将农业废弃物和其他有机物混合厌氧发酵可以有效改善农业废弃物单一原料发酵带来的营养结构失衡、纤维素含量高及发酵效率低等问题。总结了农业废弃物单一原料发酵的现状。综述了农业废弃物与果蔬废弃物、餐厨垃圾、牲畜粪便及多组分底物混合厌氧发酵的研究进展,分析了混合厌氧发酵的主要影响因素,包括混合比例、温度及微生物群落,最后介绍了该技术在新型能源工业等领域的应用。

Lignocellulosic biomass is the most abundant renewable bioresource on earth. In lignocellulosic biomass, the cellulose and hemicellulose are bound with lignin and other molecules to form a complex structure not easily accessible to microbial degradation. Anaerobic digestion (AD) of lignocellulosic biomass with a focus on improving hydrolysis, the rate limiting step in AD of lignocellulosic feedstocks, has received considerable attention. This review highlights challenges with AD of lignocellulosic biomass, factors contributing to its recalcitrance, and natural microbial ecosystems, such as the gastrointestinal tracts of herbivorous animals, capable of performing hydrolysis efficiently. Biological strategies that have been evaluated to enhance hydrolysis of lignocellulosic biomass include biological pretreatment, co-digestion, and inoculum selection. Strategies to further improve these approaches along with future research directions are outlined with a focus on linking studies of microbial communities involved in hydrolysis of lignocellulosics to process engineering.Copyright © 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.

用微波可高效对生物质烘焙预处理，考察了不同微波烘焙过程对玉米秸秆主要组分的降解作用及酸、碱、甘油催化剂对纤维素转化效率的影响，并对预处理的玉米秸秆进行酶解实验。结果表明，单纯的微波预处理对玉米秸秆中主要组分纤维素、半纤维素和木质素均有强烈的转化作用。无催化剂微波烘焙后，样品中纤维素含量降低了30%。在微波烘焙中添加酸、碱、甘油催化剂，可选择性降解玉米秸秆中的半纤维素或木质素，有效提高预处理后玉米秸秆中的纤维素含量，添加NaOH后纤维素含量增加最明显，由33%增至42%，纤维素最高转化率达65%。

木质纤维素生物质是一种量大面广且廉价易得的可再生资源，已逐步实现由生物质向生物燃料、饲料原料和其他附加值产品的开发及应用，这样的高值转化与综合利用成为“走绿色发展道路、构建绿色生产体系”的重要部分。然而，木质纤维素的天然抗降解屏障及其独特的理化性质，纤维素-半纤维素-木质素三大组分的刚性网络一直是高效转化的瓶颈所在，合理有效的预处理技术则是资源化进程的关键步骤。本文落脚于木质纤维素生物质的基本组成和结构特性分析，在总结物理法、化学法、生物法等传统预处理方法优劣势的基础上，着重阐述了蒸汽爆破的发展历程、加工类型、适用范围、工作原理、反应阶段、技术特点、影响因素、主要参数和可能的副产物效应等，以及在生物质的纤维改性、结构变化、溶解特性、低聚糖制备、活性成分提取与反刍饲料化利用层面的研究进展。此外，还指出蒸汽爆破辅以真菌、细菌为主的微生物发酵，以及糖酶外源添加的后处理流程的发展趋势。最后，归纳了蒸汽爆破在未来商业化、工业化和规模化生产推广中可能面临的困难和挑战，分析提出相应的突破点和解决策略。并就蒸汽爆破技术对常见副产物类型饲料原料的降解效果，及其在单胃动物日粮中的合理应用进行展望，以期为该技术对生物质资源的开发、增值、饲料化应用的诸多潜能提供新思路和技术指导。

以玉米秸秆为原料,利用本实验室通过基因组重排育种后能高效降解木质纤维素的菌株对玉米秸秆进行预处理,并对预处理后的秸秆进行厌氧沼气发酵。通过正交试验确定复合菌系处理秸秆的最佳条件为：初始pH值为6.00、玉米秸秆含量为2.0%、TR2-35孢子液接种量1.0%、PR2-24孢子液接种量0.5%。通过对秸秆预处理发酵料液的定时检测,确定最佳的预处理时间为8 d,此时发酵液的pH值为6.82,适合厌氧产甲烷菌的生长,发酵液中的COD含量达到最大,为10080 mg/L,秸秆及其成分也达到降解的高峰,适合厌氧沼气发酵。通过设计1 L的厌氧沼气发酵排水集气装置,有效反应体积800 mL,进行20 d沼气发酵,结果表明：预处理组总产气量为6083 mL,总甲烷量为4316 mL,分别较未预处理组提高61.14%和93.63%。

为了提高秸秆厌氧消化的产气量以及产气效率，采用双频超声波与稀碱相结合的预处理方法对玉米秸秆进行预处理，研究了玉米秸秆质量、超声作用时间、单/双频以及稀碱(2%NaOH)预处理时间对玉米秸秆厌氧消化性能的影响，得到双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵的最佳工艺参数为：秸秆质量52 g，双频超声作用，作用时间30min，稀碱预处理1.5 d。实验结果表明：采用双频超声最优预处理条件下的厌氧发酵效果最佳，比经稀碱预处理的玉米秸秆沼气产量提高18.00%，甲烷产量提高35.71%，厌氧消化时间缩短21.21%，比单频超声联合稀碱预处理玉米秸秆沼气产量提高12.80%，甲烷产量提高18.32%，厌氧消化时间缩短10.34%。