来源：《农业环境科学学报》2023 年 11 期
作者：杨艺1，彭华1,2,3*，邓凯1，纪雄辉1,2,3，戴艳娇1，宋敏1
单位：1.湖南省农业科学院，湖南省农业环境生态研究所；2.农业农村部长江中游平原农业环境重点实验室；3.湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心
摘 要
农业废弃物的高值化利用有助于缓解资源约束、减少环境污染。秸秆纤维素是细胞壁中最主要的物质，与木质素和半纤维素稳定嵌套，难以分离。因此，秸秆有效组分分离提取是实现其高值化利用的基础和关键。本文对秸秆中纤维微观结构、形成机制及理化性质进行深入阐述，介绍了提取纤维素的多种技术，并对纤维素分离原理与优缺点进行了凝练。针对现有技术壁垒及局限性，展望秸秆纤维分离、提取及纯化等的研究领域和发展方向，以期为探索出高效绿色环保的工艺技术，实现秸秆纤维素的高值化利用奠定基础。
农作物秸秆是当前未被开发利用的、纤维素最为丰富的生物质资源之一，植物纤维素作为多功能材料，能广泛应用于医学、环保、化工、电子科技等高精尖领域，实现废弃物再利用的同时创造经济价值。但综合过去数十年探索的纤维素提取方式，在考虑成本、经济、环境等因素条件下，尚未找到能广泛应用于工业生产的最优提取方案。因此，本文通过综述物理、化学、生物等不同类型提取技术的机理及优劣势，以期为实现高精纤维素工业化生产提供理论依据。研究表明，每种处理技术都有其独特的优势，但也存在显著缺陷。当前，多力促进的联合处理技术在各种物料和加工条件中具有灵活性和可调节性，比单一预处理具有更大的潜力。综合评价表明，物理化学预处理效率高，预处理时间短，具有较大的规模化应用潜力，但仍然需要降低预处理成本和能耗，并消除二次抑制剂的产生。生物化学和物理生物预处理可以在温和的条件下操作，但其成本较高、环境条件要求严苛、处理时间长。尽管目前使用的大多数联合处理方式能有效提高秸秆纤维的产量、质量，但需要优化单一提取技术、研究协同机制以进一步提升联合效果。
考虑到目前提取技术受到设备条件、成本、环境等多方面因素的影响，结合当前各类方式的提取特点及工业水平现状，提出如下建议：
（1）物理方式应进一步提升配套设施设备，加大粉碎力度，使破碎后物料尺度保持在微米级别才能显著提高后续处理的提取效率。
（2）化学方式应当从经济、环保、节能、减排多角度出发，在现有非酸非碱高效绿色提取技术基础上进一步加大研究力度，实现工业化生产代替酸碱试剂。
（3）生物方式应优化功能菌种的培养条件、诱变育种甚至利用基因工程等方式来优化筛选功能微生物以达到高效、高产的目的。
（4）联合方式应当打破技术壁垒，从经济、环保、高产等多角度优化物理、化学、生物单一提取技术，探索协调方式影响机制，为进一步探索高效率、高纯度、低成本、绿色安全的联合提取模式奠定基础。
编辑：张丹丹
校对 | 审核：潘淑君 王农
