安徽工程科技学院发酵工程学科硕士点简介

一、发酵工程学科概况 发酵工程学科是安徽省最早并唯一设置的学科，是安徽工程科技学院重点学科．该学科在膜生物反应器的研制及其应用开发、生物催化剂——酶的制备及其应用研究、农副产品资源生物转化等方面先后取得一系列重要研究成果．完成了国家经贸委、国家教外司留学回国人员资助基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校自然科学基金及行业委托研究等20项研究项目．     

木质纤维素基生物炭对葡萄糖厌氧消化性能的影响及机理研究

生物炭是提高厌氧消化性能的有效添加剂,由于生物炭性质的多样性和厌氧体系的复杂性,生物炭对厌氧消化的促进机理尚未得到全面认识。以生物质纯组分——纤维素、半纤维素和木质素为原料,分别采用水热法和热解法制备了生物炭,考察了生物炭对葡萄糖厌氧消化的影响,并从微生物分析、官能团组成和电导率等方面探究了其作用机理。结果表明：与对照组相比,生物炭的添加能加快葡萄糖厌氧消化速率,提高消化效率;相较于纤维素和半纤维素,以木质素为原料制备的生物炭的效果更好;以木质素为原料制备的水热炭和热解炭均能在一定程度上富集互养型发酵细菌,这可能有助于促进直接种间电子转移（DIET）机制的建立,从而提高产甲烷速率;生物炭丰富的表面含氧官能团和较大的电导率可能是其强化厌氧消化效果的关键特性;通过变异性分析发现,相较于制备方法,累积产甲烷量对生物炭原料的依赖性更大。     

木质纤维素基生物炭对葡萄糖厌氧消化性能的影响及机理研究

生物炭是提高厌氧消化性能的有效添加剂,由于生物炭性质的多样性和厌氧体系的复杂性,生物炭对厌氧消化的促进机理尚未得到全面认识。以生物质纯组分——纤维素、半纤维素和木质素为原料,分别采用水热法和热解法制备了生物炭,考察了生物炭对葡萄糖厌氧消化的影响,并从微生物分析、官能团组成和电导率等方面探究了其作用机理。结果表明：与对照组相比,生物炭的添加能加快葡萄糖厌氧消化速率,提高消化效率;相较于纤维素和半纤维素,以木质素为原料制备的生物炭的效果更好;以木质素为原料制备的水热炭和热解炭均能在一定程度上富集互养型发酵细菌,这可能有助于促进直接种间电子转移(DIET)机制的建立,从而提高产甲烷速率;生物炭丰富的表面含氧官能团和较大的电导率可能是其强化厌氧消化效果的关键特性;通过变异性分析发现,相较于制备方法,累积产甲烷量对生物炭原料的依赖性更大。     

纤维素水解制燃料乙醇

乙醇是全球使用最多的生物燃料，本文重点论述了纤维素水解制乙醇的工艺：由预处理、水解、发酵等过程组成，介绍了生物质合成气发酵制乙醇的工艺．指出丰富的秸秆资源使燃料乙醇的生产具有很大的前景。     

椰果发酵技术及食品中应用

发酵技术生产的椰果,即微生物纤维素,是纤维素在自然界存在的一种形式,很久以前就用于食品制造。椰果的原料天然、生物合成过程温和、最终产物绿色,具有高持水量、高湿态,柔韧性、高原位反应活性等优异性能。在综述30多年来世界上微生物纤维素发酵制备技术的基础上,提出我国椰果发酵产业今后的发展方向。     

红茶菌生产细菌纤维素及其结构表征

红茶菌是一种中国传统酸性饮料,为了得到其生产细菌纤维素(BC)的能力及发酵过程中发酵液的变化情况,利用红茶菌混合菌种发酵制备细菌纤维素,对发酵过程中的细菌纤维素产量、还原糖消耗量和pH值进行检测。结果表明,发酵过程中pH值从4.77降到3.08,还原糖含量从51.16g/L降到10.55g/L,发酵7d得到4.39g/L的细菌纤维素。扫描电镜观察到细菌纤维素的直径在100～500nm之间;热重分析表明细菌纤维素在296℃处具有最大失重,失重率达46%;红外光谱揭示了细菌纤维素的特征吸收峰。元素分析结果表明,细菌纤维素主要由C、H、O这3种元素构成,基本上符合纤维素中各元素含量;XRD结果表明细菌纤维素的结晶度为80.21%,是一种高结晶度纤维素材料。     

玉米芯发酵乙醇残余物中纳米纤维素的制备及其对纸页性能的影响

通过羧甲基化预处理和高压均质作用,从玉米芯发酵乙醇残余物中制备出纳米纤维素.探讨了羧甲基化程度对产品Zeta电位、粒径和纤维形貌等方面的影响,并通过透射电子显微镜(TEM)对制备的纳米纤维素形貌尺寸进行了表征;然后研究了纳米纤维素对纸页物理性能的影响.结果表明:羧甲基化预处理能促进纤维的细纤维化进程,但是过高的羧甲基化程度会使纤维溶于水;此外,制备的羧甲基纳米纤维素对纸页强度有明显的增加作用.     

玉米秸秆水解液的黑曲霉发酵生产高浓度柠檬酸

柠檬酸是在饮料、制药、化妆品等领域有广泛应用的重要有机酸。利用玉米秸秆等木质纤维素原料生产柠檬酸可以显著降低其生产成本。目前,木质纤维素柠檬酸发酵的技术指标偏低,不具备工业应用价值。本文以黑曲霉Aspergillus niger SIIM M288为发酵菌株,以干法稀酸预处理和生物脱毒后获得的玉米秸秆酶水解液为原料,在优化条件下柠檬酸发酵质量浓度达到97.45g/L,相对于葡萄糖的得率达到了87.27%,是迄今为止所有报道的最高指标,已经接近以淀粉为原料的柠檬酸发酵指标。这一结果为以木质纤维素为原料生产柠檬酸的技术产业化提供了重要的依据。     

基于生命周期评价法的能源草环境影响及综合效益评价

面对世界能源的紧张局势,开发利用环境友好的、可再生的生物燃料专用型能源草进行纤维素乙醇制备显得尤为重要.因此,建立一个全过程的能源草制备纤维素乙醇生命周期环境影响评价模型是十分必要的.本文依据生命周期理论,首先对能源草制备纤维素乙醇的过程进行生命周期的清单分析,在此基础上,利用BP神经网络和AHP-FCE法对能源草从种植到纤维素乙醇制备过程中的环境影响及综合效益进行了评价.研究结果表明,从可持续发展的角度讲,能源草作为替代能源具有很好的应用前景,且象草综合效益最优.     

壳聚糖药物微球载体研究进展

壳聚糖是仅次于纤维素的天然多糖,因表面电荷密度高,毒副作用小,可生物降解,生物相容性好,兼具有强的生物粘附作用,使其在药物载体中具有独特的优势。主要介绍了壳聚糖微球作为药物载体常用的制备方法、释药特性、影响因素,以及在药物应用中的最新研究进展;指出了其在商品化方面亟须解决的问题。     

林产资源的生物转化与利用

林产资源纤维素、半纤维素、木质素、萜类化合物、酚类化合物等树木的主要化学组成。利用现代生物技术对林产资源进行生物降解和生物转化,可以制备能源、食品、工业用酶和其他高附加值产品。２０世纪已经在这一领域取得了重要进展,尤其是纤维素酶和半纤维素酶的制备和利用技术已日臻成熟。２１世纪人类社会的可持结局 求在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和分离提纯技术等方面有较大突破,使林产资源生物转化技术的大规模、     

高沸醇溶剂法制备芒杆纤维素和木质素

为制备纤维素与木质素,以芒杆为原料,在75％～80％的1,4-丁二醇水溶液中添加少量助剂,并在190℃～ 210℃条件下反应150 min制备得到纤维素和高沸醇木质素．高沸醇溶剂法制得的纤维素可用于造纸及加工成其他 纤维素产品,高沸醇木质素较好地保持了木质素的化学活性,灰分含量低于木质素磺酸盐,通过进一步改性具有广 阔的应用前景．1,4-丁二醇可以回收循环使用．     

环境友好吸水材料研究进展

综述了国内外环境友好高吸水材料的制备、性能与应用特点的研究状况，对比了主要的天然原料淀粉基和纤维素基吸水材料在制备工艺、性能与结构及应用方面各自不同的特点，指出了开发淀粉、纤维素等天然物质改性的吸水材料对自然资源的深加工和环境友好的意义。     

非离子表面活性剂对丙酮丁醇梭菌发酵的影响

环境保护意识的增强和化石燃料的日益枯竭,促进了生物质能源的开发。为了解决生物丁醇燃料工业化发酵底物成本高而丁醇产量较低的问题,今探讨影响丙酮丁醇梭菌发酵产丙酮-丁醇-乙醇(ABE)溶剂的促进剂。以生物质木质纤维素的水解产物作为丙酮丁醇梭菌的发酵底物,利用非离子型表面活性剂Tween-80和聚乙二醇(PEG)6000作为丙酮丁醇梭菌的发酵促进剂。结果表明,添加Tween-80和PEG6000,降低了丙酮丁醇梭菌的比生长速率和菌体最大质量浓度,提高了发酵产物ABE的产量,从而为发酵法提高生物丁醇产量提供基础参数,也为利用木质纤维素的水解液发酵生产生物丁醇提供了基本依据。     

分子印迹技术的原理与研究进展

分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术．本文介绍了分子印迹技术的基本原理与印迹聚合物的制备方法,综述了该技术在色谱、固相萃取、药物分析、生化分离、生物传感器技术以及生物催化方面的研究与应用,并对未来的发展方向进行了展望．     

基于纳米纤维素超分子水凝胶的制备及性能表征

采用硝酸铈铵(CAN)为引发剂,在水性溶液中,将聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA_(475),M_w=475)单体接枝到纳米纤维素晶体(Cellulose nanocrystals,CNCs)表面,制备得到纳米纤维素接枝共聚物CNCs-POEMA.将共聚物和α-环糊精(α-CD)按照一定的质量配比在水溶液中制备得到一系列超分子水凝胶,该水凝胶具有温度敏感特性,可在一定的温度下实现凝胶-溶胶的可逆转化.对于两种组分的浓度与凝胶的形成条件、溶胶-凝胶转变温度(T_(trans))以及流变性能进行了初步的研究,该凝胶具有良好的生物相容性,在生物医用材料方面有潜在应用前景.     

合成气发酵的质量传递限制研究进展

合成气是木质纤维素等生物质部分氧化和高温分解后的混合气化,被生物催化剂厌氧发酵后可以转化为一些有价值的生物燃料.合成气发酵技术最大瓶颈是质量传递限制,其中主要的限制步骤是气液传质.本文对合成气发酵的质量传递限制研究进行综述,重点阐述合成气发酵生物反应器以及添加剂对质量传递的影响.     

木质纤维素酶解的方法及意义

本文讨论了纤维素酶复合物水解木质纤维素的机理,并叙述了水解糖在发酵工业上的应用.     

生物纤维素及其与多糖共混纤维的结构与性能

以生物纤维素、海藻酸和壳聚糖为原料,离子液体为溶剂,采用湿法纺丝工艺,制备了生物纤维素纤维、生物纤维素/海藻酸共混纤维和生物纤维素/壳聚糖共混纤维,研究了纤维的SEM形貌、红外光谱、力学性能、吸湿性、染色性能和抗菌性能。结果表明:纤维粗细均匀,且纵向表面光滑,无裂纹,截面近似为圆形;三种纤维的断裂强度在3.0 cN/dtex左右,接近棉纤维,比粘胶纤维好很多;三种纤维的吸湿性能均比较优异,远优于棉纤维,其中生物纤维素/海藻酸共混纤维的吸湿性最佳,其次是生物纤维素/壳聚糖共混纤维;生物纤维素/壳聚糖复合纤维的抗菌效果明显且抗菌持久性好,经过15次洗涤之后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍然大于90%,具有良好的抗菌效果。     

发酵法生物制氢工程

对生物制氢的工程实践应用的研究进行了评论性的回顾．讨论了各种生物制氢系统的特点和优劣,重点讨论了厌氧发酵生物制氢系统的工艺流程与设计、工程控制参数与发酵调控、燃料电池及其衔接、产氢速率与产量的提高技术对策等许多技术问题．乙醇型发酵生物制氢理论指导下发酵法生物制氢工艺业已建立起来,分别进行了小试、中试,并将进入生产示范工程．