生物质焦油不同温度段馏分成分GC-MS分析

生物质焦油的产生会对燃气管道和燃气灶具造成堵塞、污染和腐蚀等,制约了生物质能源产业的可持续发展。本研究以毕节市农机研究所设计的秸秆气化炉在生物质制气过程中产生的焦油为研究对象,采用GC/MS法对110~160℃、160~200℃、200~210℃和210~220℃四个温度段的焦油馏分组成成分进行了分析,结果表明,已定性的16种化合物中有甲苯及14种酚类衍生物和1种脂肪酸酯,为寻求焦油的处理方法提供参考。     

玉米秸秆生物炭制备及结构特性分析

为了高效、经济、环保地解决华北平原地区玉米秸秆处置问题并寻求有效途径,该研究以玉米秸秆为原料,采用限氧裂解法在不同温度(200℃、300℃、400℃、500℃)下制备生物炭,并对生物炭的热解动力学、结构形貌、元素组成、比表面积、孔径分布、官能团等理化特征进行了分析表征。结果表明:不同裂解温度制备的生物炭具有不同的差热曲线,其官能团的组成也存在差异,这表明了样品中不同生物质的热解反应过程。随着热解温度的升高,生物炭产率、氢和氧含量下降,同时H/C和(O+N)/C比值也降低,而碳和氮含量却升高,说明生物炭芳香性增强,亲水性和极性减弱,性质趋于稳定。生物炭热重曲线和差热曲线分为三个过程,热解温度高时失重比例低,曲线趋向平缓。生物炭的比表面积、微孔比表面积、中孔体积和微孔体积随着热解温度的升高而增大,但最可几孔径却减小,吸附能力增强。综上所述,400℃的温度制备生物炭,其产率相对较高、结构最稳定、吸附性能最佳,有助于最大程序的利用农业废弃物资源、降低耗能,提高农产品附加值。     

生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响

通过培养试验,利用¹³C标记技术研究不同热解温度制备的生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响,为生物质资源有效利用和亚热带人工林固碳管理提供科学依据.生物质炭制备材料分别为木荷(阔叶树种)和杉木(针叶树种)凋落物,培养温度为25 ℃,时间为112 d.结果表明: 在整个培养阶段,与对照土壤相比,不同生物质炭添加对土壤原有有机碳矿化的影响均呈现先促进后抑制的规律,具体表现为杉木生物质炭处理仅在培养0～3 d表现为显著促进作用,在7～112 d均呈现为显著抑制作用,而木荷生物质炭处理则在培养0～14 d表现为促进作用,在28～112 d均表现为显著的抑制作用.培养结束时,3种杉木生物质炭(350、550和750 ℃)处理均显著抑制了土壤原有有机碳矿化,2种木荷生物质炭(350和550 ℃)处理也表现为显著的抑制作用.木荷生物质炭和杉木生物质炭的分解率介于0.8%～2.8%,随着热解温度的升高,生物质炭的分解率呈下降趋势,且同一热解温度下木荷生物质炭的分解率显著高于杉木生物质炭.上述结果表明,原材料和制备温度是生物质炭影响土壤原有有机碳矿化和生物质炭分解的重要因素.     

基于实验与文献研究热解温度和原料对木醋液组分的影响

为探讨不同原料、温度对木醋液组分的影响及其相互关系,分析了不同温度段的桉树木醋液组分,利用木醋液、木醋酸、Wood vinegar、Pyroligenous acid、Smoke liquid和Prolysis liquid等关键词,检索和查阅了国内外主流数据库10个,文献发表时间从1996年至2020年,经甄别筛选关于木醋液组分与含量研究有效文献75篇,包括低温和高温段的桉树木醋液组分数据。采用聚类热图分析、NMDS分析、线性回归分析、相关性分析和随机森林模型等统计学方法对木醋液组分进行分析,结果表明:热解温度低于和高于350℃的木醋液组分存在明显差异(P0.01,R=0.466)。在热解温度低于350℃时,酸类物质平均相对含量最高(39.66%),当温度高于350℃时,酚类物质相对含量较低温段增加了1.9倍,酸类物质和醛类物质含量分别减少了86%和56%。温度与酸类物质(y=-0.08x+55.7)和酚类物质(y=0.03x+19.15)分别呈显著负相关和正相关线性关系。随机森林模型分析结果表明:木醋液组分中酸类物质(MDA=14.9%,MDGini=25.4%)和酚类物质(MDA=9.7%,MDGini=19.25%)是木醋液组分的主要物质。酚类物质和酸类物质呈显著负相关(P0.01,r~2=-0.43),醇类物质和酮类物质呈极显著正相关(P0.01,r~2=0.23),其中,乙酸(29.48%)是酸类物质中含量最高的化合物,其次为丙酸(3.13%),酚类物质以苯酚(8.07%)、2-甲氧基苯酚(8.02%)和2,6-二甲氧基苯酚(5.72%)等化合物为主。糠醛(8.31%)、1-羟基-2-丙酮(5.18%)和糠醇(2.52%)分别是醛类物质、酮类和醇类物质的主要化合物。本研究为木醋液功能性产品的开发以及生物质固废资源化利用提供参考与借鉴。     

杜仲叶林枝木醋液化学成分及抑菌活性研究

以杜仲叶林枝木为原料,采用干馏法,分90℃~200℃、200℃~340℃和340℃~520℃共3个温度段收集杜仲叶林枝木粗木醋液,经过静置、活性炭粉吸附焦油处理等过程得到精制木醋液,然后对所得木醋液的理化性质和抑菌活性进行了研究,并对抑菌活性最强的木醋液的化学成分进行了GC/MS分析。结果表明:(1)杜仲叶林枝木醋液产生的温度范围为90℃~520℃,其中200℃~340℃段产量最大、pH值最低、有机酸含量最高、抑菌能力也最强。(2)GC/MS分析表明,温度段为200℃~340℃的木醋液中约含有42种化合物,主要为酚类、酸类、酮类和醛类等,其中酚类化合物含量最高,占总量的46.81%,其次为有机酸类物质。初步分析确定木醋液抑菌活性成分为酚类物质。     

玉米芯低温热解特性研究

针对如何提高农田副产物玉米芯综合利用价值的问题,通过热重分析以及低温热解实验对热解过程中玉米芯组分、产率、热值的变化规律进行研究,得到热解产物的特性及其产率,热值随热解温度、时间的变化规律,为玉米芯的综合利用提供重要的理论依据。实验研究表明,在实际生产应用中应当选择的最佳工艺参数为：30 min、350 ℃,在此条件下热解产物的热值及密度都有较大的提高,生物质炭的产率为69.2%,热值为18.78 MJ/kg,相对于未经处理的玉米芯热值提高了19.7%。     

腾冲嗜热杆菌热稳定海藻糖磷酸化酶的基因表达与酶的分子生物学性质研究

分离克隆了腾冲嗜热杆菌(Thermoanaerobacter tengcongensis)海藻糖磷酸化酶(TreP)的编码基因(treP), 该酶可催化以葡萄糖和α-1-磷酸葡萄糖为底物的海藻糖合成反应及其逆向的分解反应. 反向mRNA点杂交实验表明, 腾冲嗜热杆菌中treP基因在高盐胁迫条件下表达量增加, 而在海藻糖诱导条件下表达量降低. 将该基因导入不含TreP的大肠杆菌中进行诱导表达, SDS-PAGE表明, 异源表达的TreP分子量约为90 kD, 与预期值相同. 通过葡萄糖氧化酶法测定分解产物葡萄糖的产率表明: TreP催化海藻糖分解反应的最适温度是70℃, 最适pH值为7.0; 通过HPLC检测合成产物海藻糖的产率表明: TreP催化合成反应的最适温度为70℃, 最适pH值为6.0. 在最适反应条件下, 50 μg的TreP粗酶可催化25 mmol/L α-1-磷酸葡萄糖与葡萄糖在30 min合成11.6 mmol/L海藻糖; 而同量的酶在同样时间内仅能将250 mmol/L海藻糖分解生成1.5 mmol/L葡萄糖. 以上体内胁迫和诱导表达分析及体外酶学性质分析均证明该酶的主要功能是催化海藻糖的合成反应. 热稳定性实验表明, 该酶性质比较稳定, 在50℃下温育7 h还能保持77%以上的活性, 是一个有潜在工业用途的新的热稳定海藻糖合成酶.     

两株筛自大规模生产跑道池的节旋藻性能比较研究

温度是影响节旋藻大规模培养中生物质产率的重要因素。筛选高产和耐受温度胁迫的优良藻株对提高节旋藻产量具有重要意义。从生产规模跑道池中分离到形态特征差异显著而亲缘关系很近的两株节旋藻Arthrospira sp.DICP-D(D)和Arthrospira sp.DICP-F(F),对其生物质积累性能和对低温、高温胁迫的耐受能力进行了评估。结果显示,尽管藻株D和藻株F在正常条件下拥有相似的生物质组成,在N胁迫和低温胁迫下拥有相同的碳水化合物积累能力,然而藻株D的生物质产率比相同条件下的藻株F高33%~230%。藻株D对高温胁迫的耐受能力是藻株F的2.1倍。藻株D在41℃和15℃下的生物质产率分别维持在正常温度下的73%和61%,显示其对温度胁迫的良好耐受能力。藻株D比藻株F拥有更有效的光保护机制,使其能够更好地适应胁迫环境。藻株D在生物质产率和胁迫耐受能力上的优良性状使其在户外大规模培养中具有良好的应用前景。     

pH对小球藻Chlorella sp. XQ-200419光合作用、生长和产油的影响

以一种生长快、油脂含量高的小球藻(Chlorella sp. XQ-200419)为实验材料, 利用测定净光合放氧速率的方法研究了pH对其光合作用的影响; 使用改良的BG-11培养基在微藻环形培养池模拟系统中进行分批培养, 培养周期为8d, 培养过程中使用 pH控制仪在线监测藻液的pH, 根据pH变化, 自动接通、关闭CO2通气管道, 将藻液pH分别控制在5.06.0, 7.08.0, 8.09.0, 9.010.0, 10.011.0内, 研究pH对生长速率、生物质面积产率、总脂含量和总脂面积产率的影响。主要结果如下: 藻液pH对小球藻Chlorella sp. XQ-200419光合放氧、生长速率、生物质产率、总脂含量和产率都有显著影响, 适宜的pH范围是7.09.0, 在此范围内, 光合放氧、生长速率、生物质产率、总脂含量和产率均保持较高水平, 且pH的影响不显著; pH低于7.0, 高于9.0, 其光合放氧、生长速率、生物质产率、总脂含量和产率都显著降低。这表明pH对小球藻Chlorella sp. XQ-200419光合作用的影响和对生长、产油的影响是一致的。pH 7.08.0, 小球藻的生物质平均面积产率和总脂平均面积产率都达到最大值, 分别是8.9 g/(m2d)和2269.5 mg/(m2d); 当藻液pH超过10.0, 生物质平均面积产率和总脂平均面积产率分别降低42.1%和60.0%。适合于小球藻生长的pH也有利于其积累油脂, 所以, pH对小球藻产油的影响是一种适宜模式, 而非胁迫模式。规模化培养小球藻Chlorella sp. XQ-200419, 通过补充CO2将藻液pH控制在7.09.0内, 可以获得高生物质产率和总脂产率。研究结果反映出pH对小球藻光合作用、生长和产油影响的规律, 也为规模化培养小球藻生产微藻油脂过程中合理控制藻液pH提供了依据。       

高产碱性果胶酶菌株的育种及其发酵条件的研究

以克劳氏芽孢杆茵(Bacillus clausii)S-4为出发菌株,经紫外诱变育种和固态发酵条件的选育,得到产碱性果胶酶较高的新茵株N-10,并研究了其固态发酵条件和部分酶学性质.结果表明,以甜菜渣为碳源和酶的诱导物以及棉粕作为氮源较适宜.较优的固态发酵条件为:甜菜渣5g,棉粕0.125 g,麦芽糖0.1 g,KH2PO40.0075 g,Na2CO30.15 g,水12.5 mL,种龄24 h,接种量2mL,发酵温度40℃,发酵时间84 h;酶产率可达4780 u/g(干甜菜渣),较菌株S-4提高108%.该酶的最适pH 10,最适温度55℃;分别在pH 7.5～9.5和30～40℃范围内较稳定;Ca2 、Mg2 、Fe2 对酶活有明显激活作用,Cu2 、Zn2 对酶活有强烈抑制活作用.     

来源于葡萄球菌的N-乙酰神经氨酸裂合酶的基因克隆及性质

葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal(GenBank Accession No.EFS20452.1)构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达.通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现,ShNAL是一个四聚体,裂解方向的最适反应pH为8.0;合成方向的最适反应pH为7.5,最适反应温度为45℃.在45℃下孵育2h对ShNAL的活力基本无影响,高于45℃时,活力迅速下降.该酶在pH 5.0～10.0的环境中比较稳定,4℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上.ShNAL对N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺(Man)和丙酮酸(Pyr)的Km值分别是(4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1)mmol/L和(35.14±3.2) mmol/L,kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s)和0.08 L/(mmol·s).     

抗凝蛋白EH体外活性检测条件的建立

EH蛋白是一种水蛭素衍生物,它是在水蛭素的N端引入了一小段寡肽,该寡肽可被凝血因子XIa(factor XIa,FXIa)和Xa(factor Xa,FXa)裂解释放水蛭素的抗凝血酶活性.比较在不同条件下FXa裂解EH蛋白的效果,包括裂解时间(2h,4h,6h,8h,10h,20h)、裂解温度(25℃,37℃,40℃)...     

开放式空气CO2浓度增高对水稻冠层微气候的影响

利用位于江苏省无锡市安镇的我国唯一的农田开放式空气CO2 浓度增高 (FACE)系统平台 ,于2 0 0 1年 8月 2 6日至 10月 13日 (水稻抽穗至成熟期 )进行水稻作物冠层微气候连续观测 ,以研究FACE对水稻冠层微气候特征的影响 .结果表明 ,FACE降低了水稻叶片的气孔导度 ,FACE与对照水稻叶片气孔导度的差异上层叶片大于下层叶片 ,生长前期大于生长后期 .FACE使白天水稻冠层和叶片温度升高 ,这种差异生长前期大于生长后期 ;但FACE对夜间水稻冠层温度的影响不明显 .在水稻旺盛生长的抽穗开花期 ,晴天正午前后FACE水稻冠层温度比对照高 1.2℃ ;从开花至成熟期 ,FACE水稻冠层白天平均温度比对照高 0 .4 3℃ .FACE对冠层空气温度也有影响 ,白天水稻冠层空气温度FACE高于对照 ,这种差异随太阳辐射增强而增大且冠层中部大于冠层顶部 ;冠层中部空气温度FACE与对照的差异 (Tface-Tambient)日最大值在 0 .4 7～ 1.2℃之间 ,而冠层顶部的Tface-Tambient日最大值在 0 .37～ 0 .8℃之间 .夜间水稻冠层空气温度FACE与对照差别不大 ,变化在± 0 .3℃之内 .而FACE对水稻冠层空气湿度无显著影响 ,表明FACE使水稻叶片气孔导度降低 ,从而削弱了植株的蒸腾降温作用 ,导致水稻冠层温度和冠层空气温度升高 ,改变了整个水稻冠层的温度环     

羰基还原酶产生菌Candida ontarioensis制备(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇

从实验室保藏的菌株中筛选获得Candida sp.PT2A,并通过18S rRNA鉴定为安大略假单胞菌Candida on-tarioensis。对C.ontarioensis不对称还原合成(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的发酵产酶条件和转化条件进行优化,确定了最适的发酵产酶条件和转化条件:温度30℃,初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,菌体质量浓度200 g/L。采用2-氯-1-(3-氯苯基)乙酮质量浓度为10 g/L时,还原反应72 h,(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的e.e.值为99.9%,产率为99%;底物质量浓度提高至30 g/L时,产率下降为84.3%。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对C.ontarioensis细胞进行通透性处理(CTAB g/L,4℃下处理20 min),在30 g/L底物下反应24 h,产物的e.e.和产率分别达到99.9%和97.5%。     

不同磷、硫及二氧化碳浓度对标志链带藻生长和碳水化合物积累的影响

【目的】为了研究不同磷、硫及二氧化碳浓度对标志链带藻(Desmodesmus insignis)生长与碳水化合物积累的影响,本实验以改良BG11培养基为基础,设计了8种不同初始K_2HPO_4浓度、8种不同初始MgSO_4浓度及4种二氧化碳浓度培养标志链带藻。【方法】采用干重法和苯酚-硫酸法分别测定其生物质浓度与总碳水化合物的含量。【结果】实验结果显示,在高磷浓度(0.460 mmol/L)下生物量达到最高为6.37 g/L,磷浓度为0.230 mmol/L (对照组)时总碳水化合物含量及单位体积产率达到最高,分别为45.40%(%干重)和0.20 g/(L·d)。不同初始MgSO_4浓度实验结果显示,高硫浓度有利于标志链带藻生长及碳水化合物的积累,生物量、总碳水化合物含量及单位体积产率分别在硫浓度为1.217 mmol/L、0.609 mmol/L和1.824 mmol/L时达到最高,分别为7.02 g/L、51.6%(%干重)及0.26 g/(L·d)。当二氧化碳浓度为3%(V/V)时,标志链带藻生物量、总碳水化合物含量及单位体积产率均达到最高,分别为6.81 g/L、44.03%和0.20 g/(L·d)。【结论】因此,磷浓度为0.230 mmol/L、硫浓度为1.824 mmol/L和二氧化碳浓度为3%时最有利于标志链带藻生长及碳水化合物的积累。     

固定化尖镰孢菌细胞的某些酶学特性

尖镰孢菌(Fusariun oxysporum)33—11是一株青霉素V酰化酶的高产菌株。用二醋酸纤维素固定的该菌细胞裂解青霉素V最适的Ph范围为7．4至7.6;最适的反应温度为45℃至48℃;其酶活性受8-羟基喹啉和EDTA的可逆抑制,Mg²⁺、Zn^2-和Mn^2-离子则有激活作用。采用问歇式搅拌裂解青霉素V,测得0．6rnm颗粒度固定化细胞的表观km值为11．7mmol／L。裂解青霉素V的反应活化能为33kJ／mol;底物抑制常数Ks为1950mmol/L;苯氧乙酸和6-APA的抑制常数分别为220mmol／L和270mm0I／L,在裂解反应中．前者是竞争性抑制剂,后者是非竞争性抑制剂。     

冻融产氨棒杆菌细胞转化法制备三磷酸腺苷

微生物发酵和酶转化法是工业上制备三磷酸腺苷(ATP)的有效途径。以腺嘌呤为关键底物,用冻融通透化处理的产氨棒杆菌细胞转化制备ATP,用高效液相色谱(HPLC)法检测ATP含量,考察各种转化条件对ATP产率的影响,确定最优转化条件:菌体用量40 g/L,底物6 g/L,葡萄糖60 g/L,Mg SO415 mmol/L,KH2PO4120 mmol/L,反应液p H 7.4,反应温度35℃。在最优转化条件下,ATP产率达到85.00%,比优化前提高了58%,细胞用量大幅度降低,优化条件稳定可行。     

生物质气化制取代用天然气的模拟

介绍了生物质气化制取代用天然气的技术,并利用Aspen Plus软件建立了串行流化床生物质气化制取代用天然气的模型,并对整个流程进行模拟。着重研究了气化过程中操作参数(气化温度Tg、S/B)对甲烷化反应过程主要指标(包括甲烷产率、碳转化率等)的影响。研究结果表明提高气化温度和S/B有利于提高气化产物中生物质合成气的浓度,并得到较高氢碳比的合成气,从而可以提高甲烷的产率和整个系统的碳转化率;为获得较高的甲烷产率和碳转化率,适宜的气化温度为700～750℃,S/B值在0.4左右。     

一株乙二醇氧化酶菌株的筛选及催化特性的初步研究

利用富集培养技术从土壤中筛选获得1株高活性二醇氧化活性菌株Brevibacterium sp.CCZU12-1。以Brevibacterium sp.CCZU12-1静息细胞为催化剂,最适催化反应温度、反应pH和金属离子添加量分别为30℃、6.5和Mn2＋0.1 mmol/L。在最佳条件下,转化200 mmol/L乙二醇24 h,羟基乙酸的产率为94.6%,分批补料乙二醇5批,羟基乙酸的累积浓度为972 mmol/L。     

不同氮素浓度下CO2浓度、温度对蒙古栎(Quercus mongolica)幼苗叶绿素含量的影响

叶片中叶绿素含量在光合作用中的光吸收、传递和转换过程中起到重要作用。为了预测未来大气CO2浓度升高并伴随温度上升的情况下,植物在不同的氮素营养水平下光合能力的变化,做了在3种氮素水平下(15 mmol.L-1N,7.5 mmol.L-1N和不施氮)CO2倍增和温度升高4℃对蒙古栎一年生幼苗叶片中叶绿素含量的影响的实验。结果表明:氮素水平对叶绿素含量影响显著,在CO2倍增(700μmol.mol-1)、高温( 4℃)和正常温度、大气CO2浓度条件下,高氮素水平下的叶绿素含量明显高于正常氮素水平和不施氮;CO2浓度和温度对叶绿素含量的影响受到氮素的制约:在高氮的条件下CO2浓度倍增促进叶绿素a、b的合成,而且对叶绿素b合成的促进尤为显著;而温度升高4℃能够促进叶绿素a的合成,但是对叶绿素b含量的影响不显著。在正常氮素条件下叶绿素a、叶绿素b及总量各个处理间的差异均不显著;在不施氮的条件下,CO2倍增和升高适当的温度在一定的程度上可以促进叶绿素a的合成,不能同时保证叶绿素b的合成。CO2浓度升高明显导致蒙古栎幼苗对氮素水平的需求也增加,高温条件下的蒙古栎幼苗也在一定程度上增加了对氮素的需求。