木質纖維素（Lignocellulose）是地球最豐沛之材料，存在於草本植物（Herbaceous crops）、木本植物（Woody crop）、農業與森林廢棄物（Agricultural and forestry residues）、部分之一般廢棄物與事業廢棄物（Portion of municipal solid waste and various industry waste），其組成包括纖維素（Cellulose）、半纖維素（Semicellulose）、木質素（Lignin）、可萃取物（Extractive）與灰分（Ash）等。前三者屬於高分子量之物質，是構成木質纖維素重量之主要組成，而後二者屬於低分子量之物質。表1所列是常見之農業與一般廢棄物之纖維素、半纖維素與木質素組成比例。

         纖維素是一種由葡萄糖（D-glucose）單體（Moieties）組成，並以-1,4 glucosidic linkages聚合成之直鏈狀高分子結構（圖1），即相鄰之葡萄糖分子係以纖維雙醣（Cellobiose）為單位，重複形成直鏈狀結構，鏈之長度平均為100~14,000個葡萄糖分子。纖維素並非只是單純之鏈狀結構，而是由長鏈分子先組成微小細長狀之超微纖維體（Micelles），再由10-20個超微纖維體排列組合成堅硬、不溶於水之微纖維（Mircofibrils）。這些微纖維在細胞壁上平行排列，具有結構穩固之結晶區（Crystalline region），間隔則存有較為鬆散之非結晶區（Amorphous region），如圖2。

         半纖維素是常見於木質纖維素中之多醣類，其結構與組成和纖維素不同，係由短而高度分枝之多種醣類（基）聚合而成，有屬於五碳醣（Five-carbon sugars）之木糖（Xylose）、樹膠醛糖（L-arabinose），屬於六碳醣（Six-carbon sugars）之半乳糖（D-galactose）、葡萄糖（Glucose）、甘露糖（D-mannose），以及尿酸（Uronic acid）等；其中，鏈狀結構之骨幹（Backbone）為均質聚合物（Homopolymer）或異質聚合物（Heteropolymer）。由於高度分枝之鏈狀結構，使得半纖維素具有非結晶質（Amorphous）特性，容易被水解（Hydrolysis），並釋出組成醣（Constituent sugars）。

木質素是非晶體之高分子化合物，係由苯基丙烷（Phenyl propane）所組成之三維結構物。由於木質素對酸具有抗水解力，在水解過程中，成為不溶解之殘留物，加上苯基丙烷無法被醱酵，因此木質素必須從纖維素與半纖維素中分離開來。

         被萃取物又稱為抽出成分或抽提物，係指木質纖維素中可被醇類、醚類、丙酮（Acetone）、二氯甲烷（Dichloromethane）等溶劑分離出之可溶物質，不屬於纖維素、木纖維素、木質素之成分皆可稱為被萃取物。

圖1 纖維素之化學結構

表1  常見之農業與一般廢棄物之纖維素、半纖維素與木質素組成比例（Aiello et al., 1996; Sun and Cheng, 2002; Saha, 2003）

Lignocellulosic materials	Cellulose %	Hemicellulose %	Lignin %
Hardwoods stems	40-55	24-40	18-25
Softwood stems	45-50	25-35	25-35
Nut shells	25-30	25-30	30-40
Corn cobs	45	35	15
Grasses	25-40	35-50	10-30
Paper	85-99	0	0-15
Wheat straw	30	50	15
Sorted refuse	60	20	20
Leaves	15-20	80-85	0
Cotton seed hairs	80-95	5-20	0
Newspaper	40-55	25-40	18-30
Waste papers from chemical pulps	60-70	10-20	5-10
Primary wastewater solids	8-15	NA	24-29
Swine waste	6	28	NA
Solid cattle manure	1.6-4.7	1.4-3.3	2.7-5.7
Coastal Bermuda grass	25	35.7	6.4
Switch grass	45	31.4	12
Bagasse	33.28	22.58	6.15
Rice hull	35.62	11.96	15.38
Rice straw	35	25	12

參考資料
Aiello, C.; A. Ferrer; A. Ledesma. 1996. Effect of alkaline treatments at various temperatures on cellulase and biomass production using submerged sugarcane bagasse fermentation with Trichoderma reesei QM 9414. Bioresource Technology 57:13-18.
Cosgrove, D. J. 1998. Cell Walls: Structures, Biogenesis, and Expansion. In: Plant Physiology. , In L. Taiz and E. Zeiger, eds. Sunderland: Sinauer Associates, Inc.
Saha, B. C. 2003. Hemicellulose bioconversion. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 30:279-291.
Sun, Y. and J. Y. Cheng. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Technology 83:1-11.

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