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淀粉基胶粘剂的研究进展综述论文

发布时间:2024-07-05 12:58:34

淀粉基胶粘剂的研究进展综述论文

药学毕业论文开题报告篇3 题 目 名 称: 番泻叶对小鼠尿量的影响 研究现状: 一、普鲁兰酶 普鲁兰酶(Pullulanase,. 2. 1. 41)是一种能够专一性切开支链淀粉分支点中的α糖苷键,从而剪下整个侧枝,形成直链淀粉的脱支酶。普鲁兰酶还可以分解普鲁兰多糖,普鲁兰酶来源于微生物,R-酶则来源于植物。普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenfels于1961年通过产气气杆菌Aerobacter. aerogenes}(典型菌为肺炎克雷伯氏杆)发酵获得,他们报道了该酶良好的酶学性能。之后,各国的科研人员经过广泛深入研究,从不同的地区、微生物中获得该酶,掀起了开发普鲁兰酶的高潮。 在淀粉加工工业中,α淀粉酶最为常用,它的功能是水解淀粉的α-1,4糖苷键,单独用它时,产物中含有大量分支结构的糊精,其中就含有大量的α-1,6糖苷键。假如不把淀粉的α-1,6糖苷键彻底分解的话,势必会造成很大的浪费。自然界中,存在有能分解淀粉的α-1,6糖苷键的酶,通称为解支酶。如寡α-1,6葡萄糖苷酶( , Oligo-l,6-glucosidase ),普鲁兰酶( ),异淀粉酶( , Isoamylose ),支链淀粉一6-葡聚糖酶( ),其中普鲁兰酶要求的底物分子结构最小,故而可以将最小单位的支链分解,导致可以最大限度的利用淀粉,所以在淀粉加工工业中有着重要的用途和良好的市场前景。故而许多国家都争相开发,但是到现在为止,只有丹麦的NOVO公司具有普鲁兰酶的生产能力。我国只有向其进口,但是其价格昂贵,限制了普鲁兰酶在我国的应用。其实,我国早在七十年代就开发普鲁兰酶的产生菌,但是该菌的酶学性质不适合生产,至今我国在普鲁兰酶的国产化方面还没有报道。 在淀粉的加工行业上,对普鲁兰酶的酶学性质的要求是耐酸耐热,其原因是因为通常使用外加酶化法,由于所用酶类的限制,普鲁兰酶的添加可以在两步反应的任何一步,但必须满足上述的反应的条件。因此所开发的普鲁兰酶的酶学性质必须满足现有的酶法水解制糖的条件,也就是耐酸耐热。 二、普鲁兰酶的研究现状 1.产普鲁兰酶的微生物 普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenfels于1961年通过产气杆菌(Aerobacter aerogenes)发酵获得。他们报道了该酶的良好性能之后,各国的科研人员经过广泛深入的研究,从不同的地区的微生物中获得该酶,掀起了开发普鲁兰酶的高潮。但是迄今为止,尽管发现许多微生物能够产普鲁兰酶,但是由于当今工业生产条件(酸性,温度),大多数微生物所产的普鲁兰酶并无商业价值。以下便介绍一下普鲁兰酶的生产菌种。 蜡状芽抱杆菌覃状变种(Bacillus cereus ) 由日本的ToshiyukiTakasaki于1975年发现。该菌同时产生两种淀粉酶:β-淀粉酶和普鲁兰酶。最佳作用条件为pH6~,温度50℃,最大转化率(淀粉水解产生麦芽糖)大约为95%.酶学研究中发现,此酶在pH5,温度60℃依然保持大部分活性,该菌的营养细胞呈棒杆状,聚集成长短不等紊乱链状,无运动性,格兰氏阳性,产芽抱时细胞无明显膨胀。该菌最适生长温度30℃~37℃ ,最高生长温度在41℃~45℃,可以利用葡萄糖,甘露糖,麦芽糖,海藻糖,淀粉和糖原。 嗜酸性分解普鲁兰多糖芽抱杆菌() 上世纪八十年代初,丹麦Novo公司获得此菌,此菌所生产的普鲁兰酶耐热 (60℃),耐酸()。该公司经过投入巨资开发研究,1983年Nov。公司在日本和欧洲市场同时商业化销售,商品名Prornozyme。如今,它是应用最广,产量最大的普鲁兰酶。呈棒状,深层发酵几小时后,可观察到类原生质体的膨胀细胞,较稳定,饱子呈圆柱体或椭圆体。格兰氏反应阳性,37℃生长良好,45℃以上和pI-1高于以上不长,在以普鲁兰糖为碳源的培养基(( ~)上生长良好。 枯草芽饱杆菌(Bacillus subtilis) 1986年,日本的Yushiyuki Takasaki报道了一株能产生耐热耐酸普鲁兰酶的菌种,被命名为Bacillus subtilis TU。此菌种所产生的酶为普鲁兰酶和淀粉酶的混合物,可水解淀粉为麦芽三糖和麦芽搪.水解普鲁兰糖为麦芽三糖,其中普鲁兰酶最佳作用pH为~,但在时亦有约50%的酶活,此普鲁兰酶最佳作用温度60℃。 耐热产硫梭菌(Clostridum Themosulfurogenes) 1987年.德国的等报道了一株能同时产a淀粉酶、普鲁兰酶和葡萄糖淀粉酶的菌种:耐热产硫梭菌。该菌种所产普鲁兰酶有较广的温度适应范围(40℃~85℃),在~有较高的活性,在如此广的范围内都有较强活力无疑将扩大该普鲁兰酶的应用领域. Bacillusnaganoensis,Bacillus deramificans, 上世纪九十年代,Deweer发现了普鲁兰酶产生菌Bacillus naganoensis;Tomimura筛选出Bacillus deramifrcans。这两株菌所产的普鲁兰酶的酶学性质与Bacillus. Acidopullulyticus的酶学性质相似。这两株菌都是中度嗜酸菌,在以上就不生长,温度超过45℃以上同样也不生长。这两株普鲁兰酶产生菌的发现,进一步拓宽了普鲁兰酶的应用。 产普鲁兰酶的高温菌菌种 自上世纪八十年代以来,人们逐渐意识到在通常的自然条件下,很难筛选得到极端耐热的普鲁兰酶生产菌种,于是各国的科学家便把目光转移到温泉嗜高温细菌的筛选,而且现在已经取得较多的成果。Bacillus如vorcaldarius所产普鲁兰酶的最适温度和pH分别是75~85℃, , Thermotoga maritime的最适温度和pH分别是90℃, , Thermurs caldopHilus的最适温度和pH分别是75℃,, Fenidobacterion pernnavoran最适温度和pH分别是80~85℃, 2.普鲁兰酶的分子结构 至今为止,许多普鲁兰酶的基因己经被克隆,但是还没有见到任何有关普鲁兰酶结构的报道,但是在根据序列相似性对糖普键水解酶的分类,普鲁兰酶属于第13家族,α淀粉酶家族,这个家族中包含了30多种酶,可以分为水解酶,转移酶。异构酶三大类。这些酶能够水解和合成α~,α~,α~,α~,α~,α~糖苷键。其中很多酶的结构已经被报道,它们都采取了(β/α)8的结构,通过生物信息学的研究,这个家族的蛋白都有一个共同的结构,酶的活性中心都是(β/α)8折叠筒的结构,命名为结构域A。第13家族的大多数酶还具有结构域B,它是位于(β/α)8折叠筒中,第三个β片层与第三个α螺旋之间的一段序列,其特点是结构和长度差异较大,推测其功能是与底物的结合有关。在紧接着(β/α)8折叠筒后,还有C结构域,紧接C结构域,部分家族成员还有结构域D。 3.普鲁兰酶的应用 普鲁兰酶,在食品工业中是一种用途广泛的酶制剂和加工助剂。它能专一性分解淀粉中的支链淀粉和糖原分子及其衍生的低聚糖分支中的α~l, 6糖苷键,使分支结构断裂,形成长短不一的直链淀粉。因此,将该酶与 其它 淀粉酶配合使用时,可使淀粉糖化完全。近年来,普鲁兰酶己作为淀粉酶类中的一个新酶种,应用于淀粉为原料的食品等工业部门,在食品工业中有如下几方面的作用: 单独使用普鲁兰酶,使支链淀粉变为直链淀粉 直链淀粉具有凝结成块,易形成结构稳定的凝胶的特性,因此,可作为强韧的食品包装薄膜。这种薄膜对氧和油脂有良好的隔绝性,又因涂布开展性好,故适合于作为食品的保护层。它还适合于淀粉软糖制造,也可用作果酱增稠剂,用于装油脂含量高的食品,以防止油的渗出以及肉食品加工。近年来在食品工业中提倡使用可被生物降解的薄膜,直链淀粉在这些方面具有较大的发展前途。豆类直链淀粉含量较高,因此绿豆淀粉制成的粉丝韧性比其它淀粉好,如果用普鲁兰酶处理谷物淀粉,再制成直链淀粉后,可以制成高质量的粉丝。一般谷物淀粉中,直链淀粉含量仅占20%,支链淀粉含量约为80%。工业上每生产1吨直链淀粉就有4吨副产品的支链淀粉。美国虽然通过遗传育种的方法.得到含直链淀粉60%玉米新品种,但不大适于大量生产。国外已采用普鲁兰酶改变淀粉结构,可使支链淀粉变为直链淀粉。据报道,采用此法收率可达100%.制造直链淀粉的方法为,先采用普鲁兰酶分解经液化的分支部分,使其转变为直链淀粉,并以丁醇或缓慢冷却法沉淀淀粉。再回收含少量水分的晶型沉淀物,最后通过低温喷雾干燥法制成粉状的直链淀粉。 普鲁兰酶与β~淀粉酶配合使用生产麦芽搪 饴糖是我国传统的淀粉糖产品,其中所含部分麦芽糖,广泛用于糖果、糕点等食品工业。目前生产方法是以α~淀粉酶进行液化,再用β~淀粉酶水解支链淀粉,这样只能水解侧链部分。接近交叉地位的α~糖苷键时,水解反应停止。但如果使用普鲁兰酶共同水解,便能使分支断裂,提高淀粉酶水解程度,降低了β极限糊精的含量,大大提高了麦芽糖的产率,有利于生产麦芽搪浆。目前对加普鲁兰酶进行糖化己作了较大规模的试验。 试验条件为。每批投料量约为900公斤碎米,粉浆浓度为15~16Be°数皮用量(对碎米计),β~淀粉酶活性2,000单位/克以上,;普鲁兰酶活性45,000~55,0 00单位/克,系由产气气杆菌生产,每批用量为1公斤。试验结果表明,加入普鲁兰酶糖化的试验糖与对照糖品相比,还原糖平均增加,麦芽糖含量平均增加了,糊精含量平均减少了高浓度麦芽糖浆较之高浓度葡萄搪浆,具有不易结晶,吸湿性小的特点,所以高浓度麦芽糖浆在食品工业中有着广泛的用途。采用普鲁兰酶与p一淀粉酶配合使用,成本低廉,麦芽糖收率达到70%左右,其至更高。 用于啤酒外加酶法糖化 啤酒生产中麦芽,既是酿造啤酒的主要原料,也为酿造过程提供了丰富的酶源。在啤酒酿造的糖化过程中,麦芽中分解淀粉的主要酶是α~淀粉酶、β~淀粉酶和分解淀粉α~1. 6糖瞥键的R一酶(植物普鲁兰酶或植物茁霉多糖酶)。β~淀粉酶与另两种淀粉酶协同作用,可使淀粉分解成麦芽糖(也包括少量的麦芽三糖和极少量的葡萄糖)和低分子糊精。使麦芽汁有比较理想的糖类组成。在工业生产中为了节约麦芽用量,采用所谓外加酶法糖化,即在减少麦芽用量的前提下,增加淀粉质辅助原料的比率,并加入适当种类的酶制剂进行搪化。要使大麦及其它辅助原料糖化完全,需要外加a一淀粉酶和分解α~糖苷键的普鲁兰酶制剂等。单独使用a一淀粉酶时产生麦芽糖和麦芽三搪是很不完全的。假如分解淀粉α~糖苷键的酶活性不足,淀粉分解就不完全,其结果是可发酵性糖含量低,制成的啤酒发酵度达不到要求。若采用能分解α~和α~糖苷键的糖化型淀粉酶,则其反应产物为葡萄糖,容易使酒味淡薄。采用普鲁兰酶与α~淀粉酶协同,效果良好,其分解产物主要是麦芽糖和少量的麦芽多糖。采用外加酶法糖化时,加入酶制剂的用量为:淀粉酶6~7单位/克大麦及大米:蛋白酶,60-80单位/克,并配合以菠萝蛋白酶10ppm,普鲁兰酶50单位/克大麦。以上三种酶制剂均添加于糖化或酒化开始。 总之,普鲁兰酶无论作为酶制剂和食品工业的加工助剂均有广阔的发展前途。 研究目的和意义: 酶制剂工业是上世纪七十年代就己经形成的一个重要的产业,目前世界酶制剂总产值达100亿美元,我国的产值约为100亿人民币,并且随着其应用领域的不断扩大以及新酶种的开发,这一市场正在迅猛发展。但是全球酶制剂产业几乎被几家外国公司所垄断,其中丹麦的NOVO公司几乎占全球总销售额的一半。本研究对普鲁兰酶的开发,对酶制剂产业的发展有重要的意义。 其次我国自从七十年代开始便对普鲁兰酶进行研究开发,但是所开发得到的普鲁兰酶,既不耐热也不耐酸,这就使其在工业化应用中受到了局限。为了改变我国对进口产品的依赖,填补我国这一领域的空白,寻找一条国产化的道路,本研究的目的是利用自然微生物资源,普鲁兰酶,提高我国淀粉原料的利用率,从而提高整个淀粉加工行业的生产率,这对我国淀粉加工产业的意义是不言而喻的。 研究内容(内容、结构框架以及重点、难点): 一.普鲁兰酶产生菌的筛选 (1)样品的采集; (2)菌种初筛; (3)菌种复筛; (4)菌种保藏方法; (5)酶活力测定方法的建立。 二.产普鲁兰酶菌株的产酶条件的研究 (1)碳源,氮源对发酵产酶的影响; (2)初始PH对发酵产酶的影响; (3)接种量对发酵产酶的影响; (4)发酵温度对产酶的影响; (5)金属离子对产酶的影响。 重点或关键技术: (1)纯菌株的分离; (2)菌株的鉴定方法的选择。 研究方法、手段: 一.普鲁兰酶产生菌的筛选 (1)样品的采集:选择适合产生的地点(面粉厂.菜地.果园等)采集土样 (2)菌种初筛:在采集的土样用无菌水稀释后,在含有淀粉类的培养基中做平板涂步, 37℃培养48h后,用碘液进行显色反应,将有淀粉酶产生的菌落接于斜面中保存。 (3)菌种复筛:将前期分离的能产生淀粉酶的菌株涂步于普鲁兰糖平板上,37℃培养48h后用95%乙醇进行透明圈实验。有透明圈产生说明菌株产生普鲁兰酶,将产生透明圈的菌落挑于斜面培养基培养。 (4)菌种保藏方法: 采用4℃低温保藏。 (5)酶活力测定方法的建立:采用发酵培养液经过离心后利用DNS显色法 520nm测定吸光值,测定标准葡萄糖标准曲线,利用标准曲线计算普鲁兰酶酶活大小。 二.产普鲁兰酶菌株的产酶条件的研究 (1)碳源,氮源对发酵产酶的影响:采用不同碳源,氮源培养基培养一段时间,测定酶活力。(其他条件相同:接种量,装瓶量,初始PH值,转速,培养时间。) (2)初始PH对发酵产酶的影响:采用相同发酵培养基,在不同初始PH下接种等量种子液。在相同条件下培养,测定发酵液的酶活。(其他条件相同:接种量,装瓶量,转速,最佳培养温度,最佳培养时间。) (3)接种量对发酵产酶的影响:在发酵培养基中分别接入2%,4%,6%,8%, 10%,14%,18%的种子培养液于最佳碳源,氮源,最佳初始PH的培养基中,在相同条件下培养,分别检测酶活。(采用以上确定的最佳碳源,氮源,最佳初始PH。) (4)发酵温度对产酶的影响:采用相同培养基,在不同温度下(25℃,30℃,35℃,40℃,45℃)培养一定时间,测定酶活力。 (5)金属离子对产酶的影响:在基础培养基中加入少量不同金属离子,发酵后测酶活。(金属离子有: 锰离子,钙离子,锌离子,镁离子,铁离子,铜离子。) 研究进度 :完成项目总体进度30%,样品土样的采集及前期的准备工作,菌株的初筛,包括(样品土样原液的涂步培养及摇床培养,产支链淀粉酶菌株的挑选及斜面培养)。 :完成项目总体进度50%,菌株的复筛,包括(产普鲁兰酶菌株的筛选及斜面培养),葡萄糖标准曲线的测定,酶活测定方法的建立,并以酶活大小对菌株进行再次筛选。 :完成项目总体进度80%,产酶条件的研究。包括:碳源,氮源,初始PH值,接种量,发酵温度,金属离子。并通过各中单因素试验确定发酵培养基的最佳碳源,氮源,初始PH值,接种量,发酵温度,金属离子。 2009、4—2009、5 :完成项目总体进度100%,课题总结,撰写论文。 文献综述(包括:国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等) 自从1961年Bender H.等人在研究一株产气气杆菌Aerobacter aerogenes(典型菌为肺炎克雷伯氏杆菌)时首次发现普鲁兰酶后,国际上对产生这种酶的微生物进行了广泛研究,发现许多微生物可以产生此酶,并筛选出一些适用于工业化生产的优良菌株。随着该酶的应用发展,对耐热性普鲁兰酶的研究也逐渐增多,已成功克隆并表达了该酶的基因。国内1976年开始对一株产气气杆菌(Aerobacteraerogenes 10016)的普鲁兰酶进行研究,对该菌株的产酶条件、酶的分离提取及酶学性质作了报道,并研究了该酶的食品级提取技术。此外,陈朝银、刘涛等人从云南温泉水样中筛选到一株产普鲁兰酶高温栖热菌菌株,通过诱导等实验将该酶的酶活从提高到170u/mL,酶产量提高了近2500倍左右,酶的最适作用温度及pH分别是75℃和,具有一定的耐热和耐酸特性。 陈金全等从温泉水样中筛选到一株产耐热耐酸普鲁兰酶的野生菌株,并根据形态、生理生化特征、细胞化学组分分析及16SrDNA序列比对、基因组DNA的G+C摩尔百分含量、同源性比对等实验,鉴定其为脂环酸芽抱杆菌属(Alicyclobacillus)的一个新种,所产酶最适作用温度为60℃,最适pH值,具有较好的耐热耐酸特性。杨云娟等利用毕赤酵母成功构建了普鲁兰酶表达量较高的基因工程菌,摇瓶发酵酶活可达,最佳发酵条件下产量可达 .酶的最适作用温度为600C,最适pH值,具有较好的耐热耐酸性。目前我国仍没有具备独立生产普鲁兰酶能力的厂商,要实现低成本、国产化的生产,还有很长的路要走。 技术应用于耐热脱支酶的研究,使耐热异淀粉酶的研究有了很大发展。Coleman等人将嗜热厌氧菌T. brockii普鲁兰酶基因克隆到中得到的克隆子分泌的普鲁兰酶数量高于出发菌株,Okada等人将Bacillus Steanther, onhiu:中编码热稳定异淀粉酶的基因克隆到:中,得到的转化菌株其异淀粉酶能在60 ℃稳定15分钟。Burchadf将。ostridium thermosulf urogenes DSM38%的嗜热异淀粉酶基因克隆并在中表达,所得酶的最适pH和最适温度与出发菌相同,而且在高温下仍能保持活性.Antranikiam等人将Pyrococcus舟riousous的异淀粉酶基因克隆到中并分离得到了酶蛋白。尽管如此,目前尚未有已将转基因的耐热性异淀粉酶工程菌应用到工业生产中的报道。众所周知,利用物理和化学诱变剂单独或复合处理微生物细胞是选育高产变种菌株行之有效的经典方法,它在为培育多种抗生素、氨基酸、核苷酸激酶(尤其是蛋白酶和淀粉酶)的高产变种菌株方面曾经起过极为重要的作用,至今仍然是方便易行和行之有效的方法之一。 主要参考文献: [1][美]惠斯特勒等编王雏文等译.淀粉的化学与工艺学[M].北京:中国食品出版社,1988 [2]张树政.酶制剂工业[M]. 北京: 科学出版社,1998 [3]邬显章.酶的工业生产技术[M]. 吉林: 吉林科学技术出版社,1988 [4]Taniguchi H, Sakano Y, Ohnishi M, Okada G(1985) Pullulanase[J].TanpakushitsuKakusan Koso. 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未来的展望科技论文篇二 对生物基塑料的未来展望 摘 要:随着经济社会的迅速发展,全球已经面临巨大的资源和环境压力,各种资源匮乏、气候变暖及环境污染问题让人们不得不探寻新的材料和能源,生物基塑料成为人们减轻环境污染、缓解资源矛盾的新方式,它也因此成为人们关注的焦点。本文分析了生物基塑料的概念、当前生物基塑料发展状况及发展过程中存在的主要问题,并对生物基塑料的发展前景进行了展望,从而为减轻资环环境压力,促进人类社会更好的发展。 关键词:生物基塑料 概念 存在问题 未来展望 近年来随着生物基塑料的研发和应用,一些传统的塑料制品已经被其替代,生物基塑料已经在解决资源和环境问题上发挥了重要作用。本文分析了生物基塑料的研究状况及当前发展中遇到的主要问题,并对生物基塑料的未来发展前景进行展望,以期为经济社会的可持续发展做出贡献。 一、生物基塑料的概念 1.生物基塑料的定义 2003年11月日本的生物塑料协会将生物塑料定义为生物分解塑料和生物基塑料。所谓生物分解塑料(BDP)是指,在一定环境条件下,这类塑料能够由细菌、藻类、真菌等微生物的作用分解,而不会带来环境问题,目前生物分解塑料既来源于石油又来自可再生资源。所谓的生物基塑料(BBP)是指可再生资源例如淀粉、蛋白质、纤维素、木质纤维素、生物聚合物及二氧化碳等,以这些材料为原料加工而成的塑料,就被称为生物基塑料。所谓生物塑料就是指绿色的生物材料,它不会对环境造成污染,或能够减轻对环境的污染,是给空气带来二氧化碳负担的“碳中性”材料。 2.具有代表性生物基塑料产品的特点比较 3.生物基塑料的检测标准 对生物基塑料的检测方法主要是通过对其进行C-14分子标记,然后测量其产品中各组分的碳原子是生物碳或化石碳及含量在总有机碳中的百分比(质量分数)。例如计算以淀粉为原料制造的淀粉基塑料的生物基含量: 50%淀粉与50%聚乙烯的淀粉基塑料,其中淀粉生物C含量为41%、聚乙烯生物C含量为82%,其生物基含量的计算方法为(50%×41%)÷(50%×82%+50%×41%)=。日本的生物含量的等级分为4个:25%~50%,50%~75%,75%~90%,>90%,其中25%~50%的产品所占的比例最大。 二、当前生物基塑料发展状况 随着,公众环保意识的逐步增强,探寻资源的可再生方法已经得到了越来越多人的关注,将一些常见的可再生资源例如谷物、木材、甜菜等制造成生物聚合物,实现资源的再生。目前,生物基塑料的研究已经完成了由初级研究到商业化、规模化方向的发展,截止到2012年全球生产制造的生物基塑料产量达500Kt左右,其所能带来的能量达1060kt,根据美国Fredonia集团的研究报告表明,生物基塑料的需求量在未来的几年里其增长率仍会大幅度提高。欧洲的生物塑料协会预测在未来的几年里生物基塑料的生产规模仍然会扩大,今后可被生物分解的生物基塑料中制造业产品如儿童玩具、汽车装饰用品、汽车零件及家用电器等的需求量最大且增长速度最快,预测增长速度会超过20%。目前生物基塑料在我国的应用主要是在以下5个行业:一包装行业;二制造业;三纺织业;四农用地膜;五医学业。 三、生物基塑料使用的主要技术 1.“生物成型”技术 作为世界知名的可口可乐公司承诺在2020年,本公司所使用的所有的PET容器都将使用生物材料,该产品主要是由美国著名的生物技术公司Virent、Gevo共同研发生物合成PX工艺,实现PTA的绿色化。Virent公司已经成功的采用了“生物成型”技术,将玉米、甘蔗等含糖作物与糠醛生物共同转化为PX,实现了完全由可再生材料合成生物基PET。 2.分子重组技术 目前,国际上知名的生物化工企业Virent、Gevo、Avantium等已经成功的应用生物技术从植物、农作物的废弃物等资源中进行分子重组转化为PX,并通过氧化技术生产出PTA,从而实现了100%的PET生物基产品。 3.“YXY”技术 美国生物化工Avantium公司与美国高校共同研发了“YXY”技术,该技术将植物源获得的呋喃糖通过生物技术转化为2,5-呋喃羧酸,从而与MEG酯化聚合生成PEF,目前 已经实现了PEF聚酯瓶的商业化生产。 四、几类生物基塑料的国内外研究进展 目前国内外研究较多且开发和技术相对成熟的生物基塑料主要有:淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。 1.淀粉基生物降解塑料 淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品, 具有投资少、成本低、方便快捷、等特点。目前共研发出填充型、光-生物双降解型、共混型及全淀粉型四种可降解塑料。经过30年的研发历史,淀粉生物降解塑料已广泛应用于化工、农业以及化妆行业等。 2.聚乳酸生物降解塑料 聚乳酸是以乳酸为原料合成的材料,具有无毒、无害、高强度、易加工成型及可全降解性能等特点。因此,聚乳酸是一种能真正达到生态和经济双重效应的环保材料,是近年来国内外着重研究和关注的生物降解塑料。但价格较高对其大规模应用有一定的限制。 3.聚丁二酸丁二醇酯生物降解塑料 丁二酸和丁二醇经缩聚形成聚丁二酸丁二醇酯, 其具有优良的力学性能和耐热性,并且其加工定型和稳定性方面也比其他生物基塑料好。总体而言,其综合性能优异, 性价比合理, 具有良好的应用推广前景,。 另外,国内外正在研究开发一些新型生物基塑料。例如:美国农业部研究由柠檬酸和丙三醇制得的生物降解聚合物,美国加州大学正在推出的利用碳水化合物和肽合成生物材料以及国内相关研究部门研究以农产品为原料制造可塑淀粉生物降解材料,显示出未来生物技术塑料发展的前景巨大。 五、生物基塑料发展中存在的主要问题 1.生物基塑料的性能较石油基塑料有差距 目前形成产业的生物基塑料的性能(力学性能、稳定性、耐热性、燃烧性、阻隔性等)较石油基塑料的性能上还存在着一定的差距,在很多要求严格的领域中,生物基塑料不能够替代石油基塑料,因此必须通过对其性能进行改造的手段,尽量使其性能达到可利用的标准。 2.生物基塑料的生产投资大、成本高 相关国外《生物基生命周期对环境影响的全面分析》调查研究表明,生物基塑料的制造所使用的农作物,较普通的农作物而言使用的农药、化肥的量更大,其产品对环境污染的影响更大,因此在投资项目时一定要全面分析,慎重做决定。 六、展望生物基塑料的发展前景 1.生物基塑料替代传统能源 随着经济社会的发展,全球面临的资源和环境问题日趋加剧,环境污染、资源匮乏、能源短缺都迫使人们急切探寻新能源来替代传统的能源。用可再生资源替代石油资源已经成为人们关注的焦点,随着人们生活水平的提高,对石油资源的需求量只会与日俱增。随着全球气候变暖问题的日益严峻,美国能源情报署2006年初预测,到2025年,世界的二氧化碳排放量将达×107kt,而中国目前的二氧化碳排放量已经达到×106kt,因此中国面临的减排工作还是十分严峻的,同时相关研究表明,生物基塑料的节能减排效果显著,生物基塑料的二氧化碳排放量比石油基塑料的排放量少20%~30%。因此,生物基塑料的发展有巨大的市场潜力。 2.生物化学工艺技术发展为生物基塑料发展带来新革命 生物化学工艺技术的发展为生物基塑料的性能、生产工序、生产成本等都有了突破性的改变,其不仅能够使生物基塑料的性能达到最佳状态,而且能够大幅度的降低生产成本,提高淀粉及纤维素的含量,并且还能够直接或间接的使用非粮食淀粉,节约粮食资源。 3.生物基塑料产品种类不断增加,应用领域不断扩大 随着人们生活水平的提高对生活质量的要求越来越高,绿色食品、绿色包装都是人们追求的新事物,而生物基塑料就是绿色包装的典型资材。而且今后不会单单仅仅将生物基塑料的产品种类局限于包装上,会将生物基塑料的应用领域扩大到农业领域、医药领域、纺织领域等,他们都将在各自领域发挥着巨大的作用,实现资源替代和环境资源矛盾的缓解,更加有利于国家的可持续发展。 七、结语 近年来,生物基塑料的生产技术体系目前已经得到了确立,并且随着生物材料和生物生产技术的发展,其在节能减排和缓解资源环境压力发挥着显著的优势,通过对生物基塑料的研究和应用的现状进行综合分析,生物基塑料具有巨大的市场潜力。并且当前生物基塑料作为石油基的替代品使着我国的资源利用正朝着绿色、高效、高附加值、规模化、标准化的方向发展,从而为我国走经济可持续、能源可持续、资源可持续发展的道路奠定了基础,因此生物基塑料具有十分美好的发展前景。 参考文献 [1]唐赛珍.生物基材料发展前景展望[J].新材料产业,2013(03). [2] 李洋.研究报告称生物基材料具有巨大的市场潜力[J].印刷技术,2010(04). [3]张慧君.生物塑料在汽车上的应用与展望[J].橡塑资源利用[J].2013(04). [4]杨中文.生物基塑料带来绿色革命[J].国外塑料,2006(05). [5]王战勇,张晶,苏婷婷.可生物降解塑料的研究与发展[J].辽宁城乡环境科技,2003(08). [6]关文.生物塑料有望替代90%传统树脂[J].中国石化报,2009(12). [7]杨二.佳能产品应用阻燃性生物基塑料[J].中国质量报,2008(10). 作者简介:姓名:周毅;出生年:1976年10月;性别:男;籍贯:广东省普宁市;工作单位:广东楠洋职业安全事务有限公司;职务或职称:工程师;学位:学士;研究方向:化工。 看了“未来的展望科技论文”的人还看: 1. 未来人生规划的论文范文3篇 2. 对未来的展望的话 3. 展望未来的演讲稿3篇 4. 展望未来的发言稿3篇 5. 关于科技论文2000字

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Donna M. Campbell, 出版人,拥有36年的出版物工作经验。早期的编辑工作始于建筑和运输工业领域,后来转到杂志的销售部门。Donna加入BNP媒体集团已经18年,起初在《Ceramic Industry》陶瓷工业杂志和《PCI》涂料杂志工作。1992年Donna参与创办了《ASI》胶粘剂于密封剂杂志,后来成为了该杂志的出版人。Darlene Brezinski, 主编,拥有涂料工业37年相关工作经验,并拥有Iowa State大学的化学博士学位,曾担任Mundelein大学化学学院院长。后加入DeSoto公司,一家建筑和工业涂料公司,担任高级技术主管。1990年她创建联合研究公司,一家为涂料工业提供技术咨询的公司。Brezinski成为了美国涂料工业第一杂志 -《PCI》杂志的主编。同时她还是一名资深司法鉴定师、美国司法鉴定委员会成员、美国化学学会ACS成员、ASTM成员、SSPC成员、IEEE成员,还是FSCT前任主席。此外,Brezinski还是为美国FBI工作的材料分析科学工作组(SWGMAT)的成员。Kristin Johansson, 编辑,1992年从Notre Dame大学毕业后便加入《PCI》杂志,成为一名助理编辑。1994年Johansson荣获BNP出版集团最高荣誉 - 年度Distinguished Associate成员。1998年到2003年间,Johansson担任《PCI》杂志的姊妹刊《ASI》胶粘剂与密封剂杂志的编辑,进一步扩展了《ASI》的编辑和报道范围。在《ASI》,Johansson成功策划了“材料手册”、“全球胶粘剂50强排行榜”、“产品组装用粘合剂国际研讨会”等。2003年Johansson回到了《PCI》。Johansson已在BNP出版集团工作了18年,在编辑内容等方面作出了很大的贡献。Karen L. Kramer, 高级编辑,在Illinois大学Champaign获得化学学士学位,在Minnesota Minneapolis大学获得硕士学位。曾在亚特兰大Richfield公司聚合物研究部担任专家,并协助开发了聚丁二烯树脂Poly bd 及相关技术,至今还应用在粘合剂和密封剂的商业生产中。Kramer后来加入了《Chemical Processing》杂志,并成为主编,同时她还担任Amoco化学公司的技术作家。1993年,Karen受邀来到BNP出版集团帮助创办《ASI》胶粘剂与密封剂杂志,负责《ASI》杂志的编辑策划工作整整10年。Kramer担任《PCI》的高级编辑,并为美国国家涂料工业协会担任专栏编辑。Kramer还是美国化学学会ACS的会员。

单原子催化剂研究进展综述论文

第一作者:Zhong-Hua Xue

通讯作者:张华彬教授、楼雄文教授

通讯单位:阿卜杜拉国王 科技 大学、南洋理工大学

DOI:

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人工光催化能源转化是通过直接收集太阳能以解决能源危机和环境问题的一种非常有趣的策略,其中开发高效的光催化剂是推动光催化反应走向实际应用的中心任务。近年来,单原子催化剂(SACs)因其最大的原子利用率和优异的催化活性,而成为一种极具前景的光催化剂候选材料。在本文中,作者综述了面向光催化能源转化系统的SACs研究最新进展及当前面临的挑战,并系统性地探讨了单原子光催化过程中电荷分离/传输和分子吸附/活化的基本原理。作者不仅概述了单原子活性位点如何促进光生电子-空穴的传输并促进高效光活化循环的构建,而且全面介绍了SACs在各种光催化领域中的广泛应用。通过综述上述进展,并利用与SACs光催化整体发展相关的潜在解决方案以应对未来的一些挑战,从而为将来的SACs光催化能源转化研究提供一些启示。

背景介绍

对于无限且可自由获取的太阳能利用,人工光催化能源转化提供了一种很有希望的战略,即通过减少温室气体排放以克服全球能源危机和应对日益不稳定的气候变化。例如,光催化分解水是实现可持续清洁H2燃料生产的一种技术简单且具有成本竞争力的途径,而光催化CO2还原则是一种可部署且极具吸引力的战略,其将惰性的CO2转化为高附加值化学品并最终关闭碳循环。然而,传统的光催化系统在很大程度上依赖于催化剂的能带结构和表面结构,并由于电子-空穴对的分离缓慢和表面活性中心有限等问题,使其性能仍远不能令人满意。尽管已经付出巨大努力,但迄今为止多相光催化剂仍存在许多不足之处,如电荷载流子复合速度快、分子活化效率低等,从而显著抑制从催化剂表面到反应物物种的电荷传输与分子的进一步转化。

基于上述情况,SACs成为设计和开发经济高效的光催化剂和助催化剂的新选择及理念。有利的是,单原子光催化系统中孤立的反应位点不仅可以为光催化反应创建更多的活性中心,而且还可以拓宽光吸收范围以提高电荷分离/传输效率。所构建出的单原子光催化剂的构型具有高度可调控性,从而提供足够的光阱和表面结构精细修饰以吸附和活化分子。此外,单原子光催化剂的结构简单性可以使科研人员能够得出更精确的结构-性能相关性,从而更好地理解光催化的基本机理,并促进目标光催化剂的合理设计。尽管SACs在光催化系统中的应用研究仍处于起步阶段,但上述这些优势足以使其成为促进光催化反应的候选材料。为了推动这一新兴但发展迅速的领域,及时对单原子光催化应用的最新进展进行综述将不仅有助于揭示其主要工作机理,而且有助于启发未来的研究方向。据作者所知,尽管此前的文献中有一些非常优秀的综述重点介绍SACs的背景和合成策略,以及它们在光催化方面的独特优势;然而,这些综述并没有涵盖与单原子光催化中能带工程和能量转移路线高度相关的基本原理。

图1 . SACs用于光催化能源转化示意图。

在该综述中,作者重点从文献中提炼出单原子光催化的关键原理,以全面了解其工作机理,从而促进更高效单原子光催化剂的合理设计与制备。作者首先简要介绍了SACs光催化应用的成就和特点,随后对单原子光催化剂的合成策略及相关结构表征方法进行概述。更重要的是,作者通过举例说明了单原子金属位点加速表面电荷分离/传输的机理以及单原子光催化中分子的吸附和活化。此外,作者还介绍了SACs在众所周知的新兴光催化领域中的应用以及最新进展。最后,作者对SACs在光催化能源转化方面的未来发展方向提出了一些挑战与展望,有望为光催化中SACs的理解和工程提供一些新见解,并进一步加速这一重要新兴研究领域的发展。

图文解析

图2 . 从Webof Science中分析出单原子光催化的文献总结 :(a)通过搜索单原子光催化关键词获得的文献数量和引用数量(截止于2021-12-12);(b)近年来不同单原子光催化体系的百分比分布。

图3 . 单原子光催化的发展成就和特性表征时间线。

图4 . 单原子光催化剂的合成策略。

图5 . 孤立金属位点能带调控。

总结与展望

综上所述,本文详细地总结了SACs的主要原理及其在光催化领域的广泛应用。毫无疑问,单原子光催化剂因其可以加速电荷分离/传输效率和增强分子吸附/活化能力,是构建高效光催化系统的优秀候选材料。除了此前已获得的杰出成就外,单原子光催化剂的 探索 和实际应用还面临着许多挑战,包括如何实现孤立反应位点的长期稳定性和高负载等。为了克服当前的挑战,作者提出以下十点未来的研究方向和解决方案:

1. 单原子催化剂相对较低的稳定性,是其在光催化领域中应用的一个明显缺点。由于反应中间体或副产物与孤立金属位点的强键合而产生的毒化效应,可能使单原子光催化剂失活。此外,光生电子诱导的单原子反应位点向零价态金属原子的转化,也可能导致孤立金属位点的聚集形成团簇或纳米颗粒。在理想条件下,增强金属-载体相互作用和优化光催化反应,可能在一定程度上能够防止反应过程中孤立金属位点的团聚。

2. 尽管单原子光催化剂的能量转换效率在平均反应位点方面具有显著优势,但由于不饱和活性位点的密度较低,其整体性能仍远不能令人满意。因此,应进一步修饰半导体载体的表面结构以增强相互作用,可以增加单原子的负载量。此外,在基底中引入足够多的锚定位点(例如N、P和S)或特定官能团(例如吡啶和-NH2)也可用于提供丰富的结合位点以稳定单原子。

3. 精确控制反应位点的配位几何结构和单原子的数量,对于调节单原子光催化剂的活性和选择性至关重要,但这仍然是一个巨大的挑战。在合成过程中需要精确控制孤立反应位点和半导体载体之间的相互作用,以构建所需构型。通过基于结构-性能关系的理论预测,也可以提供一种可行的策略。此外,在实践中非常需要提高表征策略的准确性以准确分析单原子光催化剂的配位构型。

4. 探究两个相邻单体之间的协同作用,对于控制催化性能和加深对多相催化机理的理解具有巨大的潜力。因此,双原子或多金属单原子光催化剂的可控合成是非常必要的。由于双原子或多金属单原子光催化剂中相邻反应位点之间的协同效应,反应物的反应路径可能会大大改变,从而导致反应势垒显著降低,催化性能得到显著提高。

5. 自然界中的光催化和酶催化系统为从太阳能到化学能的转化提供了一个精妙的蓝图,其在环境条件下通常表现出卓越的活性和选择性。通过模仿自然光合反应中酶催化等活性位点的结构,可以实现更高水平SACs的仿生设计,以进一步提高SACs的整体光催化能源转化性能。将末端功能配体或孤立金属位点周围的附加活性位点进行集成,可能是开发仿生单原子光催化剂的可行策略。

6. 大量单原子光催化剂是基于含缺陷的半导体材料所开发,其中含有丰富配位金属原子的表面结合位点,从而实现增强的电荷分离/传输。然而,高浓度的缺陷可能会恶化半导体材料的结晶度,从而增加单原子光催化剂体相或表面上电子-空穴对的大量复合。因此,作者建议仔细调控单原子光催化剂中半导体载体的结构(如结晶度、缺陷),并进一步确定其对整个反应过程的贡献。

7. 对单金属位点诱导的单原子光催化剂中电荷分离/传输过程的完整理解目前仍然具有挑战性。为此,将超快瞬态吸收光谱与电化学或显微镜技术相结合,是研究光催化反应中能量转移和捕获过程的有力手段。开发实时超快瞬态吸收技术来跟踪光催化中光生载流子的动力学,将进一步加深对电子泵模型和孤立金属位点诱导电子陷阱态的理解。

8. 追踪光催化反应过程中活性位点的结构演化,不仅可以深入了解单原子的光活化过程,还可以为合理设计高效的光催化剂提供指导。然而,目前相关的实验证据仍然非常有限,通常无法理解光催化系统中SACs的分子吸附/活化机制。利用原位或operando研究结合各种技术如拉曼光谱、XAS和XPS,可能是检测反应过程中孤立金属位点化学状态和配位环境动态演化的极好方法。

9. 将理论计算与实验结果相结合,已成为研究催化剂电子结构和光催化过程中分子吸附/活化的有力手段,其可以揭示出单原子光催化在原子尺度上的工作机理。然而,光催化反应过程中活性中心动态演化的理论模型,在实现对单原子光活化循环的合理认识方面相当有限。结合不同的模拟方法,可为 探索 单原子光催化剂在反应过程中的演化和揭示光催化活化机理提供合理途径。

10. 作为人工智能最有力的组成部分之一,基于计算机算法的机器学习可通过数据挖掘实现了快速可靠的预测,其在 探索 高效催化剂方面也显示出巨大潜力。因此, 探索 合适的机器学习方法并结合理论计算数据来预测单原子光催化剂的催化性能,并找出目标反应的理想构型是非常必要的。机器学习的实施还将为光催化反应构建结构-性能关系,从而提高对单原子光催化的理解,并促进具有高度应用潜力的高效单原子光催化剂合理开发。

文献来源

Zhong-Hua Xue, Deyan Luan, Huabin Zhang, Xiong Wen (David) Lou. Single-atom catalysts for photocatalytic energy conversion. Joule. 2022. DOI:.

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近年来,单原子催化(Single-Atom Catalysis)研究发展迅速。近日,化学工程新闻(Chemical & Engineering News,C&EN)发表“催化走向原子极限——化学家将单原子催化剂从异想天开发展为现实”(Taking catalysis to the atomic limit—Chemists advance single-atom supported catalysts from farfetched idea to reality)对其进行专题评述。这是五年来C&EN对单原子催化研究的第四次专题评述,前三次是对单项研究工作的评论,此次为对近几年单原子催化发展状况的综合评述。“单原子催化”概念由大连化物所张涛院士研究组于五年前在国际上首次提出(Nat. Chem. 2011,3(8),634-641),并先后受到C&EN(Single Atoms Mediate Reaction)与Nature China(Catalysis:no really, it’s fine)的亮点评述,该代表性论文5年被引用近400次,Nature Chemistry 2011年以来非综述类文章引用总排名第8位。该评述文章详细论述了单原子催化概念的起源、发展及前景。如评论文章所述:五年前,固体表面的单个原子可以进行催化对于很多科学家而言是很奇特的想法。以张涛研究组为代表的少数几个研究组在这一领域进行了探索,发现单原子催化剂不仅可以进行催化,而且与传统催化剂相比具有很多优势。在此基础上,国际研究纷纷跟进,单原子催化研究得到迅速发展。单原子催化的快速发展使剑桥大学John Meurig Thomas爵士认为单原子催化应用“未来看起来很光明”。2016年夏天,张涛、清华大学李隽教授和亚利桑那州立大学刘景月教授共同主办了首届“单原子催化国际研讨会”,吸引了近十个国家300余位专家学者参会,充分显示了单原子催化的受关注程度。该评述文章结尾很好地展现了单原子催化研究的神奇发展过程:“仅仅几年前,负载型催化剂能够通过单个原子的活动起作用的想法听上去牵强附会、遥不可及,但现在研究人员已经开始讨论大批量生产单原子催化剂的可行性。几年的变化多大啊!”美国化学会化学工程新闻(Chemical & Engineering News,C&EN)评选出了2016年度化学化工领域“十大科研成果”。大连化物所张涛院士团队在国际上首次提出的“单原子催化”入选其中,这也是今年唯一入选该榜单的中国科学家的研究成果。张涛团队于2011年首次合成了单原子铂催化剂Pt1/FeOx ((8),634-641),发现单原子催化剂在CO氧化反应中表现出优异的催化性能,并在此基础上提出了“单原子催化”概念((8),1740-1748)。之后的几年中,该团队进一步拓展了单原子催化剂的种类及催化反应,包括将单原子催化剂用于水煤气变换反应((41),15314-15317),开拓了单原子/准单原子催化剂在芳香硝基化合物选择加氢反应中的应用(;)和在烯烃氢甲酰化反应中的应用(Angew. Chem. Int. Ed.,2016,55,16054-16058)。与此同时,国际研究纷纷跟进,单原子催化研究得到迅速发展,在短短几年内便迅速成为多相催化领域的研究热点。2016年夏天,该研究组与清华大学、美国亚利桑那州立大学共同主办了国际上首届“单原子催化国际研讨会”,该会议也是第十六届“国际催化大会”的会前会之一,吸引了近十个国家300余位专家学者参会,充分显示了单原子催化的受关注程度,也进一步推动了“单原子催化”概念的发展。

日前, 四川大学高分子学院程冲研究员课题组、德国柏林工业大学Arne Thomas教授课题组与马普固体研究所Dr. Yi Wang(王毅)团队 采用金属碳化物作为过渡金属Fe、Ni原子载体,在单原子氧气析出反应(OER)催化剂研究中取得了突破性研究进展,该研究首次实现了非强配位OER金属单原子催化中心的构建。

研究成果以“Oxygen-evolving catalytic atoms on metal carbides”为题,于北京时间2021年5月31日晚23时发表在 上。

将具有催化活性的金属化合物分散到原子水平制备单原子催化剂,可最大限度地提高原子利用率和活性位点间协同效应。近年来研究发现单原子催化剂在各种催化反应,尤其是电催化还原反应中表现出优异的活性。然而却很少在OER中展现出优异的催化活性。目前大多数单原子结构是通过由氧、氮、硫等杂原子强配位负载在载体材料上实现的,而强配位环境极大地影响了金属单原子中心的电子环境,从而影响它们的析氧催化活性。然而开发非氧、氮、硫等杂原子强配位金属单原子结构及其载体材料极具挑战,也是实现高效单原子OER催化剂的关键。

氧、氮、硫等杂原子强配位键合作用,在阻止原子团聚以实现原子级分散催化结构中具有重要作用,近年来研究人员通过此方法实现了大量的单原子催化剂的构建,为不同领域提供了一系列催化性能优异的材料。然而现有体系中,单原子金属中心因其杂原子强配位作用影响了其电子环境和原子的可运动性,从而限制了它们的部分催化活性,特别是在需要高过电位的OER反应中,该限制尤为明显。

该论文的第一作者为 德国 柏林工业大学功能材料团队,李爽博士(DFG project leader) ,她告诉《中国科学报》,单原子OER催化剂的催化性能,不仅依赖于单原子与载体间的相互作用方式,过强的相互作用会导致原子活性降低,而过弱的作用力又很难稳定单原子;催化反应往往依赖于双金属单原子中心的协同作用,乃至催化中心与载体材料之间的相互作用。构筑具有高活性的单原子OER催化剂,不仅要找到适合的载体来实现相对较弱的配位环境,还需要考虑不同金属单原子之间的协同作用,是一项极具挑战的课题。

在前期工作中,课题组研究人员曾利用富氮多级孔道碳材料作为载体,实现了Fe、Co双金属单原子的高效负载及双金属中心的协同催化作用,成功地提升了单原子OER催化剂的活性。但由于受到多孔碳载体材料中氮杂原子的强配位作用限制,相关催化剂的过电位、催化效率等仍不理想。

“在最新的这项研究中,我们首先从结构上设计并制备了新的金属有机杂化前驱体材料,以期得到不同于传统多孔碳单原子载体的新型材料。 在杂化前驱体材料的构建中,一方面我们选用了含有儿茶酚及氨基的有机小分子,其可加强前驱体对金属离子的络合作用;另一方面我们引入了钨氧簇,以实现在碳化过程中原位制备碳化钨作为单原子催化中心的弱配位载体。 ”李爽博士介绍到。

具体而言,研究人员巧妙地选择具有强络合能力的含氮、含氧有机分子作为多种金属盐的键合单元与Fe、Ni、WO离子组装,获得了结构均匀的金属有机配位杂化前驱体材料。通过调控热处理条件,获得了基于碳化钨纳米晶体负载的Fe、Ni、FeNi单原子OER催化剂。

一系列精细结构表征实验证实,研究人员成功构建了非强配位金属单原子活性中心。利用球差校正高分辨透射电镜技术,研究人员精确观测到了碳化钨表面FeNi单原子结构,并通过单个原子位点的EDX精确分析了原子位置,同时还观测到了碳化钨晶体表面的FeNi原子具有高移动能力。高分辨X射线光电子能谱及X射线吸收谱表明,FeNi原子是通过与碳化钨基底的W、C原子相互作用而保持稳定的,这种与W、C原子的相互作用也使得FeNi活性中心处于低价态保持了部分金属特性。

图1:a. 材料结构示意图;b. 球差高分辨电镜下的碳化物晶体颗粒;c.碳化钨晶体中的原子排布和晶面取向;d, e.碳化物表面的FeNi单原子;f.原子级元素分布;号位原子对应的原子级EDX图谱(研究团队供图)

图2:材料的电化学OER性能结果(研究团队供图)

最后,研究人员认为,该工作提出的利用金属有机配位杂化前驱体制备金属碳化物作为载体材料不仅为非强配位金属单原子催化中心的构建提供了开创性的研究思路,同时也为进一步开发高效单原子催化剂开辟了一条很有前途的全新道路。

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本文来源| 小柯化学

编辑 | 余 荷

排版 | 王大雪

淀粉在国内的研究论文

它的合成方式主要是结合了化学以及生物。科研人员采用“搭积木” 的方式,通过“光能-电能-化学能”的能量转变,构建了11步反应的非自然固碳与淀粉合成途径,在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。

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应该就是用两种不一样的物质进行合成,然后就变成了淀粉。

药学毕业论文开题报告篇3 题 目 名 称: 番泻叶对小鼠尿量的影响 研究现状: 一、普鲁兰酶 普鲁兰酶(Pullulanase,. 2. 1. 41)是一种能够专一性切开支链淀粉分支点中的α糖苷键,从而剪下整个侧枝,形成直链淀粉的脱支酶。普鲁兰酶还可以分解普鲁兰多糖,普鲁兰酶来源于微生物,R-酶则来源于植物。普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenfels于1961年通过产气气杆菌Aerobacter. aerogenes}(典型菌为肺炎克雷伯氏杆)发酵获得,他们报道了该酶良好的酶学性能。之后,各国的科研人员经过广泛深入研究,从不同的地区、微生物中获得该酶,掀起了开发普鲁兰酶的高潮。 在淀粉加工工业中,α淀粉酶最为常用,它的功能是水解淀粉的α-1,4糖苷键,单独用它时,产物中含有大量分支结构的糊精,其中就含有大量的α-1,6糖苷键。假如不把淀粉的α-1,6糖苷键彻底分解的话,势必会造成很大的浪费。自然界中,存在有能分解淀粉的α-1,6糖苷键的酶,通称为解支酶。如寡α-1,6葡萄糖苷酶( , Oligo-l,6-glucosidase ),普鲁兰酶( ),异淀粉酶( , Isoamylose ),支链淀粉一6-葡聚糖酶( ),其中普鲁兰酶要求的底物分子结构最小,故而可以将最小单位的支链分解,导致可以最大限度的利用淀粉,所以在淀粉加工工业中有着重要的用途和良好的市场前景。故而许多国家都争相开发,但是到现在为止,只有丹麦的NOVO公司具有普鲁兰酶的生产能力。我国只有向其进口,但是其价格昂贵,限制了普鲁兰酶在我国的应用。其实,我国早在七十年代就开发普鲁兰酶的产生菌,但是该菌的酶学性质不适合生产,至今我国在普鲁兰酶的国产化方面还没有报道。 在淀粉的加工行业上,对普鲁兰酶的酶学性质的要求是耐酸耐热,其原因是因为通常使用外加酶化法,由于所用酶类的限制,普鲁兰酶的添加可以在两步反应的任何一步,但必须满足上述的反应的条件。因此所开发的普鲁兰酶的酶学性质必须满足现有的酶法水解制糖的条件,也就是耐酸耐热。 二、普鲁兰酶的研究现状 1.产普鲁兰酶的微生物 普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenfels于1961年通过产气杆菌(Aerobacter aerogenes)发酵获得。他们报道了该酶的良好性能之后,各国的科研人员经过广泛深入的研究,从不同的地区的微生物中获得该酶,掀起了开发普鲁兰酶的高潮。但是迄今为止,尽管发现许多微生物能够产普鲁兰酶,但是由于当今工业生产条件(酸性,温度),大多数微生物所产的普鲁兰酶并无商业价值。以下便介绍一下普鲁兰酶的生产菌种。 蜡状芽抱杆菌覃状变种(Bacillus cereus ) 由日本的ToshiyukiTakasaki于1975年发现。该菌同时产生两种淀粉酶:β-淀粉酶和普鲁兰酶。最佳作用条件为pH6~,温度50℃,最大转化率(淀粉水解产生麦芽糖)大约为95%.酶学研究中发现,此酶在pH5,温度60℃依然保持大部分活性,该菌的营养细胞呈棒杆状,聚集成长短不等紊乱链状,无运动性,格兰氏阳性,产芽抱时细胞无明显膨胀。该菌最适生长温度30℃~37℃ ,最高生长温度在41℃~45℃,可以利用葡萄糖,甘露糖,麦芽糖,海藻糖,淀粉和糖原。 嗜酸性分解普鲁兰多糖芽抱杆菌() 上世纪八十年代初,丹麦Novo公司获得此菌,此菌所生产的普鲁兰酶耐热 (60℃),耐酸()。该公司经过投入巨资开发研究,1983年Nov。公司在日本和欧洲市场同时商业化销售,商品名Prornozyme。如今,它是应用最广,产量最大的普鲁兰酶。呈棒状,深层发酵几小时后,可观察到类原生质体的膨胀细胞,较稳定,饱子呈圆柱体或椭圆体。格兰氏反应阳性,37℃生长良好,45℃以上和pI-1高于以上不长,在以普鲁兰糖为碳源的培养基(( ~)上生长良好。 枯草芽饱杆菌(Bacillus subtilis) 1986年,日本的Yushiyuki Takasaki报道了一株能产生耐热耐酸普鲁兰酶的菌种,被命名为Bacillus subtilis TU。此菌种所产生的酶为普鲁兰酶和淀粉酶的混合物,可水解淀粉为麦芽三糖和麦芽搪.水解普鲁兰糖为麦芽三糖,其中普鲁兰酶最佳作用pH为~,但在时亦有约50%的酶活,此普鲁兰酶最佳作用温度60℃。 耐热产硫梭菌(Clostridum Themosulfurogenes) 1987年.德国的等报道了一株能同时产a淀粉酶、普鲁兰酶和葡萄糖淀粉酶的菌种:耐热产硫梭菌。该菌种所产普鲁兰酶有较广的温度适应范围(40℃~85℃),在~有较高的活性,在如此广的范围内都有较强活力无疑将扩大该普鲁兰酶的应用领域. Bacillusnaganoensis,Bacillus deramificans, 上世纪九十年代,Deweer发现了普鲁兰酶产生菌Bacillus naganoensis;Tomimura筛选出Bacillus deramifrcans。这两株菌所产的普鲁兰酶的酶学性质与Bacillus. Acidopullulyticus的酶学性质相似。这两株菌都是中度嗜酸菌,在以上就不生长,温度超过45℃以上同样也不生长。这两株普鲁兰酶产生菌的发现,进一步拓宽了普鲁兰酶的应用。 产普鲁兰酶的高温菌菌种 自上世纪八十年代以来,人们逐渐意识到在通常的自然条件下,很难筛选得到极端耐热的普鲁兰酶生产菌种,于是各国的科学家便把目光转移到温泉嗜高温细菌的筛选,而且现在已经取得较多的成果。Bacillus如vorcaldarius所产普鲁兰酶的最适温度和pH分别是75~85℃, , Thermotoga maritime的最适温度和pH分别是90℃, , Thermurs caldopHilus的最适温度和pH分别是75℃,, Fenidobacterion pernnavoran最适温度和pH分别是80~85℃, 2.普鲁兰酶的分子结构 至今为止,许多普鲁兰酶的基因己经被克隆,但是还没有见到任何有关普鲁兰酶结构的报道,但是在根据序列相似性对糖普键水解酶的分类,普鲁兰酶属于第13家族,α淀粉酶家族,这个家族中包含了30多种酶,可以分为水解酶,转移酶。异构酶三大类。这些酶能够水解和合成α~,α~,α~,α~,α~,α~糖苷键。其中很多酶的结构已经被报道,它们都采取了(β/α)8的结构,通过生物信息学的研究,这个家族的蛋白都有一个共同的结构,酶的活性中心都是(β/α)8折叠筒的结构,命名为结构域A。第13家族的大多数酶还具有结构域B,它是位于(β/α)8折叠筒中,第三个β片层与第三个α螺旋之间的一段序列,其特点是结构和长度差异较大,推测其功能是与底物的结合有关。在紧接着(β/α)8折叠筒后,还有C结构域,紧接C结构域,部分家族成员还有结构域D。 3.普鲁兰酶的应用 普鲁兰酶,在食品工业中是一种用途广泛的酶制剂和加工助剂。它能专一性分解淀粉中的支链淀粉和糖原分子及其衍生的低聚糖分支中的α~l, 6糖苷键,使分支结构断裂,形成长短不一的直链淀粉。因此,将该酶与 其它 淀粉酶配合使用时,可使淀粉糖化完全。近年来,普鲁兰酶己作为淀粉酶类中的一个新酶种,应用于淀粉为原料的食品等工业部门,在食品工业中有如下几方面的作用: 单独使用普鲁兰酶,使支链淀粉变为直链淀粉 直链淀粉具有凝结成块,易形成结构稳定的凝胶的特性,因此,可作为强韧的食品包装薄膜。这种薄膜对氧和油脂有良好的隔绝性,又因涂布开展性好,故适合于作为食品的保护层。它还适合于淀粉软糖制造,也可用作果酱增稠剂,用于装油脂含量高的食品,以防止油的渗出以及肉食品加工。近年来在食品工业中提倡使用可被生物降解的薄膜,直链淀粉在这些方面具有较大的发展前途。豆类直链淀粉含量较高,因此绿豆淀粉制成的粉丝韧性比其它淀粉好,如果用普鲁兰酶处理谷物淀粉,再制成直链淀粉后,可以制成高质量的粉丝。一般谷物淀粉中,直链淀粉含量仅占20%,支链淀粉含量约为80%。工业上每生产1吨直链淀粉就有4吨副产品的支链淀粉。美国虽然通过遗传育种的方法.得到含直链淀粉60%玉米新品种,但不大适于大量生产。国外已采用普鲁兰酶改变淀粉结构,可使支链淀粉变为直链淀粉。据报道,采用此法收率可达100%.制造直链淀粉的方法为,先采用普鲁兰酶分解经液化的分支部分,使其转变为直链淀粉,并以丁醇或缓慢冷却法沉淀淀粉。再回收含少量水分的晶型沉淀物,最后通过低温喷雾干燥法制成粉状的直链淀粉。 普鲁兰酶与β~淀粉酶配合使用生产麦芽搪 饴糖是我国传统的淀粉糖产品,其中所含部分麦芽糖,广泛用于糖果、糕点等食品工业。目前生产方法是以α~淀粉酶进行液化,再用β~淀粉酶水解支链淀粉,这样只能水解侧链部分。接近交叉地位的α~糖苷键时,水解反应停止。但如果使用普鲁兰酶共同水解,便能使分支断裂,提高淀粉酶水解程度,降低了β极限糊精的含量,大大提高了麦芽糖的产率,有利于生产麦芽搪浆。目前对加普鲁兰酶进行糖化己作了较大规模的试验。 试验条件为。每批投料量约为900公斤碎米,粉浆浓度为15~16Be°数皮用量(对碎米计),β~淀粉酶活性2,000单位/克以上,;普鲁兰酶活性45,000~55,0 00单位/克,系由产气气杆菌生产,每批用量为1公斤。试验结果表明,加入普鲁兰酶糖化的试验糖与对照糖品相比,还原糖平均增加,麦芽糖含量平均增加了,糊精含量平均减少了高浓度麦芽糖浆较之高浓度葡萄搪浆,具有不易结晶,吸湿性小的特点,所以高浓度麦芽糖浆在食品工业中有着广泛的用途。采用普鲁兰酶与p一淀粉酶配合使用,成本低廉,麦芽糖收率达到70%左右,其至更高。 用于啤酒外加酶法糖化 啤酒生产中麦芽,既是酿造啤酒的主要原料,也为酿造过程提供了丰富的酶源。在啤酒酿造的糖化过程中,麦芽中分解淀粉的主要酶是α~淀粉酶、β~淀粉酶和分解淀粉α~1. 6糖瞥键的R一酶(植物普鲁兰酶或植物茁霉多糖酶)。β~淀粉酶与另两种淀粉酶协同作用,可使淀粉分解成麦芽糖(也包括少量的麦芽三糖和极少量的葡萄糖)和低分子糊精。使麦芽汁有比较理想的糖类组成。在工业生产中为了节约麦芽用量,采用所谓外加酶法糖化,即在减少麦芽用量的前提下,增加淀粉质辅助原料的比率,并加入适当种类的酶制剂进行搪化。要使大麦及其它辅助原料糖化完全,需要外加a一淀粉酶和分解α~糖苷键的普鲁兰酶制剂等。单独使用a一淀粉酶时产生麦芽糖和麦芽三搪是很不完全的。假如分解淀粉α~糖苷键的酶活性不足,淀粉分解就不完全,其结果是可发酵性糖含量低,制成的啤酒发酵度达不到要求。若采用能分解α~和α~糖苷键的糖化型淀粉酶,则其反应产物为葡萄糖,容易使酒味淡薄。采用普鲁兰酶与α~淀粉酶协同,效果良好,其分解产物主要是麦芽糖和少量的麦芽多糖。采用外加酶法糖化时,加入酶制剂的用量为:淀粉酶6~7单位/克大麦及大米:蛋白酶,60-80单位/克,并配合以菠萝蛋白酶10ppm,普鲁兰酶50单位/克大麦。以上三种酶制剂均添加于糖化或酒化开始。 总之,普鲁兰酶无论作为酶制剂和食品工业的加工助剂均有广阔的发展前途。 研究目的和意义: 酶制剂工业是上世纪七十年代就己经形成的一个重要的产业,目前世界酶制剂总产值达100亿美元,我国的产值约为100亿人民币,并且随着其应用领域的不断扩大以及新酶种的开发,这一市场正在迅猛发展。但是全球酶制剂产业几乎被几家外国公司所垄断,其中丹麦的NOVO公司几乎占全球总销售额的一半。本研究对普鲁兰酶的开发,对酶制剂产业的发展有重要的意义。 其次我国自从七十年代开始便对普鲁兰酶进行研究开发,但是所开发得到的普鲁兰酶,既不耐热也不耐酸,这就使其在工业化应用中受到了局限。为了改变我国对进口产品的依赖,填补我国这一领域的空白,寻找一条国产化的道路,本研究的目的是利用自然微生物资源,普鲁兰酶,提高我国淀粉原料的利用率,从而提高整个淀粉加工行业的生产率,这对我国淀粉加工产业的意义是不言而喻的。 研究内容(内容、结构框架以及重点、难点): 一.普鲁兰酶产生菌的筛选 (1)样品的采集; (2)菌种初筛; (3)菌种复筛; (4)菌种保藏方法; (5)酶活力测定方法的建立。 二.产普鲁兰酶菌株的产酶条件的研究 (1)碳源,氮源对发酵产酶的影响; (2)初始PH对发酵产酶的影响; (3)接种量对发酵产酶的影响; (4)发酵温度对产酶的影响; (5)金属离子对产酶的影响。 重点或关键技术: (1)纯菌株的分离; (2)菌株的鉴定方法的选择。 研究方法、手段: 一.普鲁兰酶产生菌的筛选 (1)样品的采集:选择适合产生的地点(面粉厂.菜地.果园等)采集土样 (2)菌种初筛:在采集的土样用无菌水稀释后,在含有淀粉类的培养基中做平板涂步, 37℃培养48h后,用碘液进行显色反应,将有淀粉酶产生的菌落接于斜面中保存。 (3)菌种复筛:将前期分离的能产生淀粉酶的菌株涂步于普鲁兰糖平板上,37℃培养48h后用95%乙醇进行透明圈实验。有透明圈产生说明菌株产生普鲁兰酶,将产生透明圈的菌落挑于斜面培养基培养。 (4)菌种保藏方法: 采用4℃低温保藏。 (5)酶活力测定方法的建立:采用发酵培养液经过离心后利用DNS显色法 520nm测定吸光值,测定标准葡萄糖标准曲线,利用标准曲线计算普鲁兰酶酶活大小。 二.产普鲁兰酶菌株的产酶条件的研究 (1)碳源,氮源对发酵产酶的影响:采用不同碳源,氮源培养基培养一段时间,测定酶活力。(其他条件相同:接种量,装瓶量,初始PH值,转速,培养时间。) (2)初始PH对发酵产酶的影响:采用相同发酵培养基,在不同初始PH下接种等量种子液。在相同条件下培养,测定发酵液的酶活。(其他条件相同:接种量,装瓶量,转速,最佳培养温度,最佳培养时间。) (3)接种量对发酵产酶的影响:在发酵培养基中分别接入2%,4%,6%,8%, 10%,14%,18%的种子培养液于最佳碳源,氮源,最佳初始PH的培养基中,在相同条件下培养,分别检测酶活。(采用以上确定的最佳碳源,氮源,最佳初始PH。) (4)发酵温度对产酶的影响:采用相同培养基,在不同温度下(25℃,30℃,35℃,40℃,45℃)培养一定时间,测定酶活力。 (5)金属离子对产酶的影响:在基础培养基中加入少量不同金属离子,发酵后测酶活。(金属离子有: 锰离子,钙离子,锌离子,镁离子,铁离子,铜离子。) 研究进度 :完成项目总体进度30%,样品土样的采集及前期的准备工作,菌株的初筛,包括(样品土样原液的涂步培养及摇床培养,产支链淀粉酶菌株的挑选及斜面培养)。 :完成项目总体进度50%,菌株的复筛,包括(产普鲁兰酶菌株的筛选及斜面培养),葡萄糖标准曲线的测定,酶活测定方法的建立,并以酶活大小对菌株进行再次筛选。 :完成项目总体进度80%,产酶条件的研究。包括:碳源,氮源,初始PH值,接种量,发酵温度,金属离子。并通过各中单因素试验确定发酵培养基的最佳碳源,氮源,初始PH值,接种量,发酵温度,金属离子。 2009、4—2009、5 :完成项目总体进度100%,课题总结,撰写论文。 文献综述(包括:国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等) 自从1961年Bender H.等人在研究一株产气气杆菌Aerobacter aerogenes(典型菌为肺炎克雷伯氏杆菌)时首次发现普鲁兰酶后,国际上对产生这种酶的微生物进行了广泛研究,发现许多微生物可以产生此酶,并筛选出一些适用于工业化生产的优良菌株。随着该酶的应用发展,对耐热性普鲁兰酶的研究也逐渐增多,已成功克隆并表达了该酶的基因。国内1976年开始对一株产气气杆菌(Aerobacteraerogenes 10016)的普鲁兰酶进行研究,对该菌株的产酶条件、酶的分离提取及酶学性质作了报道,并研究了该酶的食品级提取技术。此外,陈朝银、刘涛等人从云南温泉水样中筛选到一株产普鲁兰酶高温栖热菌菌株,通过诱导等实验将该酶的酶活从提高到170u/mL,酶产量提高了近2500倍左右,酶的最适作用温度及pH分别是75℃和,具有一定的耐热和耐酸特性。 陈金全等从温泉水样中筛选到一株产耐热耐酸普鲁兰酶的野生菌株,并根据形态、生理生化特征、细胞化学组分分析及16SrDNA序列比对、基因组DNA的G+C摩尔百分含量、同源性比对等实验,鉴定其为脂环酸芽抱杆菌属(Alicyclobacillus)的一个新种,所产酶最适作用温度为60℃,最适pH值,具有较好的耐热耐酸特性。杨云娟等利用毕赤酵母成功构建了普鲁兰酶表达量较高的基因工程菌,摇瓶发酵酶活可达,最佳发酵条件下产量可达 .酶的最适作用温度为600C,最适pH值,具有较好的耐热耐酸性。目前我国仍没有具备独立生产普鲁兰酶能力的厂商,要实现低成本、国产化的生产,还有很长的路要走。 技术应用于耐热脱支酶的研究,使耐热异淀粉酶的研究有了很大发展。Coleman等人将嗜热厌氧菌T. brockii普鲁兰酶基因克隆到中得到的克隆子分泌的普鲁兰酶数量高于出发菌株,Okada等人将Bacillus Steanther, onhiu:中编码热稳定异淀粉酶的基因克隆到:中,得到的转化菌株其异淀粉酶能在60 ℃稳定15分钟。Burchadf将。ostridium thermosulf urogenes DSM38%的嗜热异淀粉酶基因克隆并在中表达,所得酶的最适pH和最适温度与出发菌相同,而且在高温下仍能保持活性.Antranikiam等人将Pyrococcus舟riousous的异淀粉酶基因克隆到中并分离得到了酶蛋白。尽管如此,目前尚未有已将转基因的耐热性异淀粉酶工程菌应用到工业生产中的报道。众所周知,利用物理和化学诱变剂单独或复合处理微生物细胞是选育高产变种菌株行之有效的经典方法,它在为培育多种抗生素、氨基酸、核苷酸激酶(尤其是蛋白酶和淀粉酶)的高产变种菌株方面曾经起过极为重要的作用,至今仍然是方便易行和行之有效的方法之一。 主要参考文献: [1][美]惠斯特勒等编王雏文等译.淀粉的化学与工艺学[M].北京:中国食品出版社,1988 [2]张树政.酶制剂工业[M]. 北京: 科学出版社,1998 [3]邬显章.酶的工业生产技术[M]. 吉林: 吉林科学技术出版社,1988 [4]Taniguchi H, Sakano Y, Ohnishi M, Okada G(1985) Pullulanase[J].TanpakushitsuKakusan Koso. 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小麦淀粉的品质研究论文

(一)科研项目[1]. 2004-2006,杨凌基金—抗旱节水型小麦新品种选育与加工利;[2]. 2007-2009,陕西省攻关项目—冷冻面食质量控制技术研究;[3]. 2008-2010,西北农林科技大学博士启动基金—小麦粉食品质量控制及功能食品研究;(二)参加的科研项目参加科研项目20多项,包括国家农业部农业跨越计划项目,陕西省科技攻关项目,陕西省自然科学基金项目,杨凌基金项目、校级专项以及横向课题等,近年代表性项目。[1].~,农业跨越计划项目—优质面条小麦生产示范与面条生产技术;[2].~,陕西省攻关课题—高产、优质多抗及专用小麦新品种选育;[3].~,陕西省自然科学基金—小麦谷蛋白亚基的遗传规律研究;[4].~,农业跨越计划项目—优质专用小麦陕253、小偃22生产与加工;[5]. ~,陕西省科技攻关项目—高产优质高效小麦育种;[6]. ~,国家环保总局项目—中国重点农作物种质资源调查。(三)科研成果[1]“优质面条小麦生产示范与面条生产技术”,获陕西省农业科技推广2等奖,第10位[2] 小麦新品种“普冰143” ,通过陕西省作物品种审定委员会审定,第2位。[3]“ 一种冷冻面制品的复合改良剂”,申请国家发明专利。(四)发表论文近年来以第一作者公开发表论文20多篇,其中代表性论文如下:1. 梁灵,魏益民*,康立宁等。冷冻面片动态热机械性能研究(ei收录)。农业工程学报,2008,24(1):. 梁灵,董剑,高翔等。小偃22小麦粉面包加工技术研究,西北农业学报,2008,17(4):. 梁灵,董剑,高翔等。小偃22小麦粉馒头加工技术研究,麦类作物学报,2008,28(1):. 梁灵,魏益民*,康立宁等。 冷冻面片制作工艺的优化。食品与发酵工业,2007,33(8):. 梁灵,张正茂*,宋社果,张彦东.大豆蛋白对冷冻水饺质量的影响研究.西北农林科技大学学报(自然科学版),2006,34(10):. 梁灵,张正茂,汪勇攀,田晓琴. 食品质量与安全专业工艺学实验教学改革探讨.西北高等农林教育, 2006,2:.梁灵,张正茂,段许昌,杨公明,李国龙.高压对小麦种子发芽和幼苗生长的影响初探(ei收录).高压物理学报,2005,19(3):.梁灵,欧阳韶晖,罗勤贵, 王长勇,楚炎沛.专用面粉的几种主要成分分析. 粮食与饲料工业,2005,2:10-11, .梁灵,魏益民*,张国权,欧阳韶晖,罗勤贵.小麦淀粉凝胶质构特性研究. 中国食品学报, 2004,4(3):.梁灵,魏益民*,师俊玲,郭波莉.关中小麦品种籽粒糊化特性研究.中国粮油学报,2003,18(2):.梁灵,魏益民*,张国权,师俊玲,郭波莉.小麦淀粉膨胀体积和直链淀粉含量的研究. 麦类作物学报,2003,23(1):.梁灵,魏益民*,师俊玲.小麦淀粉研究概况. 西部粮油科,2003,28(3):.梁灵,叶可辉,李玲雀. 菠菜挂面护绿工艺研究. 西北农林科技大学(自然科学版),2002,30(1):39-42.(五)专著或著作1.副主编,国家“十一五”规划教材—食品安全导论,中国农业出版社,2009,.参著,谷物品质与食品加工-小麦籽粒品质与食品加工.中国农业科学出版社,2005,.参编,食品杀菌新技术. 科学技术文献出版社,2005,.参编,杂粮食品加工工艺与配方.科学技术文献出版社.2001,3.

共发表科技和教学研究论文100多篇,已主编、副主编、参编出版著作28部,撰写260余万字,其中主编、副主编国家级“十五”“十一五”规划教材、教育科学“十五”国家规划课题研究成果和高等教育百门精品课程教材、教育部面向21世纪课程教材11部,获国家级、省级和市、厅级优秀教材奖6部。一、论文(2005年以来)1. 2005,1月 流动注射化学发光法测定鲜酒糟中微量乙醇的研究中国卫生检验杂志(核心期刊) p49~512. 2005,1月 发芽豆乳面包的生产工艺研究粮油加工与食品机械 2005(1)p69~703. 2005,4月 改革本科实验教学提高学生创新能力中国教育教学杂志(高等教育版) 总 p74~744. 2005,4月 高效液相色谱法检测小麦粉中过氧化苯甲酰的含量粮油加工与食品机械(核心期刊) 2005(4)p67~685. 2005,6月 微波增压消解-流动注射化学发光法快速测定去离子水中微量有机物质 中国卫生检验杂志(核心期刊) p654~6566. 2005,7月 鸡腿菇保健饮料的工艺探讨食品工业科技(核心期刊)2005年第7期 p158~1597. 2005,7月 浓度直读法快速测定食用菌中微量氟的研究中国食用菌(核心期刊) 2005年第4期 VoL24,No4 p36~37,358. 2005,8月 海带粉的加工及其在面包中的应用粮食与饲料工业 . (中文核心) p18~199. 月 浅谈分析化学教学质量的提高中国教育科学通报 VoL2,No8 p105、10810. 2005,9月 浓度直读法快速测定碘盐中的微量碘食品科学(一级学报) p423~42511. 2005,9月 微波消解快速测定特殊粒色小麦中的10种金属元素麦类作物学报(核心期刊) . p140~14212. 2005,11月 南阳彩色小麦微量氟的分布及浓度直读快速分析方法研究食品科学(一级学报) p187~18913. 2005,11月 微波消解原子吸收法在南阳彩麦矿质元素测定中的应用河南农业大学学报(核心期刊) p365~367、38214. 月 浓度直读法快速测定蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐含量中国卫生检验杂志(核心期刊) p1444~144615. 2006,3月 离子选择性电极浓度直读法测定小麦中的碘含量(通讯作者)食品与发酵工业(核心期刊) 2006年第3期 p89~, 3月 微波消解-浓度直读法快速测定南阳彩色小麦中的微量钙安徽农业科学(核心期刊)2006,34 p1048~1049,, 5月 南阳彩色小麦籽粒品质性状分析初报麦类作物学报(核心期刊) p164~16518. 2006,6 月 南阳彩色小麦中维生素含量的研究初报安徽农业科学(核心期刊) p2355~235719. 2006,7月 色泽异常肉及其产生的原因肉类工业(统计源期刊)2006(7)p38~,7月 南阳特殊粒色小麦部分品质指标的初步分析麦类作物学报(核心期刊) p161~月 高校食品化学实验课程的创新性教学中国教育教学研究杂志 总139期 p15~16中国教育教学研究会主办22.2006,10月 南阳彩色小麦面团拉伸性能测定及粉质评价研究初报食品科学(一级学报) p32~, 10月 离子选择性电极浓度直读法快速测定火棘果中的铜含量安徽农业科学(核心期刊) p4824~4825,月 海带挂面配方优化研究河南农业大学学报(核心期刊) p532~,10月 温室效应及其防治对策安徽农业科学(核心期刊) p5351~,11月 Luminol-KMnO4化学发光体系测定小麦中的微量砷*食品科学(一级学报) p412~,12月 微波高压快速消解-紫外分光光度法测定南阳彩色小麦中的微量元素硒 安徽农业科学(核心期刊) p6093~6095,月 标准加入直读法快速测定南阳彩色小麦面粉中硝酸根的研究 粮食储藏(核心期刊) p39~41,月 离子选择性电极浓度直读法快速测定火棘果中的微量钙*食品科学(一级学报) , p305~月 微波溶样快速测定南阳彩色小麦面粉中的微量镉安徽农业科学(核心期刊), p1893~1894、,5月 超声波诱导紫外光协同法降解苯酚化学通报(一级学报)第5期, p396~,5月 农产品中微量元素锗的分析方法研究安徽农业科学(核心期刊) ,No14 p4093~月 南阳彩色小麦面粉中微量铜的快速测定方法研究食品科学(一级学报) , p274~,7月 小麦中有害元素砷的测定及其生物吸收比的研究食品科学(一级学报) , p407~410全国食品与环境学术会议宣读论文 中国.贵阳2007年8月,8月 南阳彩色小麦中氨基酸含量的研究及初步评价粮食储藏(核心期刊) , p42~45,, 9月 郑州市火棘果红色素的提取及理化特性研究食品科学(一级学报) , p242~,11月 偶合化学发光法测定食用油中碘价的研究中国油脂(核心期刊) , p74~,11月 土壤样品中有效氮的化学发光法测定中国农学通报(核心期刊) , p228~,11月 反相HPLC法测定郑州地区火棘果中氨基酸含量的研究昆明理工大学学报(核心期刊) , p86~89,,11月 南阳特殊粒色小麦色素的提取及粗提溶液理化特性的研究昆明理工大学学报(核心期刊) , p99~,12月 微波压力消解-原子荧光法测定土壤及其小麦中有害元素砷的研究 河南科学(核心期刊) , p911~91442. 2008,2月 Luminol-SCN—体系测定土壤中有效钼安徽农业科学(核心期刊),2008,36(4):1300~130243. 2008,2月 Luminol-I2化学发光体系测定食用油中过氧化值的研究食品科学(一级学报)2008. , p318~,4月 超声波-中性甲醛浸提—固定pH法快速测定水果中的总酸度食品科学(一级学报) 2008. , p341~,8月 标准加入直读法快速测定南阳彩色小麦中的微量铜河南科学(核心期刊) 2008. , p920~,8月 微波程序消解-流动注射化学发光法快速测定彩色小麦中微量铬食品科学(一级学报) 2008. , p547~,8月 分光光度法快速测定酸奶中的钙安徽农业科学(核心期刊) , p9352~,9月 微波消解-浓度直读法快速测定食品中的蛋白质食品科学(一级学报) 2008. , p441~,10月 微波消解-恒pH滴定法快速测定粮食中的粗蛋白粮食储藏(核心期刊) ,p33~,11月 南阳彩色小麦中微量铅的快速测定技术研究农业工程学报(一级学报),~,12月 贮藏期间大蒜的生理特性变化研究江苏农业科学(核心期刊),2008,(6)p251~月 食品添加剂对南阳彩色小麦淀粉糊化黏度特性的影响[J].麦类作物学报(核心期刊), 2009, ,~25553. 2009,7月 超声波辅助-反相HPLC法测定火棘果中的有机酸河南科学(核心期刊) 2009. ~82354. 2009,8月 超声波浸提-加标浓度直读法快速测定大豆中的微量氟食品科学(一级学报) 2009. ,55. 2009,8月 郑州地区栾树果实理化参数的研究初报 900河南科学(核心期刊) 2009. ~108856. 2009,9月 栾树果实中粗脂肪、粗蛋白和粗纤维营养特性的初步研究经济林研究(核心期刊)57. 2009,8月 加标浓度直读法快速测定大蒜中微量氟的研究安徽农业科学(核心期刊)58. 2009,6月 南阳彩色小麦及其土壤中微量硒的相关性研究云南农业大学学报(核心期刊),10月 Luminol-K3Fe(CN)6流动注射化学发光体系测定恩诺沙星食品科学(一级学报) 2009. ,60. 2009,11月 黄山栾果与栾果中维生素含量的测定河南科学(核心期刊),12月 微波消解-流动注射化学发光法快速测定小麦中的稀土元素粮食贮藏(核心期刊),12月 超声波辅助-旋光法快速测定食品中蔗糖的研究安徽农业科学(核心期刊)二、著作(2004年以来)1. 月 新编仪器分析(第二版)ISBN 7-03-012731-5教育部国家级“十五”规划教材 高向阳(主编)科学出版社(北京)2. 月(上册 实验化学(上下册)(第二版)月(下册) ISBN7-04-016084-6(上册) ISBN7-04-016085-4(下册)高等教育出版社(北京)高向阳(副主编)获教育部2002年国家级优秀教材二等奖3. 2006 .5月 现代仪器分析 (第二版) ISBN 7-04-018709-4高等教育出版社(北京) 高向阳(副主编)教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育百门精品课程教材建设计划研究成果4. 2006,7月 绿色食品 ISBN 7-5349-3290-4/河南科学技术出版社(郑州)高向阳(主编)教育部全国高中职业技能试用教材年10月 食品分析与理化检验ISBN 7-5026-2485-6/中国计量出版社(北京) 高向阳(主编)“十一五”高等学校通用教材(食品类)6. 2006年11月 绿色食品 教师教学用书 ISBN 7-5349-3592-X/河南科学技术出版社(郑州)高向阳(主编)教育部全国高中职业技能试用教材普通高中新课程实验教科书 通用技术(选修4)现代农业技术 专题一7. 2007,7月 现代仪器分析学习指导与问题解答 ISBN 9787040218046高等教育出版社(北京) 高向阳(副主编)教育科学“十五”国家规划课题研究成果高等教育百门精品课程教材建设计划研究成果8. 2008,8月 现代仪器分析 ISBN 978-7-04-018709-0高等教育出版社(北京) 高向阳(副主编)普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1月 新编仪器分析实验 ISBN 978-7-03-022919-9科学出版社(北京) 高向阳(主编)普通高等教育“十一五”国家级规划教材,7月 新编仪器分析(第三版)ISBN 978-7-03-023312-7科学出版社(北京) 高向阳(主编)普通高等教育“十一五”国家级规划教材,7月 新编仪器分析学习指导 ISBN 978-7-03-024882-4科学出版社(北京) 高向阳(主编)普通高等教育“十一五”国家级规划教材国家专利1. 实用新型专利 一种微波炉用消解装置申请号: 专利号:申请日:2006年1月16日申请人:河南农业大学食品学院 高向阳2. 实用新型专利 一种移液管申请号: 专利号:申请日:2006年1月16日申请人:河南农业大学食品学院 高向阳3. 实用新型专利 一种高精度多功能环保型滴定装置申请号: 专利号:申请日:2006年1月16日申请人:河南农业大学食品学院 高向阳4. 实用新型专利 一种改进型定量分析用库仑测定液池申请号: 专利号:申请日:2006年12 月 8 日申请人:河南农业大学食品学院 高向阳5.国家发明专利 生物样品中微量元素及物质的快速分析方法申请号:申请日:2006年5 月 30 日申请人:河南农业大学食品学院 高向阳6. 国家发明专利 薯蔓越冬盆栽生产技术申请号:2006申请日:2006年12 月 8 日申请人:河南农业大学食品学院 高向阳公开公告号 101194592A国际学术交流情况1. 2004年 海峡两岸食品加工暨国际学术交流会议 中国.福州2. 2005年7月17~21日参加全国食品工程类专业教材编写会议 中国.杭州为我院争取主编、参编教材16部3. 2005年~25,中国农学会农产品贮藏与加工学会学术交流会 中国.开封4. ~21, 参加“功能食品与营养产业论坛”会议 中国.南京5. 2006年9月8~10日 食品安全与检测技术论坛 (中国.青岛)6. 2006年10月23-26日 第四届食品科学国际年会暨学术交流会 ,中国.厦门集美大学 4th FOOD SCIENCE INTERNATIONAL SYMPOSIUM October 23rd~26th,2006 Xiamen,China7. 2007年8月1~3日 全国食品与环境学术会议 中国.贵阳会议宣读论文:小麦中有害元素砷的测定及其生物吸收比的研究8. 2008年国际食品安全高峰论坛 中国.北京2008年1月12~13日9. 2008年8月15-20日 第五届食品科学国际年会暨学术交流会 ,中国.昆明 5th FOOD SCIENCE INTERNATIONAL SYMPOSIUM August 15rd~20th,2008 KunMing,China10.2009年8月13日~8月20日 高新技术在食品加工中的应用学术交流会,中国.南昌

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