微/纳米级有机空心粒子构造及功能应用研究进展

随着材料科学领域的不断发展,空心粒子因具有比表面积高、密度低、稳定性优异等诸多优势而在功能性材料中崭露头角,进而成为研究热点。本文首先介绍了空心粒子的基本类型,包括无机空心粒子、有机空心粒子,其中有机空心粒子因具有结构稳定、可修饰性强、易于调控、应用领域广等显著优势而备受学界关注。基于此,本文开展了对有机空心粒子的主要制备策略的论述,并对比分析了制备策略的优势及局限性;而后对微米级、纳米级以及微/纳多尺度结构有机空心粒子构造成形及形貌调控的研究进展进行了全面综述;最后,对微/纳米级有机空心粒子在药物载体、催化、传感、储能等领域的应用进展进行了细致阐述,并对其构造方式及发展趋势进行了展望。

改性活性炭对重碳酸矿泉水中镍、钡的吸附研究

以五大连池南饮泉重碳酸矿泉水为对象,通过活性炭改性、重金属吸附技术筛选降低矿泉水中镍和钡含量的方法,考察该方法下不同实验条件对两者去除率影响,以确定改性活性炭对镍、钡吸附的最佳条件。结果表明:硝酸改性可提高活性炭吸附镍、钡能力;通过硝酸改性以后,活性炭投入量和吸附时间对镍、钡去除率的影响显著(P<0.05);投入量45 g,吸附时间210 min,吸附温度10℃时,改性活性炭可将矿泉水中镍含量降低至4.22μg/L,去除率达93.49%;钡含量降低至60μg/L,去除率达78.02%。

煤矿酸性废水处理技术研究进展

介绍了煤矿酸性废水(ACMD)的特点及危害,阐述了ACMD的处理方法。分析了可用于源头预防和过程阻隔的技术。概述了目前应用较为广泛的末端处理技术,如中和法、硫化法、吸附法与膜技术为主的主动处理技术和以化学法、生物法及化学生物联用法为主的被动处理技术。归纳并总结了多技术组合工艺是工程化应用的主要趋势,也是规模化协同处理ACMD的有效途径。最后,对ACMD处理方法的发展前景进行了展望。

苹果酵素混菌发酵工艺优化

该研究以费比恩塞伯林德纳氏酵母(Cyberlindnera fabianii)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、戊糖乳植物杆菌(Lactiplantibacillus pentosus)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)为发酵菌种制备苹果酵素,研究不同菌种组合发酵对苹果酵素可溶性固形物、pH、总酸、还原力、超氧化歧化酶(SOD)活性和感官评分的影响,并采用单因素和响应面试验对苹果酵素酵母菌发酵阶段和乳酸菌发酵阶段的工艺进行优化。结果表明,多菌种发酵苹果酵素酵母菌发酵阶段最佳工艺条件为费比恩塞伯林德纳氏酵母∶酿酒酵母1∶0.2,接种量3.3%,发酵温度23℃,初始pH4.7,乳酸菌发酵阶段最佳工艺条件为戊糖乳植物杆菌∶肠膜明串珠菌1∶1,接种量5.2%,发酵温度33℃,初始pH 5.1,在此优化条件下,多菌种发酵苹果酵素的感官评分为9.82,SOD活性为55.83 U/m L、总酸含量为4.96 g/L、还原力为6.83、可溶性固形物含量3.14°Bx、p H为2.96。该研究为苹果酵素产品工业化产生提供了理论依据。

储热材料研究现状及相变储热研究进展

储热作为一种具有广阔前景的规模化储能技术,可有效缓解能源供求不匹配、优化能源结构。综述了近几年来关于化学储热、显热储热和相变储热(潜热储热)的材料体系、制备工艺及性能特点,对各种储热材料的组成、结构、性能特点、面临的困难、应用前景及发展趋势进行了分析讨论。其中,利用相变材料在相变过程中,吸收或放出相变潜热来进行能量储存与释放的相变储热反应易于控制、安全可靠且具有高能量密度。基于此,进一步对相变储热的分类、储热系统强化传热技术以及应用等方面的研究进展进行了总结。

离子交换树脂法规模化生产乳源酪蛋白糖巨肽及其对流感病毒的血凝抑制活性

目的:优化规模化生产乳源酪蛋白糖巨肽(CGMP)的工艺条件,并探讨其对流感病毒的血凝抑制能力。方法:以阴离子交换树脂为分离介质,唾液酸含量为产品的活性检测指标,分别从上样体积、上样流量、洗脱液浓度、洗脱液体积和树脂使用周期5个工艺条件,在前期小试和中试的基础上,考察从乳清粉中规模化生产CGMP;同时利用血球凝集抑制试验验证产品CGMP对流感病毒的抑制活性。结果:优化的CGMP产品技术路线为上样体积3BV、上样流量0.8 L/min、洗脱体积1BV、洗脱液浓度0.6 mol/L、树脂适宜使用周期4次。该工艺条件下处理乳清粉溶液体积为108 L(2160 g)、树脂36 L,得到CGMP产品21.183 g,得率为0.981 g/100 g,产品纯度为89.032%,回收率为51.972%,唾液酸含量为21.503 g/100 g,蛋白CGMP产品对流感病毒A(H1N1)和流感病毒B的最低抑制质量浓度分别为1.0000,1.2500 mg/mL。结论:利用优化的技术路线生产获得CGMP产品的纯度和唾液酸含量均优于市售商品CGMP,且对流感病毒有明显的抑制作用。

响应面法优化甜高粱籽粒总黄酮提取及主要组分测定

确定甜高粱籽粒总黄酮最佳提取工艺,测定籽粒总黄酮主要组分及其含量,并评价其体外抗氧化性。以陇甜粱2号成熟期籽粒为研究对象,以黄酮含量为指标,在单因素实验基础上,利用响应面优化法确定甜高粱籽粒总黄酮最佳提取工艺为料液比1.0∶15.5(g/mL)、乙醇体积分数70%、提取温度80℃、超声时间29.5 min,所得黄酮含量理论为34.14 mg/g,实际可达(34.22±0.30)mg/g。采用高效液相色谱法(HPLC)测得陇甜粱2号籽粒总黄酮中(+)-儿茶素和芦丁含量最高,分别为3.5578、2.1146 mg/g。籽粒总黄酮清除羟基自由基(·OH)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的IC 50分别为0.5442、0.1438 mg/mL,1 mg/mL籽粒总黄酮溶液对DPPH自由基的清除率可达(93.31±0.60)%,具有良好的体外抗氧化性。

马铃薯淀粉废水处理现状及资源化利用

针对马铃薯淀粉废水的来源、性质及特点,总结了目前马铃薯淀粉废水的处理技术如物化法、生物法和综合处理法,以及资源化利用途径包括马铃薯蛋白的回收利用、生产单细胞蛋白、生产微生物絮凝剂和生产新能源等,并提出开发高效、资源化、绿色可持续的马铃薯淀粉废水物化处理技术的展望,以此为马铃薯淀粉废水未来研究方向提供参考。

用乙醇注入法包封EGCG的研究

以卵磷脂和胆固醇为壁材,采用乙醇注入法制备EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)脂质体。系统考察了制备过程中壁材质量比、乙醇加入量、EGCG添加量、搅拌温度、吐温80用量、搅拌时间对脂质体粒径和包封率的影响,并通过正交实验分析得出最优组合。采用纳米粒径分析仪、紫外分光光度计等对制备的脂质体微胶囊进行表征。结果表明,当胆固醇∶卵磷脂质量比为1∶5、EGCG质量分数为0.06%、吐温80质量分数为0、乙醇体积分数为14%、搅拌温度为40℃、搅拌速度为540 r/min时,脂质体粒径小于100 nm,包封率大于90%。通过实验优化,能够得到小粒径、高包封率的脂质体,提高了EGCG生物利用度。

宏基因组来源高活性酯酶的鉴定及其酶学性质表征

土壤中大量的非培养微生物是新酶发现的重要资源。该研究利用功能宏基因组学策略筛选获得高活性酯酶,并对其进行鉴定分析。采用三丁酸甘油酯平板法对土壤微生物宏基因组文库中具有酯酶活性的克隆进行筛选,获得高活性的阳性克隆,通过生物信息学分析和生化实验对酯酶的酶学性质进行研究表征。获得一个比活力高达(3 957±3) U/mg的酯酶AesZF899,该酯酶为不含信号肽的酯酶第四家族胞内酯酶,蛋白大小34 kDa,与来自Afipia sp.P52-10中未表征的α/β水解酶(GenBank登录号为WP_034470467.1)一致性达76.43%。AesZF899的最佳底物为对硝基苯乙酸酯,酶反应的最适pH值和最适温度分别是9.0和40℃。AesZF899在30℃温育8 h后仍可保持初始活性,在35、40℃分别温育7和4 h后仍可保持50%的活性,在反应温度大于80℃后酶活性丧失。终浓度10 mmol/L的Fe3+可以增强酶活性,而终浓度10 mmol/L的Na+、Li+和Mg2+有较强的抑制作用。体积分数为1%二甲基亚砜可以增强酶活性,异戊醇也对酶活性有一定的促进作用。

基于高效液相色谱(HPLC)的微生物发酵过程中的关键代谢物分析

微生物发酵是生物工程和工业生物技术的核心过程,涉及多种复杂的生物化学变化,其发酵过程中产生的代谢物对于理解微生物的生理状态和优化生产过程至关重要。高效液相色谱(HPLC)作为一种高效、精确的分析方法,在识别和定量这些代谢物方面发挥着关键作用。文章基于高效液相色谱(HPLC)对微生物发酵过程中的关键代谢物展开分析,以期为微生物发酵过程的控制和优化提供参考。

一株除臭固氮菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为提高食品加工原料质量、降低环境污染,从自然界分离筛选出一株能有效减少鸡粪臭味及氮素流失的菌株JFN-1。通过形态学特征、生理生化试验和16S rDNA序列分析鉴定,JFN-1为假肠杆菌(Empedobacter falseni)。通过液态发酵得出:JFN-1菌株在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶作用下,可以提高硝态氮、减少铵态氮含量以及减少氮类物质分解为氨气,从而减少氮素损失。通过单因素和正交优化试验,得到JFN-1菌株增殖培养基组成为可溶性淀粉8 g/L、牛肉膏20 g/L、硫酸镁4 g/L、氯化钠5 g/L,30℃培养20 h发酵液OD600可达到3.14,相比未优化培养基提高12.91倍,总氮含量提高2.14倍。通过固态发酵条件优化,得到JFN-1菌株固定氮素含量最多的固态发酵基质为菌糠15 g、麸皮15 g、豆粕1 g、糠醛渣2 g、硫酸铵0.165 g,在此条件下,总氮量提高196.42%。

混菌发酵茶籽抗氧化肽的分离纯化及其功能活性研究

为促进茶叶籽资源的深度开发利用,采用不同截留分子质量的超滤膜对混菌发酵茶籽多肽产物进行分级分离,比较茶籽多肽的抗氧化活性与其分子质量的对应关系;利用凝胶过滤色谱技术对茶籽多肽逐级纯化,获得特征性茶籽抗氧化肽,对其二级结构组成及相对含量进行分析,并考察其热稳定性和抗消化稳定性;以H_(2)O_(2)诱导小鼠胚胎成纤维细胞(MEF细胞)建立氧化损伤模型,评价茶籽抗氧化肽的细胞氧化损伤保护功能。结果表明:经超滤分级后,茶籽多肽的抗氧化活性与其分子质量呈负相关,分子质量小于1 kDa的TSP4组分具有最高的自由基清除能力;TSP4分子质量分布范围在90~849 Da之间,凝胶过滤色谱纯化得到的TSP4-b亚组分平均分子质量为446 Da,其二级结构中的β-折叠的相对含量从未发酵茶叶籽的16.59%上升至44.43%,α-螺旋则由未发酵茶叶籽的37.61%降至17.57%;TSP4-b经20~60℃热处理以及模拟胃肠消化后,自由基相对清除率仍可分别保持在90%及80%以上,具备良好的热稳定性及抗消化能力;中(0.5 mg/mL)、高(5.0 mg/mL)剂量的TSP4-b的介入可使H_(2)O_(2)诱导的MEF细胞存活率分别达到73.8%、82.4%。综上,所分离的茶籽抗氧化肽具有较强的抗氧化活性,对H_(2)O_(2)诱导的细胞损伤具有保护作用,在医药、保健食品等领域具有良好的发展潜力。

延龄草总皂苷的黑曲霉发酵工艺及提取条件研究

该文对延龄草总皂苷的最佳提取方法进行筛选,并通过紫外分光光度法与高效液相色谱法对发酵前后药液进行对比分析,在单因素实验的基础上,采用Box-Behnken响应面实验研究了黑曲霉接种量、发酵时间和发酵温度对延龄草中总皂苷提取率的影响。结果表明:延龄草总皂苷最佳提取方法为75%乙醇回流法,其最佳发酵条件为黑曲霉接种量2.25%,发酵时间6d,发酵温度27℃,在此条件下总皂苷提取率为8.620%,与预测结果基本一致。

真空紫外活化过氧化氢降解有机染料废水研究

利用真空紫外(VUV)活化过氧化氢(H_(2)O_(2))产生更多的活性氧(ROS)对染料进行脱色去除,考察H_(2)O_(2)投加量、溶液初始pH值以及染料初始浓度对体系降解酸性红G(ARG)和罗丹明B(RhB)的影响。结果表明,H_(2)O_(2)投加量为3 mmol/L时,80 mg/L的ARG和RhB在7 min时脱色率分别可达到96.3%和98.4%,ARG和RhB的去除率随着初始H_(2)O_(2)浓度的增加而增大,但超过3 mmol/L时,对染料的促进作用受到限制。染料脱色过程符合准一级动力学模型。在酸性条件下,染料的脱色降解拥有更高的效率,而碱性环境下降解受到了抑制作用。自由基捕获实验及EPR检测结果表明,羟基自由基(·OH)和单线态氧(^(1)O_(2))是主要的ROS,·OH占主要作用。无机阴离子(HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-))存在会抑制染料降解。通过紫外可见吸收光谱分析,初步推断ARG通过苯环先遭受攻击,之后偶氮键和萘环断裂,然后矿化;RhB主要是共轭结构破坏、N-位脱乙基、芳环开裂及矿化。

出芽短梗霉LHS-m022黑色素葡聚糖的发酵影响因素和生物活性

为探索出芽短梗霉LHS-m022黑色素多糖的发酵影响因素和生物活性,采用菌种发酵、分离提取及生物检测方法,对发酵液性质、产物收率、生物转化率及生物活性进行测定分析。结果表明,LHS-m022黑色素多糖发酵的最佳碳、氮源分别是蔗糖和胰酪蛋白胨,蔗糖最佳浓度为60 g/L;发酵培养基中诱导剂L-多巴的最适添加量为2.0 g/L,发酵液黑变活性和生物转化率分别是2.481和71.93%;细胞通透剂鼠李糖脂的最适添加量是0.021μL/L,发酵液黑变活性和生物转化率分别高达2.794和73.9%。全波长扫描、FTIR与HPLC分析表明,WAI为黑色素,PsB为黑色素葡聚糖结构。研究结果揭示,粗黑色素葡聚糖样品经121℃以上高温处理,仍然得到95.37%的絮凝率。采用1.50和2.00 g/L的样品浓度进行检测,分别得到99.55%的羟自由基清除活性和99.00%的抗氧化活性。

枯草芽孢杆菌LM 4-2发酵人参芦头生物转化人参皂苷Rd的研究

人参为我国传统的食药同源资源,但由于潜在的催吐等副作用,在人参炮制过程中需要做去芦处理,导致大量的人参芦头被丢弃,造成了严重的资源浪费,如何减少浪费、提高人参的综合应用需要进行相应研究。该研究建立了基于超高液相色谱法的人参皂苷检测方法,通过对13种人参皂苷单体进行测试,验证了该检测方法的准确性与可靠性。采用生物转化的方法,从6株候选菌株中筛选出转化人参皂苷Rd产量最高的菌株Bacillus subtilisLM 4-2,推测人参皂苷Rd经由Rc水解途径转化而来,进一步通过单因素试验与响应面试验设计,确定了菌株LM 4-2的最佳发酵条件为发酵时间20 d,温度30℃,料液比1∶4.3(g∶mL),接种量7.5%,该优化条件下Rd产量为(6.375±0.006)mg/g。同时,研究还对人参芦头发酵提取物的抗氧化性和抑菌效果进行了测定,抗氧化性试验发现DPPH自由基的清除率随着提取物浓度的增加而增加,提取物质量浓度为50 mg/mL时,DPPH自由基的清除率为82.55%;抑菌试验结果表明,在提取物质量浓度达到1.0 mg/mL时,对测试菌株金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌和大肠杆菌均能产生抑制作用,发酵液对3种测试菌株的最低抑制浓度分别为1.0、0.75和1.0 mg/mL。这些研究为通过菌株LM 4-2发酵人参芦头转化人参皂苷Rd、提高人参芦头的应用价值提供了参考。

靛蓝提取物中靛蓝和靛玉红的分析方法比较

以靛膏为原料,采用盐酸酸化、葡萄糖还原和乙酸乙酯提取3种工艺制备靛蓝酸化物、靛蓝还原物和乙酸乙酯提取物。建立高效液相色谱(HPLC)法、紫外可见分光光度(UV)法和双波长紫外分光光度(dW-UV)法,分析3种靛蓝提取物中靛蓝和靛玉红的含量,并以Kolmogorov-Smirnov检验、Bland-Altman偏差图比较和Spearman检验确定3种样品各自最佳分析方法。结果表明:所建立的HPLC法、UV法和dW-UV法简单、准确、灵敏度高、稳定性好和重复性好。3种靛蓝提取物成分含量检测方法均遵从正态分布,两两测定值存在显著差异。UV法更适于分析靛蓝酸化物、靛蓝还原物中靛蓝含量;HPLC法更适于乙酸乙酯提取物中靛蓝、靛玉红含量分析。

核酸切除修复途径相关基因对酿酒酵母耐受性的影响

酿酒酵母在工业发酵过程中会受到多种环境压力,包括氧化、高温、酸、乙醇及高渗等,因此选育高耐性酿酒酵母对工业生产具有重要意义。微生物中DNA重组酶、核酸修复酶等与核酸修复相关的蛋白与菌体对不良环境的耐受性有关。该实验基于核酸切除修复途径,通过基因工程手段,探究酿酒酵母内源核酸切除修复基因(RAD 16、RAD7、RAD23和RAD4)和外源基因(UVRA)对酿酒酵母耐受性的影响。结果表明,过表达酿酒酵母自身核酸切除修复基因RAD16、RAD7、RAD23及RAD4提高了酿酒酵母高渗耐受性。过表达UVRA基因可以提高菌株高渗耐受性,这意味着该元件在真核和原核细胞中存在功能上的保守性。这些结果有助于提高酿酒酵母对环境胁迫尤其是高渗透压环境的耐受性,并为研究酵母耐受性机制提供了新的思路。

CO_(2)-海水水合物生成强化方法研究

海水中的盐离子成分阻碍水合物成核进程,使得水合物法海洋碳封存耗时长、封存比率低。结合水合物非均相成核特征考虑,认为在局部区域内实现水合物优先成核,进而带动大片海域内水合物扩展生成的封存方法极具工业可行性。因而,开展海水水合物强化生成方法基础研究是推进水合物法海洋碳封存应用落地的基础。基于此,以高效、高转化率生成水合物为目标,在实验室尺度分别探究了高过冷度、添加剂四丁基溴化铵(TBAB)以及变温速率对海水水合物生成特性的影响。结果表明,受到盐离子抑制作用,400 m深度海水中水合物自然生成难度极大,而提高生成过程的过冷度可增强水合物生成驱动力;热力学添加剂TBAB难以显著改善海水水合物的生成条件,但可使生成速率有所提高;0.3 K/min降温速率下的水合物转化率分别是过冷度作用和添加剂作用下的1.28倍和1.19倍。在后续研究中,应考虑多种强化生成方法的耦合作用效果,开发更能缓解海水水合物生成难题的技术手段。