研究人员将玉米芯纤维用于聚氨酯泡沫,提升可持续性

巴西马林加州立大学的科学家们一直在研究在聚氨酯泡沫中用玉米芯纤维代替聚乙二醇的潜力。其目的是制造一种更可持续的泡沫,纤维可以改变泡沫的机械强度,并可能增强其生物降解性。他们还研究了将抗菌银纳米颗粒掺入泡沫中。他们选择玉米芯作为纤维来源,因为它们在巴西储量丰富,强度高、硬度高且重量轻。泡沫是用MDI制成的,而玉米芯则来自当地农民。

玉米芯-环糊精交联复合材料对染料分子的吸附性能

以玉米芯和β-环糊精为原料,通过一锅法制备了玉米芯-β-环糊精复合材料(CB-β-CD),通过FTIR、SEM、BET、热重分析仪对其进行了表征。考察了CB-β-CD对酸性品红(AF)和孔雀石绿(MG)在不同吸附条件下的吸附性能。结果表明,20 mL染料初始质量浓度为30 mg/L,加入10 mg吸附剂,吸附3 h,CB-β-CD对MG和AF的最大吸附量分别为52.16 mg/g和58.04 mg/g。MG在碱性条件下更有利于吸附剂的吸附,AF在酸性条件下更有利于吸附剂的吸附。AF和MG的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,整个吸附过程以单分子层化学吸附为主。经过5次循环使用,该材料的吸附性能仍可达到90%以上。

PVA-甜玉米芯多糖纳米银复合薄膜的制备及草莓保鲜应用

以聚乙烯醇(PVA)和可溶性淀粉为成膜基质、甘油为增塑剂、甜玉米芯多糖(SCP)为原料制备的纳米银(AgNPs)为填料,通过流延成膜法制备了复合薄膜PVA-AgNPs。以抗拉伸强度为指标,通过单因素实验和响应面实验探究了PVA-AgNPs的最佳制备工艺,采用FTIR、SEM对PVA-AgNPs进行了表征,对其性能进行了测试,评价了PVA-AgNPs在草莓保鲜中的应用。结果表明,PVA、可溶性淀粉、甘油和AgNPs用量分别为2.3 g、2.0 g、4.0 mL和4.0 mg时制备的PVA-AgNPs具有最高抗拉伸强度〔(14.08±0.58)MPa〕和断裂伸长率(223.10%±5.29%),其水接触角(50.04°±0.03°)高于PVA薄膜(25.72°±0.69°),其在水中的溶解率(61.87%±0.17%)低于PVA薄膜(69.44%±0.16%),PVA-AgNPs的水蒸气透过率(2.0%~2.5%)比PVA薄膜(0.8%~2.3%)更稳定,其在室温土壤中30 d的降解率为44.67%±2.51%。用PVA-AgNPs包覆草莓,降低了草莓的失重率、腐败率,减少了草莓硬度、可溶性固形物含量与VC含量的损失,稳定了草莓的pH。PVA-AgNPs表面粗糙,有轻微的褶皱,内部存在部分孔隙和裂纹;AgNPs通过覆盖PVA表面亲水性基团增强了复合薄膜疏水性,通过改变水蒸气透过的通路,降低了PVA-AgNPs在水中的溶解率,通过对可见光的吸收,加深了复合薄膜的颜色,降低了其透光率;AgNPs的添加改善了PVA-AgNPs对可见光、水与氧气的阻隔性,实现了对草莓的保鲜。

玉米芯功能性低聚糖分级纯化及抗氧化活性研究

探究玉米芯功能性低聚糖分级纯化前后不同组分的组成、理化性质和抗氧化活性。以玉米芯为原料,采用活性炭柱层析法对玉米芯功能性低聚糖进行分级纯化,对纯化前后组分的聚合度、相对分子质量、阿魏酸基团以及红外光谱特性进行分析,并对酶解低聚糖粗提物(EH)及其纯化组分的自由基清除能力和抑制脂质过氧化能力进行比较分析。结果表明:活性炭水洗脱低聚糖组分(WO)、醇洗脱低聚糖组分(EO)均主要由木糖和阿拉伯糖组成,其中WO含有结合态阿魏酸,为阿魏酰阿拉伯低聚木糖;EO不含结合态阿魏酸,为阿拉伯低聚木糖。EH及其纯化组分WO、EO均具有一定的清除自由基(DPPH·、·OH、ABTS^(+)·)能力和抑制脂质过氧化能力,且随浓度的增加而增加,WO抗氧化活性最强,EH次之,EO抗氧化活性较弱。

发酵玉米芯多糖、还原糖含量近红外模型的建立

本实验旨在应用近红外光谱技术(NIRS)结合化学计量学法快速预测发酵玉米芯中多糖、还原糖含量,为定量检测发酵玉米芯多糖、还原糖含量提供理论依据以及为玉米芯深加工利用提供技术支持。以105份微生物发酵的玉米芯为供试材料,采用苯酚-硫酸法和DNS法分别测定多糖和还原糖含量。利用偏最小二乘法(PLS),通过不同预处方式和不同波长建立发酵玉米芯多糖、还原糖含量的近红外分析模型。结果表明:多糖模型采用标准正态变量变换(SNV)+1阶导数的方法对全谱图进行预处理的效果较好,优化后的模型决定系数(R2)、校正均方根误差(RMSEC)、校准标准差(SEC)分别为0.82、9.28、9.34,其相对分析误差(PRD)为2.37;还原糖模型采用1阶导数+标准正态变量变换(SNV)+去趋势化(Detrend)的方法对全谱图进行预处理的效果较好,优化后的模型决定系数(R2)、校正均方根误差(RMSEC)、校准标准差(SEC)分别为0.84、4.03、4.04,其相对分析误差(PRD)为2.48;预测集决定系数分别为0.85、0.88。本研究构建的NIRS模型校正和交互验证决定系数均较大,相对分析误差均大于2,说明模型预测性能较好,建立的模型有助于发酵玉米芯多糖、还原糖含量活性成分的筛选。

不同化学改性方法提高玉米芯骨料混凝土的性能

玉米芯具有较低的导热系数,可以作为天然的保温材料,用于混凝土砌块中。然而,由于玉米芯的多孔结构,导致玉米芯骨料混凝土的抗压强度偏低,亟需进行改性。为了推广玉米芯的规模化利用,该研究以玉米芯为原料改善混凝土砌块的性能,通过红外光谱、拉曼光谱和扫描电镜等测试手段,探讨了3种不同改性技术对玉米芯骨料混凝土水化产物化学键、分子结构、界面过渡区微观结构、抗压强度和导热系数的影响。结果表明:与环氧树脂改性相比,陶粒法改性和裹浆法改性不仅增加了玉米芯骨料混凝土界面过渡区的水化硅酸钙凝胶含量,同时也降低了界面过渡区的厚度,优化了混凝土砌块的微观结构、提高了混凝土砌块的抗压强度、降低了混凝土砌块的导热系数。其中,陶粒法改性技术的效果尤为明显。界面过渡区厚度水化硅酸钙特征峰由大到小顺序分别为陶粒法改性、裹浆法改性、环氧树脂改性。经过陶粒法改性、裹浆法改性和环氧树脂改性后,玉米芯骨料混凝土的界面过渡区分别为无明显界面过渡区、55~66 μm和93~101 μm之间。和未改性玉米芯骨料混凝土相比,掺30%陶粒法改性玉米芯骨料混凝土的抗压强度的导热系数分别降低了51.5%和32.2%。当掺入不超过15%的改性玉米芯骨料时,混凝土砌块满足国家标准GB/T8239-2014中对抗压强度的要求。为了改善玉米芯骨料混凝土砌块的综合性能,建议掺入不超过15%的陶粒法改性玉米芯骨料。研究结果为玉米芯在混凝土砌块中的大规模利用提供了依据,同时也为进一步改善混凝土砌块的相关性能提供了参考。

甜玉米芯多糖纳米银的合成、表征及体外活性研究

纳米银(AgNPs)在生物医药领域有广泛应用,但传统物理化学方法合成纳米银存在污染及产物毒性、耗时长等问题,因此探究纳米银的制备极其重要。以甜玉米芯多糖(SCP)为原料,采用绿色方法成功合成了甜玉米芯多糖纳米银(SCP-AgNPs)并对反应条件进行优化,使用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪、X光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱对生成的纳米银进行表征,并对其体外抗氧化及抗糖尿病能力进行探究。结果表明:SCP-AgNPs的最佳反应条件为:溶液中硝酸银浓度为0.75×10^(-3)mol/L,pH为10.0,反应80 min,所制备的SCP-AgNPs呈球状,平均粒径为13.5 nm。结构表现为面心立方晶体结构,确定其中Ag为Ag0状态。合成的SCP-AgNPs有较强的体外清除自由基作用。同时,SCP-AgNPs对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶这两种糖尿病标记酶的活性具有良好的抑制作用。SCP-AgNPs对糖尿病关键酶具有显著的抑制效果,具备潜在抗糖尿病活性,是一种适合纳米生物医学应用的纳米药物,未来将广泛应用于食品加工、医学等领域。

甜玉米芯多糖纳米乳微胶囊制备及释放

目的改善甜玉米芯多糖(SCP)大分子特性以及稳定性,促进SCP的肠道吸收。方法将SCP水溶液制备成油包水型(W/O)甜玉米芯多糖纳米乳液(SCP-NE),以复合蛋白为壁材制备成SCP-NE微胶囊,采用单因素试验、Box-Behnken设计和响应面法优化SCP-NE微胶囊制备工艺,以粒径分析、红外光谱分析、热重分析,对SCP-NE微胶囊物化性质进行研究,并进行体外模拟胃肠液释放研究。结果制备SCP-NE微胶囊最佳条件为麦芽糊精(MD)与大豆分离蛋白(SPI)的质量比为2∶3、芯壁比为1∶2、总体固形物含量为20%,此时包封率达到(87.6±1.3)%。体外模拟胃肠液释放结果表明,SCP-NE微胶囊在2 h的胃液消化中释放率为8.83%,在模拟肠液中1 h的释放量为62.87%。结论以MD和SPI作为壁材制备的SCP-NE微胶囊在胃肠液释放中具有良好的缓释性能。

甜玉米芯多糖铁配合物的工艺优化及体外活性

甜玉米芯多糖(SCP80)与三氯化铁共热合成了甜玉米芯多糖铁配合物(SCP),在单因素实验基础上,采用响应面法优化了SCP制备工艺。通过SEM、XRD、TG、纳米粒度及Zeta电位分析仪、UV-Vis和FTIR对SCP进行了形貌和结构表征,并测定了其体外抗氧化及降糖活性。结果表明,50 mL质量浓度为1 g/L的SCP80水溶液合成SCP的最佳合成工艺为:反应温度75℃、反应时间64.6 min、pH=8.5、m(SCP80)∶m(柠檬酸三钠)=3.64∶1。在该条件下制备的SCP中铁质量分数为27.89%±0.35%。与SCP80相比,SCP表面更光滑,粒径从43.8 nm(SCP80)增至164.0 nm,具有更好的热稳定性,更好的清除羟基自由基能力和还原能力,质量浓度为4.0 g/L的SCP对羟基自由基的清除率为57.51%;SCP对α-淀粉酶半抑制浓度(IC_(50))为(1.20±0.11) g/L,对α-葡萄糖苷酶的IC_(50)为(0.92±0.07) g/L,其体外降糖活性明显优于SCP80。

低共熔溶剂对玉米芯中多酚提取工艺的优化

试验旨在优化玉米芯中多酚的提取工艺。通过筛选试验确定用于萃取的天然低共熔溶剂种类,基于单因素试验结果,以天然低共熔溶剂的含水量、液固比、超声功率和超声温度为变量,玉米芯多酚提取量为响应值,采用响应面法优化提取工艺,对比天然低共熔溶剂的多酚提取物和70%乙醇的多酚提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基的清除能力。结果显示,在天然低共熔溶剂含水量31%、液固比28 mL/g、超声功率350 W、超声温度61℃条件下,玉米芯多酚的提取量最高,可达17.49 mg/g,且提取产物的抗氧化性强于70%乙醇提取物。研究表明,试验所用的玉米芯中多酚提取工艺稳定、可靠,可以为玉米芯多酚的高效提取提供参考。

超声辅助有机酸预处理玉米芯复合酶解工艺优化

为破坏玉米芯木质纤维素的紧密结构以利于酶解、发酵,先通过筛选试验确定最适有机酸及其浓度;再以复合酶解试验确定最佳玉米芯水解酶组成及配比;最后通过响应面试验优化最佳预处理工艺。结果表明,以10%的马来酸对玉米芯预处理后酶水解的最优工艺为料液比25∶1、超声功率310 W,在71℃条件下超声处理34 min,处理后残余物用纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶(1∶2∶1)在pH 4.8、50℃条件下复合酶解48 h。此条件下还原糖得率达34.49%,接近玉米芯中纤维素含量,证明了该预处理酶解工艺稳定、可靠,可为玉米芯发酵生产燃料乙醇提供前期技术支持。

玉米芯与秸秆作为缓释碳源的改性研究

目的 为解决低C/N污水中碳源不足的问题,探究以玉米芯与秸秆作为固体缓释碳源的可能性。方法 分别使用NaOH溶液、H2O2溶液及NaOH与H2O2的混合液对玉米芯与秸秆进行改性,通过静态试验测定改性后固体碳源的质量变化,分析改性后固体碳源的浸出液中COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP的释放规律,对改性后固体碳源的可生化性能进行研究。结果 经过预处理后的固体碳源释碳能力均有不同程度的提升,经过碱处理组的质量减少最为明显,经过碱处理后的玉米芯具有良好、持久的释碳能力,氮磷的释放量几乎可忽略不计,经过碱处理后的玉米芯和秸秆的可生化性均有所提高,玉米芯的可生化性能增强更明显,更适合微生物的生长繁殖。结论 经过碱性溶液处理后的玉米芯更适于作为固体缓释碳源应用于低C/N污水的脱氮除磷。

玉米芯的不同处理方式对平菇生产的影响

采用熟料、发酵料、发酵短时高温3种方式处理的玉米芯进行平菇种植,分析3种处理方式对平菇生产的影响。结果表明:发酵短时高温料的菌丝生长速度最快,达到0.72 cm·d^(-1),熟料与发酵料菌丝生长速度差别不大。出菇前期,3种处理方式生产的平菇子实体农艺性状基本一致;出菇后期,熟料与发酵短时高温料生产的平菇子实体农艺性状均优于发酵料;熟料的玉米芯处理下平菇生物学效率最高,发酵短时高温的玉米芯处理下次之,发酵料的玉米芯处理下最低。

玉米籽粒收获机脱粒-玉米芯回收机构数字孪生系统构建与应用

农业籽粒收获机回收玉米芯机构,工况恶劣,机械设计结构复杂,在田间进行现场试验时间材料成本过高。采用数字孪生系统可以实时观测脱粒-玉米芯回收机构工作过程及状态,记录实时产生的数据并预先提供可发生的问题。通过对脱粒-玉米芯回收机构的数字孪生系统的研究表明,可以通过选取脱粒滚筒转速、扭矩、玉米芯输送机电机转速等关键参数,来判断脱粒-玉米芯回收机构物理实体工作状态的精确情况。运用Unity软件和Amesim软件构建物理实体的数字孪生模型可用于虚拟仿真,使用ZigBee无线通信方式进行数据交互能够满足数字孪生数据交互的需求。

氯化胆碱类低共熔溶剂预处理对玉米芯酶解的影响

为了提高玉米芯的转化效率,通过正交试验研究了氯化胆碱/乳酸、氯化胆碱/尿素两种低共熔溶剂不同预处理条件对玉米芯酶解的影响.研究结果表明:氯化胆碱/乳酸的预处理条件为预处理温度140℃、固液比1∶15和预处理时间1 h时,总还原糖质量浓度最大为2.860 g/L.三个因素对氯化胆碱/乳酸预处理的玉米芯酶解影响的主次顺序为预处理时间、固液比和预处理温度,三个因素对酶解影响均不显著.氯化胆碱/尿素的预处理条件为预处理温度140℃、固液比1∶20和预处理时间2 h时,总还原糖质量浓度最大为2.941 g/L.三个因素对氯化胆碱/尿素预处理的玉米芯酶解影响的主次顺序为预处理温度、预处理时间和固液比,预处理温度对酶解影响极显著,而预处理时间和固液比对酶解影响不显著.不同的低共熔溶剂和预处理条件对玉米芯酶解的影响是不同的.本研究将为木质纤维素生物质的高值化利用提供理论依据.

热解温度对玉米芯生物炭碳结构、灰分与吸附四环素的影响

生物炭灰分和碳结构在抗生素吸附过程中的影响尚不明确。本文以玉米芯为原料,在300~800℃下热解制备生物炭(CBCs)及除灰分生物炭(CBCs_AW),研究热解温度对生物炭灰分和碳结构的影响,探究灰分和碳形态与四环素(TC)吸附行为之间的关系。结果表明,随着热解温度升高,生物炭的碳结构由未完全碳化有机质(300℃)逐渐转化为石墨碳结构(800℃),吸附实验结果显示CBC800_AW的吸附量最大,证实石墨碳结构是促进TC吸附量增加的重要因素。CBCs_AW对TC吸附量高于CBCs,说明灰分对TC吸附有一定抑制作用。分析TC吸附性能与生物炭理化性质的相关性,结果显示吸附量与生物炭比表面积、孔体积、芳香性和石墨化程度相关性较高,推测TC的主要吸附机理为孔隙填充作用和π-π电子供体-受体相互作用。研究结果可为生物质资源化利用和抗生素污染修复提供科学依据。

发酵玉米芯对肉牛生长性能、瘤胃发酵参数及菌群的影响

本试验旨在研究发酵玉米芯对肉牛生长性能、瘤胃发酵参数及菌群的影响。选用60头体况良好、13月龄左右、体重[(395±32)kg]相近的西门塔尔杂交牛,随机分为3组,每组20个重复,每个重复1头牛。对照组饲喂不添加发酵玉米芯的全混合日粮,试验1组饲喂添加10%发酵玉米芯的全混合日粮,试验2组饲喂添加20%发酵玉米芯的全混合日粮,预试期7 d,正试期93 d。结果显示:1)试验1、2组的平均日采食量和平均日增重显著高于对照组(P<0.05),料重比显著低于对照组(P<0.05)。2)试验1、2组瘤胃液氨态氮(NH_(3)-N)浓度与对照组相比均显著升高(P<0.05),试验2组瘤胃液微生物蛋白(MCP)浓度与对照组和试验1组相比显著提高(P<0.05);各组瘤胃液pH无显著差异(P>0.05);2个试验组瘤胃液总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度均显著低于对照组(P<0.05),但乙酸、丙酸、戊酸摩尔百分比及乙酸/丙酸值没有显著变化(P>0.05);2个试验组瘤胃液丁酸摩尔百分比显著低于对照组(P<0.05),而异丁酸和异戊酸摩尔百分比均显著高于对照组(P<0.05)。3)门水平上,拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为3组肉牛瘤胃菌群中的主要优势菌门。试验1、2组Bacteroidetes的相对丰度显著高于对照组(P<0.05),试验2组Firmicutes的相对丰度显著低于对照组(P<0.05)。属水平上,3组的主要优势菌属均为普雷沃氏菌属(Prevotella)、拟杆菌目未鉴定属(unidentified Bacteroidales)。试验1、2组普雷沃氏菌科未鉴定属(unidentified Prevotellaceae)的相对丰度显著高于对照组(P<0.05),同时试验1组还显著高于试验2组(P<0.05);对照组Ruminococcus和甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)的相对丰度显著高于试验1、2组(P<0.05);试验2组的梭菌目未分类属(unclassified Clostridiales)和毛螺菌科未鉴定属(unidentified Lachnospiraceae)的相对丰度显著低于对照组和试验1组(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加发酵玉米芯能够提高肉牛的生长性能,改善瘤胃发酵环境,同时影响瘤胃菌群在门水平和属水平上的组成。

LiBr辅助球磨预处理提升玉米芯木糖渣酶解转化葡萄糖效率的研究

本研究以玉米芯木糖渣(CCR)为原料,研究了LiBr辅助球磨预处理促进CCR酶解转化葡萄糖的效果。经单因素分析,LiBr辅助球磨预处理CCR较优的工艺条件为:球磨时间6.0 h、LiBr添加量50%和CCR固体含量80%;此预处理条件下的CCR无需水洗分离LiBr,在保留木质素的情况下实现了CCR的高效酶解;在纤维素酶用量为5 FPU/gCCR的情况下,酶解葡萄糖产率可高达95%。分析表征结果显示,LiBr辅助球磨预处理可高效破坏CCR中纤维素的结晶结构,降低了结晶度,使其具有无定形结构,提高了CCR的孔隙率,从而显著促进了CCR的酶水解。

碱性过氧化氢改性预处理对玉米芯不溶性膳食纤维的理化性质及功能特性的影响

采用不同质量分数的碱性过氧化氢(AHP)对玉米芯不溶性膳食纤维(IDF)进行改性预处理,评估比较了AHP改性前后玉米芯IDF的理化性质和功能特性。结果表明,改性后玉米芯中IDF的持水力(WHC)、持油力(OHC)、吸水膨胀力(WSC)和葡萄糖吸附能力(GAC)明显提高。与未经处理的IDF相比,改性后WHC、OHC、WSC和GAC分别由(2.24±0.03)g/g、(1.88±0.01)g/g、(1.97±0.16)mL/g、(102.16±4.98)mg/g提高至(4.36±0.18)g/g、(3.18±0.04)g/g、(2.94±0.08)mL/g、(217.77±18.95)mg/g。在pH为2.0时,改性后玉米芯IDF的亚硝酸根离子吸附能力(NAC)明显增加,2.0%AHP改性后达到最大值68.45μg/g。此外,扫描电子显微镜(SEM)观察到AHP改性后表面出现褶皱,并具有多孔网状结构。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)图谱表明,AHP改性能够降解玉米芯IDF中的半纤维素和木质素。总体来说,AHP改性可以有效地改善玉米芯IDF的性能。

改性玉米芯生物炭与钢渣微粉组合吸附磷的研究

探究镁改性玉米芯生物炭和钢渣微粉以及两者组合对含磷模拟废水的吸附效果。结果表明,5 g玉米芯粉末在10 mL的1.5 mol/L浓度MgCl_(2)改性条件下,在热解温度为450℃的马弗炉中烧制的生物炭对磷吸附效果最佳。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物炭组合的添加量由14 g/L钢渣微粉和4 g/L镁改性玉米芯生物炭混合组成。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物炭组合对磷的吸附效果均好于两者单独存在时,去除率高达98%,并在60 min时吸附达到平衡,组合投加吸附平衡时间均短于两种材料分别单独存在时。组合投加吸附过程满足准二级吸附动力学模型,且符合Langmuir等温吸附方程,最大理论吸附量为0.12 mg/g。