非粮生物质糖平台合成5-羟甲基糠醛的研究进展

非粮生物质作为一种可再生的能源资源,其净二氧化碳排放为零,被认为是生产液体燃料、生物基化学品和聚合物最有前途的替代品之一。随着可再生能源需求的不断增加,促进了绿色合成生物基化学品的不断发展。5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种重要的生物基平台化学品,可广泛应用于合成乙酰丙酸、2,5-呋喃二羧酸、2,5-二甲酰呋喃、2,5-双(羟甲基)-呋喃和5-羟甲基-2-呋喃胺等多种化学品,其可用于精细化工、医药中间体合成、生物可降解材料和液体燃料等领域。目前,HMF的工业生产主要是通过果糖脱除3分子水来实现的,而果糖价格高及HMF的分离效率差,导致HMF的生产成本较高,因此亟须拓展糖源和提高HMF的分离效率。非粮生物质糖平台包含葡萄糖、蔗糖、纤维素、菊粉和琼脂糖等,利用这些糖制备HMF已有广泛研究,有望在未来替代果糖。笔者从非粮生物质衍生糖平台角度出发,综述了近年来合成生物基HMF的研究及应用现状,重点介绍了均相和非均相体系催化不同糖原料合成HMF性能及机制,对比液体酸/盐及固体酸催化糖原料的差异性,分析了不同合成工艺的工业化应用前景,旨在探讨非粮生物质衍生糖平台合成HMF的应用潜力和价值,并为降低HMF及衍生化合物制备成本、合成生物基呋喃化学品的进一步发展提供理论借鉴。

蔗渣纤维模板法制备纤维状氧化铁

【目的】探寻蔗渣纤维作为模板材料制备纤维状无机材料的可行性，寻找蔗渣高值化利用的新方法。【方法】利用碱／双氧水法处理蔗渣纤维，再以不同阶段的蔗渣纤维为基体，模板法制备纤维状的氧化铁。【结果】蔗渣纤维处理前的直径为1OO～150μm，处理后蔗渣纤维素纤维的直径为10-30μm；碱／双氧水法处理过程中，蔗渣纤维灰分降低；模板法制备的氧化铁纤维的直径为5～3Oμm。【结论】蔗渣纤维向蔗渣纤维素纤维转变过程中，纤维直径和纤维结构发生明显变化；蔗渣纤维作为模板材料制备纤维状无机材料可行，且方法简易。

基于高密度细胞的快速发酵酒精技术可行性研究

将鲜酿酒酵母泥按不同的接种量接入糖蜜培养基进行发酵,研究表明随着接种量的增大,酵母增殖系数减少、发酵周期缩短、发酵率略微降低。经数据统计分析发现在一定范围内,初始细胞数和最终细胞数的平均值与发酵周期的乘积K为常量,表明基于高密度细胞的糖蜜快速发酵酒精技术是一项可行并且十分有前景的技术。

裂殖壶菌高密度发酵生产DHA

本实验从海水中筛选分离了一株裂殖壶菌,通过摇瓶实验对其发酵产二十二碳六烯酸的培养基、发酵参数进行了优化,在此基础上对裂殖壶菌进行了50 L发酵罐流加补料发酵,并成功放大培养到500 L发酵罐。在500 L发酵罐经过96 h的培养,生物量、油脂含量和二十二碳六烯酸含量分别达到110.7、43.5、22.1 g/L,初步达到了工业化生产的水平。

蔗渣纤维炭化特性及不同预处理方法的影响研究

以蔗渣纤维为生物质原料,通过热重分析仪和扫描电镜,考察不同升温速率、不同气氛下蔗渣纤维的炭化特性。研究不同预处理方法对蔗渣纤维炭化特性的影响及蔗渣基炭材料的形貌结构。随着升温速率增加,蔗渣纤维在氮气氛下炭化过程的最大失重速率对应的热分解温度明显升高。蔗渣纤维在空气氛下的最大失重速率对应的温度为347℃,低于氮气氛下最大失重速率对应的温度372℃。不同的预处理方法对蔗渣纤维的成分比例影响略有不同,导致炭化过程的热分解温度有所差别。不同的预处理方法得到的蔗渣纤维在炭化后都保持很好的纤维结构,其纤维直径主要取决于炭化前蔗渣纤维的直径。蔗渣纤维制备炭纤维材料完全可行,对预处理方法调控可以制备不同的炭纤维材料。

一种多孔质固定化酵母在糖蜜酒精生产中的应用研究

文章主要探讨一种新的固定化酵母载体制备方法,以多孔钢渣、硅藻土和珍珠岩等材料为细胞宿主载体,采用空化制泡工艺制备成多孔质固化载体,并应用于糖蜜酒精发酵中。经试验结果表明,该载体具有良好的机械强度、传质效率以及优良的发酵特性。

构树叶加工前后风味成分变化分析

【目的】以制茶工艺对构树鲜叶进行加工,分析构树叶加工前后游离氨基酸、脂肪酸和挥发性成分的变化,为构树鲜叶的加工利用提供参考依据。【方法】采用国标测定方法分析构树鲜叶和构树叶制品原料中游离氨基酸和脂肪酸等主要成分的含量差异,并采用气相离子迁移谱(GC-IMS)对挥发性组分的变化进行分析。【结果】构树叶加工后游离氨基酸含量减少39.39%,甘氨酸和蛋氨酸消失,鲜味氨基酸天冬氨酸和谷氨酸含量分别提高5.55倍和3.32倍;甜味氨基酸含量减少78.70%,苦味氨基酸含量减少82.88%。加工后不饱和脂肪酸含量下降,饱和脂肪酸种类与含量增加,尤其是十一碳酸(C11:0)含量提高7.16倍,同时增加十七碳酸(C17:0)和二十碳酸(C20:0)2种饱和脂肪酸。GCIMS分析结果表明,构树鲜叶共检测出60种挥发性组分,定性42种已知组分,占总挥发性组分的82.82%;构树叶制品共检测出58种挥发性组分,定性检出39种已知组分,占总挥发性组分的81.05%;构树叶加工后,醛类、醇类和萜烯类物质大幅度减少,而酮类、酯类物质和有机酸大量生成,尤其是增加(E,E)-2,4-己二烯醛、己酸、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-1-丁醇、环己酮、2-甲基丁酸乙酯等构树鲜叶中没有的成分,GC-IMS数据库未能鉴定的挥发性成分在构树叶制品中明显增加。【结论】构树叶加工后游离氨基酸和脂肪酸含量下降;醛类、醇类和萜烯类等青香及花果香大幅度减少,而酮类、酯类和有机酸等果香及酸味明显提升,可根据挥发性成分变化规律指导构树叶加工工艺及构树叶制品香气品质的评价。

花脸香蘑过氧化氢酶基因鉴定及表达分析

对花脸香蘑(Lepista sordida)的过氧化氢酶(catalase,CAT)基因进行克隆鉴定和生物信息学分析,并分别对花脸香蘑菌株LS01和LS02菌丝在不同培养时间(5、10、15、20 d)和35℃高温处理3、48 h的胞内HO含量、CAT活性和CAT基因表达量进行测定。结果表明:4个花脸香蘑CAT基因(Lscat1~Lscat4)编码527~729个氨基酸;两个菌株的Lscat1~Lscat4分别编码相同数量的氨基酸,具有一定的遗传差异,也具有相似的基因结构;随着培养时间增加,两个菌株菌丝胞内HO含量呈逐渐上升趋势,而不同培养时间CAT活性无显著差异。两个菌株菌丝中的Lscat1~Lscat4在不同培养时间表达量具有差异。与对照比较,35℃处理3h时菌株LS01和LS02菌丝胞内HO含量无显著变化;35℃处理48 h时菌株LS01胞内HO含量显著升高,菌株LS02胞内HO含量显著下降;35℃处理3 h时两个菌株CAT活性均升高,35℃处理48 h时两个菌株CAT活性均降低。与对照比较,35℃处理3 h时两个菌株的Lscat1、Lscat2和Lscat3均下调表达;35℃处理48h时,Lscat2和Lscat3在菌株LS01中下调表达,Lscat1、Lscat2和Lscat3在LS02中均上调表达;35℃处理3 h时,Lscat4在菌株LS01中无显著变化,在菌株LS02中下调表达;35℃处理48 h时,Lscat4在两个菌株中均极显著上调表达。研究结果为进一步发掘花脸香蘑CAT基因功能提供参考。

客家黄酒发酵过程活性成分及抗氧化能力分析

为了解客家酒发酵过程中的活性成分含量与抗氧化活性的变化情况,对客家黄酒发酵过程进行分段取样,分析主要活性物质与体外抗氧化活性的变化规律及相关性。结果显示,黄酒不同发酵时期总酚含量随发酵时间的延长先降低后增加,总黄酮含量在发酵期间保持稳定,炙酒后成品中总酚和总黄酮含量显著增加。蛋白质和多糖含量都是随着发酵时间的延长而增加,当发酵到30 d时含量最高,炙酒后蛋白质和多糖含量均有所下降。不同时期黄酒样品对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、羟基自由基和2,2-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸2,2’-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid,ABTS)阳离子自由基具有较强的清除活性,同时具有较强的铁离子还原能力,且对各抗氧化效果具有浓度依赖性。相关性分析发现,总酚含量与DPPH自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率和还原力均具有显著相关性,总黄酮含量与DPPH自由基清除率和ABTS阳离子自由基清除率具有显著的相关性,多糖含量只与DPPH自由基清除率具有显著相关性,蛋白质含量与4项抗氧化活性均无显著相关性。

聚丙烯酸/海藻酸钠水凝胶的制备及其性能研究

通过互穿网络聚合技术,制备了聚丙烯酸/海藻酸钠高吸水性水凝胶,并研究了丙烯酸含量、反应温度、CaCl_2含量等对水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,当丙烯酸质量分数为10%,反应温度为80℃,CaCl_2质量分数为0.5%,海藻酸钠与丙烯酸的质量比为1.5:8时,所制备的水凝胶具有很好的溶胀性能和力学性能,对pH及盐浓度敏感、自然降解速度慢.

蓝莓甘蔗汁复合饮料研制

通过单因素试验和正交试验对蓝莓甘蔗汁复合饮料的配方进行优选,结果表明蓝莓甘蔗汁复合饮料的最优配方为蓝莓浓缩原浆35%(v/v),甘蔗汁15%(v/v),柠檬酸0.15 g/100 m L,魔芋粉0.20 g/100 m L,该配方配制的天然果汁饮料营养丰富、风味独特,具有较高的应用价值。

蓝莓枸杞复合营养软糖研制

通过优化复合凝胶和复合果汁制备基础配方;采用正交实验优化蓝莓枸杞复合营养软糖的配方,结果表明蓝枸复合营养软糖的最优配方为蓝莓枸杞复合果汁20%,复合凝胶3%,白砂糖10%。

不同甘蔗成分测定及其猴头菇发酵研究

对6个不同的甘蔗汁进行成分测定,并研究不同甘蔗汁对猴头菇的发酵特性。结果发现,粤选1号蔗糖、维生素E和氨基酸总量最高,黑皮果蔗的果糖、铁元素和锌元素含量最高;粤选1号最适合猴头菇发酵。

蔗渣纤维素季铵盐及其水凝胶制备与性能研究

利用LiOH/尿素低温溶剂溶解蔗渣纤维素,均相合成蔗渣纤维素季铵盐,通过FT-IR、元素分析仪、^(13)C-NMR和TG等仪器对蔗渣纤维素季铵盐进行表征和性质分析,并制备蔗渣纤维素季铵盐水凝胶和研究其结构性能。蔗渣纤维素季铵盐较蔗渣纤维素的热稳定性有所下降,但具有良好的水溶解性和抗菌性能,制备的蔗渣纤维素季铵盐水凝胶的平衡溶胀率高达1730(g/g)。

复合酶对甘蔗渣栽培灵芝菌糠的降解作用

采用3种工业饲料酶(纤维素酶、漆酶、木聚糖酶)酶解以蔗渣为主要原料的灵芝菌糠,分别测定发酵终产物中总糖含量,还原性糖含量,纤维组分中纤维素、半纤维素、木质素含量。结果表明在总酶活1000 u/g,料液比1:10,酶解时间12 h,纤维素酶:漆酶:木聚糖酶=1:1:1条件下,灵芝菌糠中纤维素含量降解率为36.81%,半纤维素含量降解率为29.09%,木质素含量降解率为17.97%,体现了3种工业饲料酶对甘蔗渣栽培的灵芝菌糠有效的降解作用。

甘蔗汁灵芝发酵功能性饮料研制

以甘蔗汁为原料,采用灵芝菌进行发酵,以发酵液pH值、残糖量及多糖含量变化选择发酵终点为10d左右;通过正交试验和感官评价对灵芝发酵甘蔗汁功能性饮料配方进行研究,得出最优饮料配方为:发酵液70%,柠檬酸1.0 g/L,黄原胶0.2 g/L,甜菊糖苷0.1 g/L,该饮料淡黄色,透明清亮,爽滑可口,甘苦适宜,具有甘蔗汁的清香和灵芝独特的香气,且多糖与氨基酸含量丰富。

花脸香蘑荧光定量PCR内参基因筛选及多糖合成代谢相关基因表达量测定

对适用于花脸香蘑(Lepista sordida)荧光定量PCR内参基因进行筛选,并检测花脸香蘑高产胞外多糖诱变菌株LS01_10_9及其出发菌株LS01_10多糖合成途径关键基因和多糖代谢途径基因表达量。结果表明:核糖体蛋白L4(ribosomal protein L4,rpl4)基因和3-磷酸甘油脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,gapdh)基因表达丰度高、扩增效率较好且稳定,是花脸香蘑荧光定量PCR理想的内参基因。与出发菌株LS01_10比较,高产胞外多糖诱变菌株LS01_10_9中5个参与多糖合成途径的关键基因GK、GMD-3、UGE、UGDG、PFK表达量显著增加,4个参与多糖代谢途径的基因GT-1、GT-2、NOX-3、NOX-4表达量显著增加。

3种侧耳属蔗渣菌糠纤维组分分析及营养评价

对甘蔗渣栽培的3种侧耳菌糠的纤维组分及营养成分进行测定分析,实验结果显示,3种侧耳属菌糠纤维含量显著降低,多糖和粗蛋白明显提高,3种菌糠的半纤维素含量在10%左右,木质素含量均小于15%,多糖含量在9-15 mg/g之间,粗蛋白含量在6%-10%之间.

蔗渣纤维素/羧甲基纤维素钠复合水凝胶的制备与性能研究

利用LiOH/尿素低温溶剂溶解蔗渣纤维素,以环氧氯丙烷为化学交联剂,通过调控蔗渣纤维素与羧甲基纤维素钠(CMC)的质量比例,制备蔗渣纤维素/CMC高吸水复合水凝胶。通过FT-IR、TG和SEM等仪器对水凝胶进行结构表征和性能分析,并研究水凝胶的溶胀性能及其影响因素。结果表明,蔗渣纤维素/CMC复合水凝胶在纯水中具有很高的溶胀率,均超过1000g/g,其在纯水中的再溶胀率,最高可达182 g/g,且再溶胀行为符合二级速率方程。

糖蜜发酵裂殖壶菌生产二十二碳六烯酸

对糖蜜作为碳源发酵裂殖壶菌生产二十二碳六烯酸(docosahexaenic acid,DHA)进行了初步研究:选择不同来源的甘蔗糖蜜与粗糖蜜培养裂殖壶菌生产DHA,考察了糖蜜来源、糖蜜添加比例对裂殖壶菌发酵生物量、菌体油脂含量与DHA含量的影响。结果表明,甘蔗糖蜜中的杂质(灰分、胶体)对菌体生长与油脂积累存在明显的抑制作用,即使大幅降低糖蜜添加比例效果也不理想,限制了其作为替代碳源在实际生产上的应用。在此基础上考察了杂质含量相对较低的粗糖蜜的情况,在添加比例低于80%的情况下,其培养效果与对照葡萄糖非常接近,可以部分替代葡萄糖用于裂殖壶菌发酵生产。