本发明涉及一种木质生物质资源转化利用的技术领域，具体地说，是涉及一种提高木质生物质酸法预处理固体基质酶解效率的方法。
背景技术：
由于化石燃料的不断消耗、以及由化石能源使用所产生的环境问题，将天然的木质生物质转化为燃料的研究已受到全球的关注。目前，绿色、高效和廉价地获取可发酵糖是生物质燃料商业化生产的主要技术瓶颈之一。由于生物酶具有较强的生物兼容性，采用生物酶水解木质生物质中碳水化合物来制备可发酵葡萄糖被誉为最绿色的技术。然而，木质生物质由纤维素、半纤维素、木质素和抽出物等物质组成，天然的进化过程使这些物质间形成复杂的联接结构，最终产生了一种异质的三位网状结构。该结构对生物酶触及纤维素糖苷键产生严重的障碍，直接采用酶水解木质生物原料产葡萄糖的效率极其低下。
为克服这种障碍，在酶水解之前需对木质生物质进行预处理。现有的预处理方法主要可分为物理、化学和生物法，以及它们之间相结合的预处理方法。常用的物理预处理方法主要包括机械粉碎、高能辐照、微波、超声波等方法，这些方法虽然清洁，基本无二次污染物产生，但其能耗较高。化学法主要包括稀酸、蒸汽爆破、酸性亚硫酸盐、酸催化的有机溶剂、离子液体等方法，尽管这些方法可显著提高预处理所得固体基质中纤维素的低浓（小于15%，w/w）酶解效率，但这些方法或者涉及产生污染性较大的废液和废气、或者涉及所用溶剂或设备较为昂贵等不利因素。生物法主要是利用微生物或酶分解木质素，实现木质生物质中主要组分的清洁分离，达到提高固体基质中纤维素酶解效率的目的。生物法预处理条件温和，对设备和能耗的要求较低，基本无污染物产生，但其处理周期过长，半纤维素和木素移除效率极低，预处理后固体基质中纤维素低浓酶解效率也较低。因此，开发一种绿色、高效和廉价的预处理方法则成为整个可发酵糖生产过程的关键技术环节。
因无需添加任何化学药品，热水预处理已被誉为最简单、清洁的预处理方法。基于自催化的水解过程，在一定的温度和时间条件下，其可使木质生物质中半纤维素发生高效水解而溶出，固体基质中纤维素对酶的可及性得以有效提高，酶解效率也随之提高。但木质素不易溶于水，其在热水预处理过程中容易发生缩聚反应，最终重新沉积于固体基质表面，对酶解过程所使用的生物酶产生严重的无效吸附。最终，为达到与其它预处理方法（如酸性亚硫酸盐、有机溶剂或者离子液体预处理等）相近的低浓酶解效率，热水预处理固体基质所需的生物酶（如纤维素酶和纤维二糖酶）用量则需提高一倍以上，这无疑增加了可发酵糖生产的成本。
为此，公开号为CN 101586136 A的中国专利《一种生物质绿色高效预处理方法》采用两步热水预处理、公开号为CN 102174594 A的中国专利《一种木质纤维素类生物质高效酶水解的方法》采用在酶解过程中添加吐温80的方法来克服热水预处理固体基质上沉积木素对生物酶的影响；公开号为CN 103343143 A的中国专利《一种提高纤维素酶对木质纤维素的酶解效率的方法》采用向酶解体系中添加聚乙二醇来提高聚乙二醇预处理固体基质的酶解效率；公开号为CN 102517359 A的中国专利《一种复配纤维素酶提高其降解木质纤维素效率的方法》采用向酶解体系中添加吐温80、聚乙二醇和硫代硫酸钠来提高蒸汽爆破预处理固体基质的酶解效率。尽管公开号为CN 101586136 A和CN 102174594 A的中国专利在一定程度上提高了热水预处理固体基质中纤维素的酶解效率，但两步热水预处理的过程繁琐、能耗比一步预处理高，且吐温80为表面活性剂，其不仅对后续发酵过程中的发酵微生物的生物活性产生一定的抑制，而且显著增加了发酵产物分离纯化过程的成本。公开号为CN 103343143 A和为CN 102517359 A的中国专利同样存在上述问题，且其预处理方法或者涉及所用溶剂成本较高、或者涉及预处理设备需耐高压等缺陷。尽管提高木质生物质热水预处理固体基质酶解效率的发明还有很多，但其所采用的酶水解方法与本发明存在较大区别，在此不再一一赘述。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服沉积木质素对酶解液中纤维素酶和纤维二糖酶产生无效吸附的不利影响，提供一种绿色、高效而廉价地提高木质生物质热水预处理固体基质中纤维素酶水解效率的综合处理方法。
为实现本发明的目的，采用的技术方案是：一种提高木质生物质酸法预处理固体基质酶解效率的方法，包括如下步骤：
（1）选取木质生物质原料，人工去除枝桠和剥皮后采用削片机对其进行削片处理，然后用振框筛进行筛选，筛选出原料片的尺寸为20~30mm×10~15mm×2~5mm的片状物，将筛选出的片状物作为木片原料；
（2）热水预处理，将步骤（1）制得的片状物作为木片原料进行预处理，其技术条件为：将木片原料和去离子水装入蒸煮器中，蒸煮器支架的转动速度为3~5rpm，预处理温度190~200℃，预处理时间35~50min，木片原料的绝干质量加入量为1~2kg，木片原料中存在的水和加入的去离子水的总体积与木片原料绝干质量的比值以ml: g计为4~5，预处理完成后，将固液混合物收集于可封口的聚乙烯塑料桶中；
（3）稀硫酸预处理，将步骤（1）制得的片状物作为木片原料添加98wt%硫酸作为催化剂进行预处理，硫酸添加量为基于绝干木片原料质量的质量百分比为1~2%，预处理温度165~175℃，其它技术条件和操作步骤均与步骤（2）一致；
（4）稀盐酸预处理，将步骤（1）制得的片状物作为木片原料添加盐酸作为催化剂进行预处理，盐酸添加量为绝干木片原料质量的质量百分比为2~4%，预处理温度165~175℃，其它技术条件和操作步骤均与步骤（2）一致；
（5）预处理后固液混合物的双螺杆挤出处理，分别将步骤（2）、（3）或（4）所得固液混合物倒入双螺杆挤出机的进料仓，进料速度0.5~1kg/min，双螺杆挤出过程无需加热，固液混合物在双螺杆挤出机中循环挤出2~4次，最终收集的样品用40~60目的尼龙网进行固液分离，固体部分称为固体基质，其密封于聚乙烯袋中，液体部分称为预处理液，其收集于可封口的聚乙烯瓶中；
（6）双螺杆挤出处理所得固体基质的等离子处理，将步骤（5）所得固体基质进行冷冻干燥，取干燥后的固体基质1~2g平铺于玻璃烧杯底部，烧杯放置于等离子体处理腔体内，然后将冷等离子体处理器抽真空至1~5Pa，连续抽真空5次，再通入氧气至40~70Pa，处理功率50~300W，处理时间3~8min；
（7）水溶性大豆蛋白提取，脱脂豆粉原料为黄豆经充分压榨产生食用油后的残余物，此残余物在机械粉碎后过20目不锈钢筛网，形成粉状物即为下述所用的脱脂豆粉，将脱脂豆粉在球磨中处理72~120h，脱脂豆粉和球磨罐装载球形陶瓷珠的质量比为5~10g:1kg，球形陶瓷珠直径为1cm，球磨机转轴带动陶瓷管转速为10~20rpm，球磨结束后，用60目尼龙筛网将陶瓷珠与磨后的脱脂豆粉分离，然后将收集的磨后脱脂豆粉过200目尼龙筛网，取一定量过200目筛的脱脂豆粉加入到45~55mmol/L、pH为4.5~5.5柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，脱脂豆粉质量和缓冲溶液体积比的范围以g: ml计为1:3~1:6，然后将此固液混合物加入到高压均质机中进行混合，高压均质机所用微射流管的内径为200μm，在微射流管中循环20~40次，然后从高压均质机的收集器中收集胶体状固液混合物，将此胶体状固液混合物置于三角瓶中，用橡皮塞封口，放入摇床中进行处理，处理温度45~55℃、时间48~72h、摇床转速为150~200r/min，处理结束后，取出三角瓶，冷却至室温，然后对固液进行离心分离，离心转速为10000rpm，时间15min，离心完成后取上清液测蛋白质浓度；
（8）大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素，其技术条件为：首先将步骤（6）制得的固体基质、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、步骤（7）的水溶性大豆蛋白和NaN3加入到三角瓶，固体基质作为底物的质量与缓冲液体积的比值以g:ml计为1~2:100，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的浓度和pH值分别为45~55mmol/L和4.5~5.5，水溶性大豆蛋白用量为40~100mg/g 绝干固体基质，水溶性大豆蛋白以步骤（7）中所得溶液的形式加入，加入溶液体积根据用量和步骤（7）测定蛋白质浓度来换算，NaN3加入量与缓冲液体积的比值以g:ml计为0.01~0.05:100，三角瓶经橡皮塞封口后放入恒温摇床底座上固定，控制摇床空气浴温度45~55℃、摇床转速为150~200r/min、处理时间12~24h；
（9）经等离子体和大豆蛋白处理的固体基质的酶水解，其技术条件为：待步骤（8）处理结束后，向同一三角瓶中加入纤维素酶和纤维二糖酶，纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为2.5~5FPU/g绝干固体基质、5~10CBU/g绝干固体基质，再次用橡皮塞封住三角瓶，在上述温度和转速下进一步处理48~72h，结束后，迅速取1~2ml上清液于聚乙烯离心管中，离心管放入沸水浴中对酶进行灭活处理，处理时间10~15min，然后将样品在自来水上冷却至室温，测定其葡萄糖浓度。
上述步骤（5）的预处理后固液混合物的双螺杆挤出处理，固液混合物的进料速度为0.5~1kg/min，固液混合物在双螺杆挤出机中循环挤出2~4次。
上述步骤（6）的双螺杆挤出处理所得固体基质的等离子处理，处理前在等离子体中通入氧气压力在40~70Pa，处理功率50~300W，处理时间3~8min。
上述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，球磨处理后、且通过200目尼龙筛网的脱脂豆粉与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液形成的固液混合物需经过高压均质机进行均质化处理，处理时所用微射流管的内径为100~200μm，循环处理次数在20~40次。
上述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，经高压均质处理后，提取用缓冲液为45~55mmol/L、pH为4.5~5.5柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，脱脂豆粉质量和缓冲溶液体积比的范围以g: ml计为1:3~1:6。
上述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，高压均质机处理所得胶体状固液混合物还需在摇床中混合48~72h，摇床控制空气浴温度为度45~55℃、转速为150~200r/min。
上述步骤（8）的大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素，在加入酶之前，首先将经等离子体处理的固体基质与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、提取的水溶性大豆蛋白和NaN3混合，固体基质作为底物的质量与缓冲液体积的比值以g:ml计为1~2:100，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的浓度和pH值分别为45~55mmol/L和4.5~5.5，水溶性大豆蛋白用量为40~120mg/g 绝干固体基质，NaN3加入量与缓冲液体积的比值以g:ml计为0.01~0.05:100；混合物需在空气浴摇床进行处理，处理温度、转速和时间范围分别为45~55℃、150~200r/min和12~24h。
本发明上述的预处理方法用于处理酸法预处理固体基质来提高其纤维素酶水解的转化率和经酶水解获得葡萄糖的得率。
具体地说，本发明所述的一种提高木质生物质热水预处理固体基质酶解效率的综合处理方法，包括如下步骤：
（1）选取木质生物质原料，人工去除枝桠和剥皮后采用削片机对其进行削片处理，然后用振框筛进行筛选，筛选出原料片的尺寸为20~30mm×10~15mm×2~5mm将筛选出的片状物作为原料；
（2）热水预处理，将步骤（1）制得的片状物作为原料，其技术条件为：将原料和去离子水装入蒸煮器中，蒸煮器支架的转动速度为3~5rpm，带动蒸煮器以转速3~5rpm转动，预处理温度190~200℃，预处理时间35~50min，绝干原料加入量为1~2kg，木片原料中存在的水和加入的去离子水的总体积与木片原料绝干质量的比值以ml: g计为4~5，预处理完成后，将固液混合物收集于可封口的聚乙烯塑料桶中；
（3）稀硫酸预处理，除添加98%硫酸作为催化剂，硫酸添加量为基于绝干原料质量的质量百分比为1~2%，预处理温度165~175℃，其它操作步骤均与步骤（2）一致；
（4）稀盐酸预处理，除添加盐酸作为催化剂，盐酸添加量为绝干原料质量的质量百分比为2~4%，预处理温度165~175℃，其它操作步骤均与步骤（2）一致；
（5）预处理后固液混合物的双螺杆挤出处理，分别将步骤（2）、（3）或（4）所得固液混合物倒入双螺杆挤出机的进料仓，进料速度0.5~1kg/min，双螺杆挤出过程无需加热，固液混合物在双螺杆挤出机中循环挤出2~4次，最终收集的样品用40~60目的尼龙网进行固液分离，固体部分称为固体基质，其密封于聚乙烯袋中，液体部分称为预处理液，其收集于可封口的聚乙烯瓶中；
（6）双螺杆挤出处理所得固体基质的等离子处理，将步骤（5）所得固体基质进行冷冻干燥，取干燥后的固体基质1~2g平铺于玻璃烧杯底部，烧杯放置于等离子体处理腔体内，然后将冷等离子体处理器抽真空至1~5Pa，连续抽真空5次，再通入氧气至40~70Pa，处理功率50~300W，处理时间3~8min；
（7）水溶性大豆蛋白提取，脱脂豆粉原料为黄豆经充分压榨产生食用油后的残余物，此残余物在机械粉碎后过20目不锈钢筛网，形成粉状物即为本发明所用脱脂豆粉，将脱脂豆粉在球磨中处理72~120h，脱脂豆粉和球磨罐装载球形陶瓷珠的质量比为5~10g:1kg，球形陶瓷珠直径为1cm，球磨机转轴带动陶瓷管转速为10~20rpm，球磨结束后，用60目尼龙筛网将陶瓷珠与磨后的脱脂豆粉分离，然后将收集的磨后脱脂豆粉过200目尼龙筛网，取一定量过200目筛的脱脂豆粉加入到45~55mmol/L、pH为4.5~5.5柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，脱脂豆粉质量和缓冲溶液体积比的范围以g: ml计为1:3~1:6，然后将此固液混合物加入到高压均质机中进行混合，高压均质机所用微射流管的内径为100~200μm，在微射流管中循环20~40次，然后从高压均质机的收集器中收集胶体状固液混合物，将此胶体状固液混合物置于三角瓶中，用橡皮塞封口，放入摇床中进行处理，处理温度45~55℃、时间48~72h、摇床转速为150~200r/min，处理结束后，取出三角瓶，冷却至室温，然后对固液进行离心分离，离心转速为10000rpm，时间15min，离心完成后取上清液测蛋白质浓度；
（8）大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素，其技术条件为：首先将步骤（6）制得的固体基质、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、步骤（7）的水溶性大豆蛋白和NaN3加入到三角瓶，固体基质作为底物的质量与缓冲液体积的比值以g:ml计为1~2:100，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的浓度和pH值分别为45~55mmol/L和4.5~5.5，水溶性大豆蛋白用量为40~100mg/g 绝干固体基质，水溶性大豆蛋白以步骤（7）中所得溶液的形式加入，加入溶液体积根据用量和步骤（7）测定蛋白质浓度来换算，NaN3加入量与缓冲液体积的比值以g:ml计为0.01~0.05:100，三角瓶经橡皮塞封口后放入恒温摇床底座上固定，控制摇床空气浴温度45~55℃、摇床转速为150~200r/min、处理时间12~24h；
（9）经等离子体和大豆蛋白处理的固体基质的酶水解，其技术条件为：待步骤（8）处理结束后，向同一三角瓶中加入纤维素酶和纤维二糖酶，纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为2.5~5FPU/g绝干固体基质、5~10CBU/g绝干固体基质，再次用橡皮塞封住三角瓶，控制摇床空气浴温度45~55℃、摇床转速为150~200r/min的条件下进一步处理48~72h，结束后，迅速取1~2ml上清液于聚乙烯离心管中，离心管放入沸水浴中对酶进行灭活处理，处理时间10~15min，然后将样品在自来水上冷却至室温，测定其葡萄糖浓度。
为进一步实现本发明目的，所述步骤（5）的预处理后固液混合物的双螺杆挤出处理，固液混合物的进料速度为0.5~1kg/min。
所述步骤（5）的预处理后固液混合物的双螺杆挤出处理，固液混合物在双螺杆挤出机中循环挤出2~4次，即挤出后的固液混合物重复加入到进料仓，循环挤出，直至达到规定的处理次数。
所述步骤（6）的双螺杆挤出处理所得固体基质的等离子处理，处理前在等离子体中通入氧气压力在40~70Pa，处理功率50~300W，处理时间3~8min。
所述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，提取用脱脂豆粉是黄豆在经充分压榨产生食用油后的残余物，在提取前，此残余物需经机械粉碎后过20目不锈钢筛网，形成粉状物。
所述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，提取用脱脂豆粉需首先在球磨中进行研磨处理，脱脂豆粉和球磨罐装载球形陶瓷珠的质量比为5~10g:1kg，球磨机转轴转速为10~20rpm，处理时间72~120h，收集过200目尼龙筛网的处理后的脱脂豆粉。
所述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，球磨处理后、且通过200目尼龙筛网的脱脂豆粉与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液形成的固液混合物需经过高压均质机进行均质化处理，处理时所用微射流管的内径为100~200μm，循环处理次数在20~40次。
所述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，经高压均质处理后，提取用缓冲液为45~55mmol/L、pH为4.5~5.5柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，脱脂豆粉质量和缓冲溶液体积比的范围以g: ml计为1:3~1:6。
所述步骤（7）的水溶性大豆蛋白提取，高压均质机处理所得胶体状固液混合物还需在摇床中混合48~72h，摇床控制空气浴温度为度45~55℃、转速为150~200r/min。
所述步骤（8）的大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素，在加入酶之前，首先将经等离子体处理的固体基质与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、提取的水溶性大豆蛋白和NaN3混合，固体基质作为底物的质量与缓冲液体积的比值以g:ml计为1~2:100，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的浓度和pH值分别为45~55mmol/L和4.5~5.5，水溶性大豆蛋白用量为40~120mg/g 绝干固体基质，NaN3加入量与缓冲液体积的比值以g:ml计为0.01~0.05:100。
所述步骤（8）的大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素，在加入酶之前，由经等离子体处理的固体基质、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、提取的水溶性大豆蛋白和NaN3组成的混合物需在空气浴摇床进行处理，处理温度、转速和时间范围分别为45~55℃、150~200r/min和12~24h。
所述步骤（9）的经等离子体和大豆蛋白处理的固体基质的酶水解，在水溶性大豆蛋白与固体基质上残余的木质素进行充分吸附后，加入可水解固体基质中纤维素为葡萄糖的纤维素酶和纤维二糖酶，纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为2.5~5FPU/g绝干固体基质、5~10CBU/g绝干固体基质。
所述步骤（9）的经等离子体和大豆蛋白处理的固体基质的酶水解，加入纤维素酶和纤维二糖酶后，空气浴摇床处理温度、转速和时间范围分别为45~55℃、150~200r/min和48~72h。
所述步骤（9）的经等离子体和大豆蛋白处理的固体基质的酶水解，水解所用纤维素酶和纤维二糖酶均购于中国上海Sigma-Aldrich公司，纤维素酶的商品名为Celluclast 1.5L®，纤维二糖酶的商品名为Novozyme 188®。
本发明所述的一种提高木质生物质酸法预处理固体基质酶解效率的综合处理方法，由上述步骤构成。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
热水、稀硫酸和稀盐酸等预处理方法均较为廉价，是生物质能源领域研究较为广泛且积极推广的预处理方法。上述预处理方法虽可高效的移除木质生物质原料中的半纤维素，在一定程度上提高酶对预处理产生固体基质中纤维素的可及性；同时，部分木质素在高温和酸性条件下发生醚键和酯键断裂，形成分子量不一的木质素混合物，混合物中部分木质素在酸性溶液中可溶解，称为酸溶木质素；部分木质素仍然具有较强的疏水性，其不溶于酸性溶液，但在高温下以熔融态的形式扩散到预处理液中。当预处理结束，预处理液温度降低，熔融态形式的木质素发生固化，其以沉淀的形式迅速沉积于固体基质的表面。这些沉积物与酶水解用的纤维素酶和纤维二糖酶具有强的吸附作用，吸附后两种酶在有限的酶水解时间内难以脱附，致使大部分酶无法有效对固体基质中的纤维素进行水解，最终的酶水解转化率和葡萄糖得率严重降低。为克服上述问题，前期研究和发明采用牛血清蛋白屏蔽酸法预处理过程产生的疏水性沉积木质素。到目前为止，在提高酸法预处理固体基质中纤维素酶水解转化率方面，尽管该方法的效率最高，但牛血清蛋白较为昂贵，其难以实现产业化应用。鉴于此，还有部分研究和发明采用吐温80和聚乙二醇等表面活性剂来屏蔽上述疏水性沉积木质素，尽管此方法的成本较牛血清蛋白低，但其提高酶水解的效果相对较差，且这些表面活性剂停留于酶水解产生的糖液中，其难以分离，如不分离则对后续发酵糖液所用的发酵微生物（如酵母等）的活性产生严重的抑制。
针对前期研究和发明存在的缺陷，本发明开发一种由等离子体及廉价水溶性大豆蛋白组成的综合处理方法。该方法所用等离子体属于绿色物理处理方法，无二次污染物产生；水溶性大豆蛋白来自于食用油产生的副产物，成本低廉，且提取方法简单，提取液与酶水解所用缓冲液一致，缓冲液和水溶性大豆蛋白与酶水解及发酵体系具有良好的生物兼容性，对酶和发酵微生物活性无任何抑制或毒害作用。同时，就单独使用牛血清蛋白屏蔽的方法而言，当牛血清蛋白用量较低时，木质素上羟基和醛基等官能团对牛血清蛋白的吸附力比羧基弱，导致其无法完全屏蔽残余的疏水性沉积木质素；为达到较好的屏蔽效果，需显著增加牛血清蛋白的用量，但也显著增加了酶水解过程的成本。在使用蛋白屏蔽残余的疏水性沉积木质素前，采用氧气气氛的等离子体处理，其可部分氧化木质素表面的酚羟基和醛基；在酶水解前，使这些可与酶发生强吸附的木质素官能团与水溶性大豆蛋白发生吸附，提高屏蔽效果。最终，在提高酸法预处理固体基质中纤维素酶水解效率方面，该方法的处理效果不仅显著优于使用表面活性剂的方法，且比牛血清蛋白处理方法约高出约5~10%。
具体实施方式
对比例1
（1）选取桉木和马尾松，人工去除枝桠和削皮后采用削片机对其进行削片处理，然后采用上述相同方法获取尺寸大约为20mm×10mm×3mm的木片，将两种木片作为预处理原料；
（2）热水预处理，将步骤（1）制得原料，其技术条件为：将原料和去离子水装入蒸煮器中，蒸煮器支架的转动速度为4rpm，预处理温度195℃，预处理时间45min，绝干原料加入量为1kg，木片原料中存在的水和加入的去离子水的总体积与木片原料绝干质量的比值以ml: g计为5，预处理完成后，将固液混合物收集于可封口的聚乙烯塑料桶中；
（3）将步骤（1）制得两种木片作为原料，硫酸添加量为基于绝干原料质量的质量百分比为1%，预处理温度170℃，其它操作步骤均与步骤（2）一致；
（4）将步骤（1）制得两种木片作为原料，盐酸添加量为基于绝干原料质量的质量百分比为1.5%，预处理温度170℃，其它操作步骤均与步骤（2）一致；
（5）将步骤（2）、（3）或（4）所得固液混合物倒入双螺杆挤出机的进料仓，进料速度0.5kg/min，双螺杆挤出过程无需加热，固液混合物在双螺杆挤出机中循环挤出4次，最终收集的样品用40~60目的尼龙网进行固液分离，固体部分称为固体基质，其密封于聚乙烯袋中，液体部分称为预处理液，其收集于可封口的聚乙烯瓶；
（6）固体基质的酶水解，其技术条件为：首先将步骤（5）制得的固体基质、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、NaN3、纤维素酶和纤维二糖酶加入到三角瓶，固体基质作为底物的质量与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液体积的比值以g:ml计为2:100，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的浓度和pH值分别为50mmol/L和5.0，纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为5FPU/g绝干固体基质、10CBU/g绝干固体基质，NaN3加入量与缓冲液体积的比值以g:ml计为0.02:100，三角瓶经橡皮塞封口后放入恒温摇床底座上固定，控制摇床空气浴温度50℃、摇床转速为150r/min、处理时间72h，结束后，迅速取2ml上清液于聚乙烯离心管中，离心管放入沸水浴中对酶进行灭活处理，处理时间10min，然后将样品在自来水上冷却至室温，测定其葡萄糖浓度。
经热水预处理，所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为47.3%和40.7%，基于未经处理两种原料的葡萄糖得率分别为41.5%和37.1%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为49.2%和43.1%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为42.3%和38.7%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为50.6%和44.7%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为42.7%和39.6%。
对比例2
除在固体基质酶水解过程中纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为10FPU/g绝干固体基质、20CBU/g绝干固体基质，其它所有步骤均与对比例1相同。
经热水预处理，所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为59.1%和52.7%，基于未经处理两种原料的葡萄糖得率分别为51.8%和48.0%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为60.2%和51.6%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为51.7%和46.3%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为61.4%和54.3%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为51.8%和48.1%。
从上述实验结果可以看出，经热水、稀硫酸和稀盐酸预处理，当纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为5FPU/g绝干固体基质、10CBU/g绝干固体基质时，预处理后所得两种固体基质中纤维素的酶水解转化率均未超过51%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率也均为超过43%；当纤维素酶和纤维二糖酶的用量分别为10FPU/g绝干固体基质、20CBU/g绝干固体基质时，预处理后所得两种固体基质中纤维素的酶水解转化率均未超过62%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率也均为超过52%。尽管三种预处理可使半纤维素从两种原料中显著溶于预处理液，在一定程度提高了固体基质的孔隙率，即比表面积；但三种预处理均为酸法预处理，绝大部分木质素或木质素碎片为酸不溶木质素，其在降温过程中以固体形式沉积于固体基质表面，这部分沉积木质素易于与酶发生不可逆吸附，导致最终酶水解效率难以提高。具体过程如下：在高温的热水、稀硫酸和稀盐酸预处理过程中，部分木质素的醚键或酯键发生断裂，此时部分大分子木质素断裂成小分子碎片，这些小分子碎片仅少部分可溶于酸性溶液，且其溶解度与温度有关，绝大部分小分子碎片则是疏水性的，其不溶于酸性溶液，高温下其以熔融胶体形式存在于预处理液中；当预处理结束，反应器的温度逐渐下降，熔融胶体形式存在的木质素则迅速以固体形式反沉积于固体基质表面，其不仅显著降低了固体基质的比表面积，而且易于与酶发生无效吸附，最终使得可与纤维素糖苷键发生作用的酶的量显著降低，最终酶水解效率也较低。
实施例1
将对比例1步骤（5）所得固体基质进行冷冻干燥处理，取干燥后的固体基质1g平铺于玻璃烧杯底部，烧杯放置于等离子体处理腔体内，然后将冷等离子体处理器抽真空至3Pa，连续抽真空5次，再通入氧气至50Pa，处理功率200W，处理时间6min。其它步骤均与对比例1完全相同。
经热水预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为41.3%和36.4%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为36.2%和33.2%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为45.3%和39.6%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为38.9%和35.6%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为46.2%和40.8%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为38.9%和36.1%。
相对于对比例1，经等离子体处理后，两种固体基质中纤维素的酶水解转化率降低了约4~6%，葡萄糖得率也降低了约3~5%。这主要是因为，等离子体处理可部分改变木质素表面的官能团，使得改性木质素对酶的吸附力更强，降低了可与纤维素糖苷键发生催化水解作用的有效酶的量；相对于未经等离子处理的固体基质，经等离子体处理的固体基质的酶水解效率则稍有降低。
实施例2
除下述水溶性大豆蛋白和大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素外，其它实验步骤均与对比例1完全相同。
首先从脱脂豆粉中提取水溶性大豆蛋白，脱脂豆粉原料为黄豆经充分压榨产生食用油后的残余物，此残余物在机械粉碎后过20目不锈钢筛网，形成粉状物即为此实施例所用脱脂豆粉。然后，将脱脂豆粉在球磨中处理96h，脱脂豆粉和球磨罐装载球形陶瓷珠的质量比为5g:1kg，球形陶瓷珠直径为1cm，球磨机转轴带动陶瓷管转速为15rpm。球磨结束后，用60目尼龙筛网将陶瓷珠与磨后的脱脂豆粉分离，然后将收集的磨后脱脂豆粉过200目尼龙筛网。取一定量过200目筛的脱脂豆粉加入到50mmol/L、pH为5.0柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，脱脂豆粉质量和缓冲溶液体积比的范围以g: ml计为1:4。此后，将此固液混合物加入到高压均质机中进行混合处理，高压均质机所用微射流管的内径为200μm，在微射流管中循环30次。从高压均质机的收集器中收集胶体状固液混合物，将此胶体状固液混合物置于三角瓶中，用橡皮塞封口，放入摇床中进行处理。摇床处理温度50℃、时间48h、摇床转速为150r/min，处理结束后，取出三角瓶，冷却至室温。将冷却对固液进行离心分离，离心转速为10000rpm，时间15min，离心完成后取上清液测蛋白质浓度，将此含大豆蛋白的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液作为屏蔽固体基质表面木质素的水溶性大豆蛋白液。
大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素，具体条件如下：取一定量对比例1步骤（5）所得固体基质、本实施例制备好的水溶性大豆蛋白液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液和NaN3加入到三角瓶，使大豆蛋白充分屏蔽固体基质上的沉积木质素；固体基质作为底物的质量与缓冲液体积的比值以g:ml计为2:100，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的浓度和pH值分别为50mmol/L和5.0，水溶性大豆蛋白用量为40mg/g 绝干固体基质；水溶性大豆蛋白以本实施例所制备的水溶性大豆蛋白溶液的形式加入，加入的体积根据用量和已测定蛋白质浓度来换算；NaN3加入量与缓冲液体积的比值以g:ml计为0.02:100；三角瓶经橡皮塞封口后放入恒温摇床底座上固定，控制摇床空气浴温度50℃、摇床转速为150r/min、处理时间24h。然后，将经大豆蛋白屏蔽的固体基质进行酶水解，其步骤与对比例1完全相同。
结果表明，热水预处理所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为61.8%和56.3%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为54.2%和51.3%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为65.5%和57.8%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为56.3%和51.9%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为66.6%和60.2%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为56.1%和53.3%。
相对于对比例1，两种固体基质中纤维素的酶水解转化率提高了约14~16%，葡萄糖得率提高约12~14%。由此可见，当大豆蛋白用量仅40mg/g 绝干固体基质、纤维素酶和纤维二糖酶用量不变时，大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素可有效降低纤维素酶对木质素的无效吸附，提高纤维素酶和纤维二糖酶催化水解纤维素的效率。
实施例3
在大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素前，对固体基质进行等离子体处理，其技术条件为：将对比例1步骤（5）所得固体基质进行冷冻干燥处理，取干燥后的固体基质1g平铺于玻璃烧杯底部，烧杯放置于等离子体处理腔体内，然后将冷等离子体处理器抽真空至3Pa，连续抽真空5次，再通入氧气至50Pa，处理功率200W，处理时间6min。其它步骤均与实施例2完全相同。
结果表明，热水预处理所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为70.2%和64.7%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为61.6%和58.9%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为71.8%和65.3%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为61.7%和58.6%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为73.1%和67.4%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为61.6%和59.7%。
相对于实施例2，两种固体基质中纤维素的酶水解转化率提高了约6~10%，葡萄糖得率提高约5~9%；相对于对比例1，两种固体基质中纤维素的酶水解转化率提高了约22~24%，葡萄糖得率提高约18~22%；此外，尽管此实施例的纤维素酶和纤维二糖酶用量是对比例2的50%，两种固体基质中纤维素的酶水解转化率提高了约11~15%，葡萄糖得率提高约9~13%。由此可见，尽管单独对固体基质进行等离子体处理降低了固体基质中纤维素的酶水解转化率，但其可有效提高大豆蛋白对固体基质表面木质素的屏蔽效率，最终协同提高了固体基质中纤维素的酶水解转化率及葡萄糖得率。同时，协同等离子和大豆蛋白处理，在达到相近固体基质中纤维素酶水解转化率及葡萄糖得率时，酶水解过程中纤维素酶和纤维二糖酶的用量可降低50%以上。
实施例4
除在大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素过程中大豆蛋白用量为80mg/g 绝干固体基质，其它所有步骤均与实施例3相同。
结果表明，热水预处理所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为82.9%和78.5%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为72.7%和71.5%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为83.4%和79.2%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为71.6%和71.1%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为84.1%和80.8%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为70.9%和71.6%。
在等离子体处理的基础上，增加大豆蛋白用量，当纤维素酶和纤维二糖酶用量仅分别为5FPU/g绝干固体基质、10CBU/g绝干固体基质，三种预处理所得的6种固体基质中纤维素的酶水解转化率均可达到78%以上，相应的葡萄糖得率可达到70%以上。由此可见，经等离子体处理后，大豆蛋白可显著发挥屏蔽固体基质表面木质素的作用。
实施例5
除在大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素过程中大豆蛋白用量为100mg/g 绝干固体基质，其它所有步骤均与实施例3相同。
结果表明，热水预处理所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为90.5%和88.4%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为79.4%和80.5%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为91.4%和90.3%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为78.5%和81.2%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为91.8%和90.6%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为77.4%和80.3%。
这说明，在酶用量较低的情况下，酸法预处理固体基质表面木质素被屏蔽的比例随着大豆蛋白用量的增加而增加，酶的作用效率可显著增加。
实施例6
除在大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素过程中大豆蛋白用量为120mg/g 绝干固体基质、纤维素酶和纤维二糖酶用量分别为10FPU/g绝干固体基质、20CBU/g绝干固体基质，其它所有步骤均与实施例3相同。
结果表明，热水预处理所得桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为90.5%和88.9%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为79.4%和81.0%；经稀硫酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为91.6%和90.5%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为78.7%和81.3%；经稀盐酸预处理，桉木和马尾松固体基质中纤维素的酶水解转化率分别为91.6%和90.8%，基于两种原料中纤维素的葡萄糖得率分别为77.2%和80.4%。
相对于实施例5，当纤维素酶和纤维二糖酶用量增加一倍，在大豆蛋白屏蔽固体基质表面木质素过程中，大豆蛋白添加量为120mg/g 绝干固体基质的作用效果与添加量为100mg/g 绝干固体基质相近，这说明100mg大豆蛋白/g 绝干固体基质的用量基本可达到完全屏蔽上述酸法预处理固体基质表面木质素的目的；完全屏蔽固体基质表面木质素可使酶完全发挥其催化水解效率，即有效降低酶水解的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。