生物质(Biomass) 主要由一系列作为结构支撑、储能组分的多糖构成。而它的重要组成之一木质纤维素分布广泛、成本低廉并且在利用过程中对环境的副作用小，因而是生物能源研究领域中颇具潜力的原料。木质纤维素的重要来源是可再生的农业残料(如秸秆)和工业废料(如纸浆废料等)。它的主要组成是纤维素、半纤维素和木质素甲。纤维素是由葡萄糖单元经β-1,4-糖苷键连接起来的同源多糖长链。最小的重复单位是纤维二糖。纤维素高级结构中，规则排列的糖链间易形成氢键，从而形成结构严谨、致密的微晶结构。在对里氏木霉Trichoderma reesei 纤维素降解酶系研究后，发现天然纤维素降解是由多种酶协同作用完成的。首先，内切葡聚糖酶(EC 3.2.1.4) 从内部随机切割多糖糖链，从而生成长短不一的短链。随后，外切纤维素酶(EC 3.2.1.74) 从糖链末端进行水解，生成D-葡萄糖:或者外切葡聚糖纤维二糖水解酶(EC 3.2.1.91)水解葡聚糖生成D-纤维二糖。最后，β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21) 将这些短链纤维素(尤其是纤维二糖)水解生成葡萄糖。半纤维素是由几种不同类型的单糖(包括五碳糖和六碳糖)构成的异质多聚体。
微生物降解利用木质纤维素的协同作用
它的含量和组成因来源于不同植物或同一植物的不同部位而有所差别。由于复杂的结构特征，水解利用半纤维素往往需要多种酶共同作用，如木聚糖酶、甘露聚糖酶等。木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质， 主要存在于植物的次生壁中，通过与多糖组分(尤其是半纤维素)共价结合形成交织网来硬化细胞壁，起抗压作用。木质纤维素结构组成的复杂性，是植物界对抗微生物侵扰的天然屏障，同时也制约了降解、利用这一生物资源的相关技术的开发。为了提高木质纤维素的水解利用、降低生产成本，一种策略是发掘新酶资源或者提高天然酶的性能;但单一酶往往难以实现这一复杂混合物的有效水解，于是另一研究策略是开发利用能通过协同作用、高效降解木质纤维素的体系，包括多酶体系和菌群。这就好比构建一个降解木质纤维素的工作车间，而每一种酶(菌) 都是车间内的机器。本文概述了现有微生物降解利用木质纤维素体系的研究进展，如纤维小体和在此基础上理性设计的人工纤维小体、菌群共培养、工程菌改造等，展望了这些技术的应用前景，以期实现天然生物质木质纤维素到目的产品乙醇的高效转化。
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