅为45.1%;此外,研究发现在190℃,40 min条件下可以实现原料65%木聚糖水解,结合内切酶水解可以突破XOS得率至54.5%,且木二糖和木三糖的占比超70%。(2)探索了不同类型的酸一步法水解制备XOS的效果。首先将强酸性阳离子树脂(NKC-9)作为可回收固体酸催化剂,应用于木聚糖酸水解制Staurosporine生产商备低聚木糖。在固体酸负载5%、131℃、42 min的条件下,产率最高可达47.7%,固体酸催化剂的可回收性证Febrile urinary tract infection实了它是一种具有成本效益的低聚木糖生产策略;接着为了深入了解木聚糖的降解过程与低聚木糖收率之间的关系,采用不同p Ka值的硫酸、马来酸、乳酸和乙酸四种酸水解木聚糖,并从反应速率和活化能的角度进一步分析水解过程,建立了不同的动力学模型。结果表明,较弱的有机酸更适合生产低聚木糖,低聚木糖的生成速率较高,木糖的形成速率较低。四种酸对XOS生产的优先顺序为硫酸<马来酸<乳酸<乙酸。为木聚糖制备低聚木糖的酸性催化剂的选择提供了一种方便、可靠的方法;最后,在此基础上,选用效果最好的乙酸作为催化剂,直接水解甘蔗渣原料。通过对反应温度、水解时间和乙酸浓度进行优化,最终在170℃、50 min、5%乙酸的条件下,得到了乙酸水解甘蔗渣生产XOS的最高得率为53.1%。(3)水热预处理主要面临温度高作用时间长对设备要求的问题,酸法一步水解主要存在木糖占比高与主效成分(X2和X3)占比低的问题。因此,在水热与乙酸预处理甘蔗渣制备低聚木糖的研究基础上,设计了乙酸辅助预水解与酶(内切木聚糖酶和阿魏酸酯酶)法水解耦合水解的新技术,实现富含X2、X3的低聚木糖的高效生产。在优化条件下,经170℃,40 min,5%乙酸预处理和后续的半纤维素酶水解后,XOS得率最高,为68.2%,X2和X3的比例较高(67.2%)。此外,针对低聚木糖废渣进行的酶水解研究,通过引入二次强化酸处理有效的提高了纤维糖化效率。基于上述,从1000 g甘蔗渣原料中可以生产出大约167 g XOS和300 g葡萄糖。