木质纤维素高效转化国际态势分析
木质素市场分析
木质素市场分析一、市场概况木质素是一种天然有机化合物，广泛应用于化工、医药、食品等领域。
木质素市场是一个具有巨大潜力的市场，随着环保意识的增强和可再生资源的重要性日益凸显，木质素的需求量逐年增长。
本文将对木质素市场进行详细分析，包括市场规模、市场趋势、竞争格局以及未来发展前景等方面。
二、市场规模目前，全球木质素市场规模约为100亿美元，预计未来几年将以每年10%的速度增长。
亚太地区是全球木质素市场的主要消费地区，占据了市场份额的40%以上。
其次是欧洲和北美地区，分别占据了市场份额的30%和20%左右。
其他地区如中东、非洲和拉丁美洲等也呈现出较快的增长势头。
三、市场趋势1. 环保意识提升：随着全球环保意识的提高，对可再生资源的需求不断增加，木质素作为一种天然、可再生的有机化合物，受到越来越多的关注和需求。
2. 新兴应用领域：木质素在化工、医药、食品等领域有广泛的应用，随着科技的进步和创新，木质素的应用领域将进一步扩大，比如在新能源、高分子材料等方面的应用。
3. 技术创新：木质素的提取和加工技术不断创新，使得木质素的产量和质量得到提高，进一步推动了木质素市场的发展。
4. 国际贸易壁垒：木质素市场存在一定的国际贸易壁垒，包括关税、技术壁垒等，这对于市场的竞争格局和价格形成产生了一定影响。
四、竞争格局目前木质素市场竞争格局较为分散，主要的供应商包括公司A、公司B、公司C等。
这些公司在木质素提取、加工和销售方面具有一定的优势和专业性。
此外，还存在一些小型的供应商和地方性的企业，它们在本地区市场上具有一定的竞争力。
五、发展前景木质素市场具有广阔的发展前景。
随着环保意识的提高和可再生资源的重要性日益凸显，木质素的需求将持续增长。
同时，随着技术的不断创新和应用领域的扩大，木质素市场将迎来更多的机遇。
然而，市场竞争激烈，供应商需要不断提高产品质量和技术水平，以满足市场需求。
六、结论综上所述，木质素市场是一个具有巨大潜力的市场，市场规模不断扩大，市场趋势向好，竞争格局较为分散。
工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展
工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展一、木质素资源概述木质素，作为一种普遍存在于植物细胞壁中的天然有机高分子化合物，不仅是植物生长发育不可或缺的组成部分，也是地球上除纤维素之外最为丰富的可再生有机资源之一。
每年全球生物质资源的生产和加工过程中会产生大量的木质素副产品，尤其是在造纸、木材提炼生物燃料乙醇以及林产化工等行业。
据统计，大约占植物干重15至30的木质素，在传统的纸浆与造纸工业中，主要是通过硫酸盐法制浆过程得以分离提取。
木质素的基本结构单元包括愈创木基、紫丁香基和对羟苯基丙烷等酚类化合物，这些单元通过复杂的交联网络结构相互连接，赋予了木质素独特的化学稳定性和难降解性。
正是这种高度稳定的特性使得木质素在未经改性之前难以直接应用于多个领域，尤其是精细化工业生产中。
木质素的有效利用长期以来一直是生物质资源循环利用的重要课题。
随着科技进步和环保意识的提升，研究人员不断探索木质素的高效改性方法，旨在将其转化为有价值的精细化工产品。
通过物理、化学或生物技术手段，如氧化、还原、酯化、磺化、裂解、热解和生物降解等途径，可以改变木质素的原始性质，使其适用于诸如粘合剂、功能填料、碳材料、吸附剂、树脂合成原料、以及高性能复合材料等多种用途。
这样不仅能够减少对化石资源的依赖，还能够实现木质素这一宝贵资源的绿色可持续利用，极大地推动了生物质循环经济的发展。
二、木质素改性技术在这一部分，通常会简要介绍木质素的基本概念、来源以及在工业上的应用前景。
木质素作为一种可再生的天然高分子聚合物，广泛存在于植物细胞壁中，是木质纤维素的主要组成部分之一。
随着生物质资源的可持续利用和环境保护的需求，木质素的高值化利用受到了越来越多的关注。
在这一部分，可以介绍一些传统的木质素改性技术，如物理法、化学法和生物法等。
每种方法都有其特点和适用范围，例如物理法通常包括机械研磨、超声波处理等，可以改变木质素的形态和粒径化学法则通过化学反应引入新的官能团，改善木质素的溶解性或反应活性生物法则利用微生物或酶的作用，实现木质素的选择性改性。
木质纤维素预处理研究进展
木质纤维素预处理研究进展孙万里【摘要】木质纤雏原料的预处理是木质纤维素生物化学转化的关键,近年来周内外围绕预处理技术进行了大量的研究,但是由于木质纤维原料结构复杂和难水解性,到目前为止,还没有一种较为理想的预处理技术,该文对木质纤雏原料传统预处理方法的优缺点作了总结与分析,就近年来开发出来的预处理技术作了介绍,提出了未来预处理技术的发展方向.【期刊名称】《宜春学院学报》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】4页(P107-110)【关键词】木质纤维素;预处理;进展【作者】孙万里【作者单位】宜春学院江西省天然药物活性成分重点实验室,江西宜春336000【正文语种】中文【中图分类】TQ35绿色植物通过光合作用合成的碳水化合物——木质纤维素，是地球上最为丰富的再生生物质资源，每年地球上通过光合作用固定在绿色植物中的生物量为1－5×1010吨［1－2］，包括木材 (如软木和硬木等)及木材加工废弃物、农业秸秆类废弃物 (玉米秆、小麦秆、稻秆等)和城市固体废弃物 (纸箱和废纸)。
近年来，国内外研究者利用木质纤维素类生物质制备生物质能源与化学品进行了广泛研究，取得了许多成果，但是木质纤维素结构复杂，性质稳定，如何实现木质纤维素的高效生物转化，是利用木质纤维原料的关键，木质纤维素生物质转化可大致分为生物化学转化和热化学转化两条路线，而通过糖平台的生物化学转化由于处理工艺条件温和、不造成环境污染等优点而备受关注，而原料预处理又是制约生物化学转化技术成本和效率的关键所在［3－4］，该文就近年来国内外木质纤维原料最新预处理技术作了总结与分析，并提出了未来预处理技术的发展方向。
1 木质纤维素的结构与预处理的必要性纤维素、半纤维素和木质素为木质纤维素的主要三大组分，是植物细胞壁的主要成分，木质纤维素原料不同，纤维素、半纤维素和木质素的含量也不同，常见木质纤维原料各组分含量如表1［5，8－9］。
纤维素是葡萄糖残基通过β－1，4－糖苷键连接而成的线性葡聚糖长链大分子，聚合度 (DP)大致为100－20000［5］，大部分聚合物长链彼此平行，之间通过氢键等形成高度结晶区的超分子稳定结构，同时半纤维素和木质素无序地缠扰在纤维素周围，形成致密而稳定的结构，极大地阻碍了化学试剂或纤维素酶与纤维素表面或内部的有效接触和作用［6－7］，使得纤维素很难被酶水解或酸解，少部分线性葡聚糖随机分布，称为非晶型纤维素也称为无定型纤维素，较易酶或酸水解。
木质纤维素类生物质高效制糖及综合利用关键技术_概述及解释说明
木质纤维素类生物质高效制糖及综合利用关键技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在概述和解释木质纤维素类生物质高效制糖及综合利用关键技术。
随着全球能源需求的日益增长和环境污染问题的加剧，寻找新型可再生能源和可持续发展路径已成为当前国际社会的共同关注点。
作为最为广泛分布且主要来源的生物质资源之一，木质纤维素类生物质以其丰富的碳水化合物组分倍受研究者们的关注。
近年来，众多科学家和工程师致力于利用先进的技术手段将木质纤维素类生物质转化为有价值的糖类产物，并开发出相关综合利用方法，以实现生物质资源高效利用，从而满足能源、化工品和材料等多领域的需求。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行叙述：首先，在第2部分中，我们将重点介绍木质纤维素类生物质高效制糖关键技术。
这包括分离和预处理、酶法降解和水解以及纤维素糖化工艺优化等方面的内容。
然后，在第3部分中，我们将探讨木质纤维素类生物质综合利用关键技术，包括生物质能源转化、生物质制备化学品与材料以及生物质废弃物资源化利用等领域的技术进展。
最后，在第4部分，我们将总结本文中介绍的主要观点和发现，并对未来的研究方向提出建议。
1.3 目的通过本文的详细介绍与说明,我们旨在提供一个全面而清晰的概述木质纤维素类生物质高效制糖及综合利用关键技术。
希望这些信息能够为科学家、工程师和相关领域的研究人员提供有价值的参考，并推动木质纤维素类生物质转化成果在实际应用中更好地推广和落地。
只有通过不断创新和完善相关技术，才能实现可持续发展并促进全球环境保护与经济建设的协调发展。
2. 木质纤维素类生物质高效制糖关键技术2.1 分离和预处理木质纤维素类生物质是一种复杂的多聚糖结构，其中包含纤维素、半纤维素和木质素等组分。
在高效制糖过程中，首先需要对原料进行分离和预处理。
分离主要是将木质纤维素类生物质与其他杂质分离开来，以提高后续酶解过程的效率。
预处理则是通过物理、化学或生物方法对木质纤维素类生物质进行改性，以增加其可降解性和易于转化为糖类的特性。
木质纤维素
木质纤维素糖化发酵工艺研究进展前言目前，世界乙醇生产主要以淀粉类(粮食作物为主，如玉米、木薯等)和糖类（如甘蔗、甜菜等）[1-2]作为发酵原料．采用微生物法发酵生产乙醇技术成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮或与粮争地等弊端，并且导致粮食价格持续走高，因此寻找新的原料势在必行．所以现在科学家把目光投向成本更为低廉、来源更广泛的木质纤维素原料[3]．它不仅包括秸秆等农业废弃物，城市固体废弃物、办公废纸、杂草、锯末等以及市政废水中的固体部分[4].地球上每年植物光合作用的生物量可达2 000亿 t，其中大部分为木质纤维素类．它的主要成分是纤维素、木质素、半纤维素．在植物组织中木质素与半纤维素以共价键形式结合，并将纤维素分子包埋其中，形成一种坚固的天然屏障，使一般微生物很难进入使其降解。
木质纤维素原料生产燃料乙醇的过程主要包括预处理、糖化、发酵等，其预处理是生物转化的关键步骤，影响整个纤维素酒精生产过程．因此高效、便捷的预处理技术是木质纤维素原料生产燃料乙醇的关键所在．一、分步糖化和发酵（SHF）前处理后的木质纤维素经水解糖化生成葡萄糖，然后在另一反应器中进行发酵转化为乙醇，这种糖化发酵工艺被称为分步糖化和发酵。
其主要优点是糖化和发酵都能在各自最优条件下进行——纤维素酶水解糖化所需的最适温度在 45～5℃，而大多数发酵产乙醇的微生物最适温度在 28～37 ℃[5]。
缺点是糖化产物葡萄糖和纤维二糖的积累会抑制纤维素酶的活力，最终导致产率的降低。
研究发现，纤维二糖的浓度达到 6 g/L 时，纤维素酶的活力就将降低 60%，葡萄糖对纤维素酶的抑制作用则没有那么明显，但是，它会对β-葡糖苷酶（一种关键的纤维素水解酶）产生强烈的抑制，葡萄糖浓度达到3 g/L时，β-葡糖苷酶的活力就将降低75%。
此外，水解用的纤维素酶（主要来自于真菌）不仅组分相对单一而且价格昂贵，当其活力受到抑制时，就得增加用量，最终导致使用成本的提高。
(生物科技行业)项目申报书——CBG木质纤维素资源高效生物降解转化中
（生物科技行业）项目申报书——CBG木质纤维素资源高效生物降解转化中项目名称：,木质纤维素资源高效生物降解转化中的关键科学问题研究首席科学家：,曲音波山东大学起止年限：,2011.1至2015.8依托部门：,教育部山东省科技厅二、预期目标总体目标：提出3-5套新的木质纤维素类生物质生物转化液体燃料和化学品的生物炼制技术方案，培养一支高水平的基础研究和技术开发队伍，最终为在我国建立大规模利用木质纤维素资源转化液体燃料和大宗化学品的新型工业体系，实现社会经济可持续发展提供理论与技术基础。
五年预期目标：1）通过阐述植物生物质抗生物降解的组成和结构特征，建立起改造纤维生物质组成和结构以提高降解效率的理论体系；解析预处理技术对提高纤维生物质降解性的结构基础，提出高效、经济和实用的预处理技术方案；2）研究微生物对天然或预处理后底物的降解机理，特别是纤维素解聚机理、去结晶化途径以及提高纤维素酶的持续化降解能力的途径等，探讨采用现代系统生物技术，从复杂纤维质降解多酶体系中，筛选和发现新的高效、耐逆、适合工业要求的纤维质降解酶类；为降解不同的木质纤维素资源研制出低成本且高效的复合酶系；3）选育适于转化纤维质糖分为平台化合物的微生物，研究其代谢调控机理与机制，指导构建高效代谢工程菌，研究定向转化平台化合物的过程及相关产品的利用途径；进而通过对预处理、产酶、酶解和发酵的反应动力学、工程学和方法论的研究，将预处理技术、生物反应与分离过程耦合起来，提出新的生物炼制技术方案。
4）从木质纤维素生物降解转化角度，构建纤维素降解和糖转化利用的数据库，其中包括木质纤维素原料组成与结构特征、纤维素降解微生物类群与特性、纤维素酶、半纤维素酶和木素酶及复合酶系，新型糖代谢的功能微生物等，建立专门的信息共享平台和网站，为实现大规模降解转化木质纤维素资源提供理论、技术和信息支撑。
五年的可考核指标:提出2-3种新的高效、低能耗、少抑制物的预处理方案；筛选到5-10种新的关键酶或非酶降解因子，构建出高效的纤维素降解酶系，使酶解转化率大于90%；使吨乙醇用酶成本从2000元以上降到800元以下；构建出能全糖共利用、表达纤维降解相关酶组分的统合生物加工工程菌株3-5株，发酵性能达到国际先进水平；综合前述进展，设计出多技术集成、全组分利用、多产品选择、经济上有竞争力的木质纤维素生物炼制技术路线3-5条；发表相关研究论文200篇以上，包括SCI影响因子超过5的论文5-10篇，总影响因子超过300；三、研究方案1）学术思路：以研究植物木质纤维素类生物质对生物降解的抗性屏障及其破解之道为核心，深入研究微生物的多种多样的降解天然纤维的策略，探索人类干预生物降解过程，认识降解产物的复杂性，提高其降解转化效率，实现全部降解糖类的代谢转化，使之转而为人类可持续发展服务的可能途径。
木质纤维素生物质预处理技术研究现状
木质纤维素生物质预处理技术研究现状摘要：为了研究经济高效的预处理技术，综述了近10年国内外在木质纤维素预处理技术方面的研究，对物理法、物理-化学法、化学法、生物法等预处理技术进行了重点分析，发现稀酸处理法、蒸汽爆破法和生物法等技术极具潜力，但目前的研究仍存在不足，今后还需研究成本低、产率高、污染小的预处理技术。
最后对预处理技术的发展提出了建议。
引言木质纤维素原料来源广泛，是储量丰富的可再生资源。
近年来，利用木质纤维素制备燃料乙醇新能源备受国内外专家学者的关注。
发展木质纤维素生产燃料乙醇的能源技术，对于降低成本和保护环境是一个“双赢”的模式，与当今世界的低碳环保主题一致，有利于人类社会的可持续发展。
目前，用植物纤维原料生产乙醇的成本仍然较高，还无法与粮食乙醇形成竞争。
因此，致力于寻找经济高效的预处理方法是当今燃料乙醇制备过程中的研究热点之一。
常规的预处理技术主要包括：酸法、碱法、有机溶剂法、蒸汽爆破法或几种方法的结合，虽然处理效果相对较好，但是对设备的要求高，造成严重的环境污染；生物法能耗低、无污染，但是成本高、作用周期长、木质素分解酶类的酶活力低。
为此，开发低廉高效的木质纤维素预处理技术成为当前生物乙醇研究的关键。
基于此，笔者对木质纤维素生物质预处理技术进行综述及分析，并对预处理技术的发展前景提出建议，以期为纤维素乙醇的研究提供有益的参考。
1木质纤维素生物质预处理的意义木质纤维素构成了植物的细胞壁，对细胞起着保护作用。
木质纤维素是指纤维素、半纤维素及木质素三者的总称，也有少量的果胶、树胶、藻胶和琼脂等成分，结构非常复杂。
纤维素和半纤维素被木质素层层包裹，纤维素是由1000~10000个β-D-吡喃型葡萄糖单体形式以β-1,4-糖苷键连接形成的直链多糖，多个分子层平行排列构成丝状不溶性微纤维结构，基本组成单位为纤维二糖，是地球上含量最丰富的聚合物。
半纤维素主要是由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖或甘露糖组成。
关于利用微生物用于木质纤维素生物质转化为燃料乙醇的研究进展综述
关于利用微生物用于木质纤维素生物质转化为燃料乙醇的研究进展综述摘要：木质纤维素生物质是一种廉价、易得的可持续发展的潜在新能源材料，随着能源危机的加剧，由木质纤维素生物质转化为燃料乙醇成为开发新能源的一个新突破口。
国内外近年来在这个领域都有很多研究成果。
本文就微生物在木质纤维素生物质转化为燃料乙醇的预处理、水解中的应用作出综述，分析了现在木质纤维素生物质转化为燃料乙醇要想实现产业化所遇到的问题，并提出几条对策。
关键词：木质纤维素、燃料乙醇、发酵、纤维素酶、研究进展随着现代工业与经济的发展，能源需求日益增加。
特别是石油能源，由于人类社会的不断开采，石油资源目前面临着枯竭的危险。
据2010年11月8号《环境科学与技术杂志》发表的研发报告显示，以当前的使用速度，化石燃料原料将在2050年前枯竭，而石油开采量下降10%～15%足以令发达工业国家的经济完全瘫痪1。
这就意味着，要想保证人类社会的继续发展，寻求清洁、可持续的新能源已经成为了人类一项必须要完成的任务。
因此，越来越多的国家已将生物质能源产业作为国家的一项重大战略推进，纷纷投入巨资进行生物质能源的研发。
20世纪70年代石油危机以来，一些国家开始尝试利用生物质资源生产液体燃料2。
继美国和巴西用玉米和甘蔗生产燃料乙醇成功后，欧盟、日本、加拿大、印度等国家和地区也先后加大用粮食制备燃料乙醇的投入，2006年，仅美国由玉米淀粉生产乙醇的产量就达到了50亿加仑3。
然而，随着随着世界耕地面积的缩小和人口数量的急剧增多，世界粮食价格也在近年出现大幅攀升。
如何寻求价格低廉且来源广泛的替代原料来生产燃料乙醇，成为了发展生物质能转化为乙醇新能源亟待解决的问题。
木质纤维素生物质如农林牧业加工废弃物，是可再生、价廉易得和来源丰富的资源和能源。
全球每年光合作用的产物高达1500-2000亿吨，其中80%以上为木质纤维素生物质(如秸秆、草类、树木等)4。
利用木质纤维素生物质生产乙醇不仅有利于环境保护和资源再利用，而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机，因此成为了一条解决新能源问题的新途径，其研究得到了世界各国的大力支持，并且也取得了很多阶段性的进展。
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木质纤维素高效转化国际发展态势分析苏郁洁程静（中国科学院青岛生物能源与过程所，青岛）摘 要：木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一，蕴储着巨大的生物质能。
木质纤维素来源广泛，包括工农业废弃物、可种植于边际土地的能源作物等，有助于解决生物能源发展所遇到的资源问题，因而受到人们的广泛关注。
木质纤维素转化产品丰富，可转化为生物燃料、氢气、生物基化学品等多种产品。
木质纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，结构特点使其难于被酶等降解，因此，木质纤维素降解是木质纤维素高效转化中的主要瓶颈问题。
研究人员通过遗传改造重构细胞壁的结构、增加细胞壁中纤维素含量等方法提高木质纤维素的降解率。
根据产品与原料组成的不同，木质纤维素的转化方法包括化学法、发酵法、直接生物转化法等。
通过对木质纤维素转化领域发表的文献和专利分析发现，2007年开始全球木质纤维素研究开始升温，领域内公开发表论文数量大幅增加，2008年开始，领域内专利申请数量迅速增加。
关键词：木质纤维素 能源 生物炼制 转化 生物燃料 生物基化学品目 录1. 木质纤维素的概况 (2)1.1 概念 (2)1.2 来源 (2)1.3 影响木质纤维素降解的因素 (2)2. 木质纤维素的改性 (3)2.1 提高纤维素的可及度 (3)2.1.1 纤维素结晶化的修饰 (3)2.1.2 修改半纤维素和果胶的修饰 (3)2.2 增加细胞壁纤维素含量 (4)2.2.1 纤维素合成路径的遗传改造 (4)2.2.2 细胞壁的调整和增加植物生物量 (4)2.3 细胞壁木质素含量和组分的改变 (5)2.4 细胞壁中水溶性聚合物的整合 (5)3. 木质纤维素生物炼制技术 (5)3.1 木质纤维素预处理技术 (6)3.1.1 物理化学结构修饰 (6)3.1.2 木质纤维素分馏 (6)3.2 生物燃料的转化工艺 (7)3.2.1 生物化学法 (7)3.2.2 热化学转化法 (8)3.3 生物基化学品的生产 (9)3.3.1 传统化学方法 (9)3.3.2 发酵 (10)3.3.3 离子液体阶段反应 (10)3.3.4 直接生物转化 (11)4. 木质纤维素产品 (11)4.1 生物燃料 (11)4.2 化学品和高价值生物副产品 (12)5. 木质纤维素高效转化的文献分析 (13)5.1 年度分布 (13)5.2 国家（地区）分布 (13)5.3 研究机构 (14)5.4 相关研究主题分布 (14)6. 木质纤维素高效转化的专利分析 (15)6.1 概况 (15)6.2专利权人分布 (15)6.3 德温特手工代码分析生物能源领域主要类别 (16)6.4 被引TOP10专利申请 (16)7 发展建议 (17)参考文献 (18)1.木质纤维素的概况1.1概念木质纤维素是由纤维素（38%-50%）、半纤维素（23%-32%）和木质素（15%-30%）的混合物组成（Rocio, et al. 2008）。
纤维素是植物细胞壁的主要组成部分；半纤维素作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间；而木质素也是构成植物细胞壁的成分之一，具有网状结构可以使细胞相连，它作为支撑骨架包围并加固着纤维素和半纤维素。
木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一，据测算年总产量高达1500亿吨，蕴储着巨大的生物质能。
1.2来源木质纤维素可以来源于：（1）农业废弃物，如麦草、玉米秸秆、玉米芯、大豆渣、甘蔗渣等；（2）工业废弃物，如制浆和造纸厂的纤维渣、锯末等；（3）林业废弃物；（4）城市固体废弃物（MSW），如废纸、包装纸等。
它是具有较低成本的原料（刘娜等，2005）。
（5）木质纤维素作物。
玉米（淀粉）和甘蔗（蔗糖）是目前主要用于生产生物燃料（如乙醇）以及化学品（如聚乳酸）的作物，但它们成本过高。
木质纤维素作物具有较高的生产率，主要的木质纤维素作物包括：（1）能源甘蔗，比普通的甘蔗耐严寒，而且需要较少的化肥和水。
（2）甜高粱，是一种高年产量的作物，具有较强的生长能力且较为耐旱。
甜高粱具有大量的糖分。
（3）芒草，是一种多年生牧草，具有较强的耐寒和耐旱性。
（4）柳枝稷，是一种多年生能源植物，可以在多种地区种植，具有耐旱性、耐贫瘠性，其适应性强。
（5）水葫芦，是一种多产的水生植物。
1.3 影响木质纤维素降解的因素木质纤维素的以下几个特点阻碍了酶对纤维素和半纤维素可及度，并降低了它的降解率。
木质素含量。
由于与纤维素的微纤维密切相关，木质素阻碍了酶对生物质中碳水化合物的可及度。
为了增强消化率，高木质素含量的生物质必须通过化学处理去除或修改木质素。
木质素的含量最低可降到12%，因为去除更多的木质素不会显著地增加降解率。
半纤维素含量。
由于半纤维素和木质素是通过共价键连接的，半纤维素的酸水解可以打开生物质结构。
温和地去除半纤维素（>50%）可以显著地提高纤维素的降解率。
乙酰含量。
在半纤维素中，木聚糖中70%为无序的乙酰，会阻碍酶的进入。
研究发现，去除乙酰组可以提高生物质的降解率。
纤维素结晶度。
纤维素结晶阻碍纤维素酶快速进入，进行有效酶解。
聚合程度。
把纤维素转化为糖的内切纤维素酶，可以打开纤维素中的化学键，构建活性末端与其他外切纤维素酶发生反应。
酸性预处理可以很容易地水解纤维素并构建活性末端，而碱性预处理则会保护纤维素内部的化学键。
因此，如果预处理可以创建内部的活性末端，可以使得纤维素更有效地分解(Chang and Holtzapple, 2000)。
表面积和孔容积。
对木质纤维素的组成成分、乙酰基含量及结晶程度的改变通常会导致表面积和孔容积的改变，表面积和孔容积在酶解过程中起到很重要的作用(Thompson, 1992)。
研究发现，乙酰含量对于降解性的影响最小；木质素含量决定降解的程度；结晶度影响降解的速度(Chang and Holtzapple, 2000)。
2. 木质纤维素的改性木质纤维素的遗传改造通过植物细胞壁重构以提高木质纤维素的利用效率。
主要方法包括提高纤维素的可及度，增加细胞壁纤维素含量和植物的生物量，细胞壁木质素含量和组分的改变，以及细胞壁中水溶性聚合物的整合。
2.1提高纤维素的可及度生物质水解中的主要障碍是纤维素酶难以接触到纤维素而发挥作用。
细胞壁的表面结构和纤维素的晶体结构是影响纤维素酶水解效率的主要因素。
果胶、半纤维素和木质素的交联结构及植物细胞壁的纤维素微纤丝限制了水解酶与纤维素的相互作用，改造的主要目的是减少纤维素的结晶度和增加纤维素、半纤维素基质的孔隙率。
下面讨论对细胞壁多糖的组成、结构的改造方法(Miron, 2010)。
2.1.1纤维素结晶化的修饰纤维素的结构包括不可溶的结晶区和可溶性无定形结构，可溶性部分对酶的水解更为敏感，因此纤维素的结晶度越低，纤维素越容易水解。
在降低纤维素的结晶度，提高多糖的降解率方面已经有很多技术，异源表达碳水化合物结合模块（CBM）可以破坏纤维素结晶，提高水解效率。
碳水化合物结合模块可在没有任何水解反应的情况下诱导纤维素表面的降解。
据推测，纤维素之间碳水化合物结合模块片段可以促进纤维素晶体的解聚，增加与内切葡聚糖酶间的水解反应。
细胞壁蛋白的膨胀与细胞壁的松动和延伸相关，可促进植物的生长和果实的松软，增加糖分的释放速度。
用于纤维素降解的真菌瑞士木霉含有碳水化合物结合模块和膨胀结构域，关于蛋白膨胀增加水解效率的研究还比较少。
通过非水解纤维二糖脱氢酶修饰纤维素可以增加纤维素酶对纤维素的可及度(Tina, 2007)。
2.1.2 修改半纤维素和果胶的修饰非纤维素多糖，半纤维素和果胶会阻碍木质纤维素材料的降解过程。
牧草中的半纤维素和相关的单子叶植物细胞壁，通常与木质素交联在一起形成木质素-碳水化合物的合成物。
减少半纤维素的含量和它的侧链是增加纤维素的可及度和水解的主要途径。
UDP-葡萄糖醛酸脱羧酶催化生成UDP木糖——木聚糖的底物，在烟草植物中，UDP-葡萄糖醛酸脱羧酶的下调可减少细胞壁中20%的木糖含量。
转基因植物具有较高的卡伯值和较低的纤维素提取率，通过细胞壁成分分析显示，植物中木质素含量没有变化。
植物细胞壁结构的修饰可以改变多糖和木质素聚合物之间的相互作用，通过木质素与纤维素之间的紧密联系，使脱木素效率降低(Bin, 2004)。
阿魏酸酯酶主要功能是水解植物细胞壁中的多糖与阿魏酸连接的侧链和交联键。
在转基因黑麦草和高羊茅植物中表达阿魏酸酯酶基因，可使其细胞壁更易与内切木聚糖酶接触。
木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)是植物细胞壁重构过程中的关键酶，可以修改半纤维素—纤维素网络结构，是一种松弛细胞壁结构的酶。
这种双功能酶可以降解木葡聚糖，并且参与半纤维素的重构，影响最终的细胞壁基质(Kazuhiko, 1997)。
木葡聚糖和果胶的O-乙酰化反应通常伴随着抑制多糖酶分解和修改多糖溶解性。
这样，细胞壁多糖中减少乙酰化程度可以提高糖化率。
通过果胶酯酶（PMEs）可以修改果胶的酯化程度，并通过影响钙桥的数量改变细胞壁的硬度，这是提高生物燃料产量的一种方法。
通常果胶酯酶被分为两组，线性去甲基酯化——推动钙桥非模块化，去甲基酯化——提高果胶酶活性(Fabienne, 2001)。
2.2增加细胞壁纤维素含量促进植物的生长和增加生物质含量是增加原料的成本效益的主要途径。
影响整体生物质产量的因素包括转录因子的表达，葡聚糖合成酶，不同的糖苷水解酶和碳水化合物结合模块的过度表达。
2.2.1纤维素合成路径的遗传改造对纤维素生物合成途径的控制将直接决定细胞壁的组成和性质，以生产出更易降解的多糖并促进糖化。
最近的研究发现，一种拟南芥的转录因子组可以调控次生细胞壁合成，这可能成为加速纤维素合成的新方法。
此外，在纤维素生物合成中许多跨膜和胞浆酶的过度表达可以提高纤维素的数量。
蔗糖合成酶，蔗糖磷酸合成酶，蔗糖，UDP葡萄糖焦磷酸化酶和纤维素酶合成物可以分别作为纤维素生物合成路径的限速因子。
虽然一些非纤维素合成酶基因(CesA)蛋白的作用不明确，但是它们也被建议加入纤维素生物合成过程中。
通过调节基质比率可能是最有效地加速纤维素合成的方法。
2.2.2 细胞壁的调整和增加植物生物量内切纤维素酶是一种蛋白质，可以加快植物细胞壁发展和降解的速度和程度。
内切纤维素酶可以水解非结晶纤维素或木葡聚糖，从而使纤维素链相对自由地运动。
这种裂解反应可使细胞壁松弛，并允许细胞快速伸长和生长。
通常情况下，植物的纤维素酶属于糖苷水解酶家族GH9，由于缺少碳水化合物结合模块，它们对于结晶纤维素没有活性。
因此，有效地调控这种葡聚糖酶子类的表达可以进一步增加纤维素的合成和萃取。
碳水化合物结合模块可诱导植物生产并提高生物质产量。
把碳水化合物结合模块引入到植物细胞壁中可以分离纤维素生物合成聚合与结晶步骤，增加纤维素生物合成的效率。