微生物发酵法制备维生素K2研究进展

维生素K2是一类必不可少的人体内源性高活性维生素,为甲萘醌类系列化合物,纳豆芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto)因能高产维生素K2而成为当前国内外研究热点。文中对纳豆芽孢杆菌及其合成维生素K2的机理进行了简要介绍,对国内外微生物发酵产维生素K2的研究水平进行综述,并指出维生素K2是参与呼吸链的关键电子传递载体,在发酵过程中会形成水溶性复合物分泌至胞外。基于目前发酵状况,提出了维生素K2发酵过程中存在的问题,并指出今后发展方向,为实现维生素K2的高效合成和积累提供指导。     

两相体系中β-葡萄糖苷酶催化栀子苷水解制备京尼平

京尼平是一种天然生物交联剂,且具有多种生理活性。本文以β-葡萄糖苷酶催化栀子苷水解制备京尼平为目标体系,证明了京尼平对β-D-葡萄糖苷酶具有竞争性抑制作用;考察了β-D-葡萄糖苷酶在不同有机相-水体系中的稳定性,发现其在正辛醇-水、正己醇-水体系中的稳定性均较好;测定了栀子苷在正辛醇-水和正己醇-水体系中的分配系数kD,gardenoside分别为0.17和0.76,而京尼平的分配系数kD,genipin为42.57和37.75;分别在水、正辛醇-水和正己醇-水体系中进行栀子苷水解制备京尼平的反应,当底物浓度为0.25μmol·ml-1时京尼平收率分别为89.17%、93.96%、90.16%;进一步提高底物浓度为2.0μmol·ml-1时,正辛醇-水体系中京尼平收率高达91.9%,较水相体系(79.7%)提高了12.2%。本文的研究结果证明了采用正辛醇-水两相反应体系可部分解除产物抑制,提高产物收率,并简化后续的产物分离。     

沸石分子筛对CO_2/CH_4混合气的分离效果研究

选取5A沸石分子筛作为脱碳吸附材料,考察了其对CO2及CH4单组份的吸附效果。结果表明,5A分子筛真空解吸在1 h 50 min即可达到解吸、脱碳、再生的目的,且经8次重复吸附-解吸后仍具有较高及较稳定的脱碳效率。将5A分子筛应用到沼气实际分离实验中,在沼气中n(CO2)∶n(CH4)=40∶60的条件下,经单塔处理可达0.17 m3/kg处理量,甲烷纯度可达97%以上,且连续处理速率为0.60 m3/(h·kg),该研究为今后的沼气分离工程提供了技术参数。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kΩ,最大功率密度为10.98 mW·m-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。     

酸碱预处理对芦蒿秸秆厌氧发酵的影响

通过对芦蒿秸秆进行酸、碱预处理和厌氧发酵制沼气实验,比较不同的预处理方法对芦蒿秸秆产气性能的影响。结果表明,与对照组相比,碱处理能较好地改善秸秆的产气性能,其中2%NaOH处理效果最好,发酵初期VFA含量高达4882.34 mg·L?1,比对照组提高了705.21%,单位TS固体产气量为288.42 ml·g?1,较对照组提高了17.08%,甲烷含量最高可达61.14%。     

梳状弱碱性树脂对丁二酸高浓度循环解吸

建立了一种有效的、低能耗的从梳状弱碱性(MKF-D30X)树脂上解吸丁二酸的工艺。考察了解吸剂用量(体积)、解吸温度、分段解吸及分段循环解吸对MKF-D30X树脂解吸附丁二酸的影响。结果表明,MKF-D30X树脂对溶液中的丁二酸(25 mg·ml-1)有很好的吸附作用,吸附量高达425 mg·(g干树脂)-1。当解吸温度为50℃,每个阶段用10 ml、1.0 mol·L-1 HCl解吸剂,两阶段解吸3 g吸附饱和的树脂,第1阶段解吸得到的丁二酸浓度可高达52.4 mg·ml-1,将丁二酸浓度提高到原液浓度的209.6%;在此基础上再进行分段循环解吸,不仅可以维持第1阶段获得的高浓度丁二酸,且可同时获得第2阶段2倍收率的高浓度丁二酸,达到了高浓度、高效率解吸丁二酸的目的。另研究表明,分段循环解吸液再作为解吸剂,其中丁二酸的浓度对丁二酸解吸效果没有明显影响。     

液哨超声协同杀菌剂在循环水杀菌中的应用

研究了一种液哨式机械超声发生器,探讨了液哨喷口结构对声强的影响,并采用液哨协同杀菌剂的方法对循环水进行杀菌处理。实验结果表明,圆锥形喷口效果最佳,且最佳锥形角度为45°。在初始细菌数量为1.2×106m L-1、水压0.3 MPa条件下单独使用液哨杀菌90 min,杀菌率可达到39%。液哨超声和杀菌剂有良好的协同作用,加入液哨超声30 min可以有效减少41%~45%的杀菌剂使用量,具有良好的环境效益和经济效益。     

MgSO_4/离子交换树脂催化合成醋酸正丁酯动力学

在间歇釜式反应器中研究了用负载MgSO4改性强酸性大孔离子交换树脂来催化合成醋酸丁酯。在消除内外扩散的条件下,测定了催化剂用量和反应温度对反应体系中醋酸浓度随时间的变化的影响。在催化剂用量与反应物总质量比为0.005~0.04,温度为353.2~373.2 K和常压下,建立了可逆二级反应动力学方程,用初始速率法回归出催化剂用量的影响函数?(x),确定了指前因子k0为5.84×1010 L?(mol?min)?1,活化能Ea为87409.57 J?mol?1,温度对平衡常数影响不大,平衡常数为3.86。在实验范围内对获得的动力学方程进行了验证,计算值与实验值符合良好。     

三种三价铁吸附剂除As（Ⅴ）性能的比较

为从铁化物中筛选到经济有效的除砷材料,首先研究了pH和铁砷比对砷吸附效果,随后考察了铁砷化合物的还原性溶解对砷释出的影响。结果表明Fe（Ⅲ）化合物去除As（Ⅴ）效果较好,最佳去除pH为5～8,铁砷比越大,砷的去除率越高。此外,当以氯化铁、硫酸铁作为吸附剂时,吸附后砷的溶出率与吸附剂中Fe（Ⅲ）的还原率呈正相关,在硫酸铁溶液中两者的相关系数最高达0.98。但当Fe（Ⅲ）以固体氧化铁存在时,还原后砷的溶出率与铁的溶出率的相关系数偏低。     

多学科交叉助力废塑料生物法循环回收利用

生物转化过程具有条件温和、过程绿色、产品高值等优势,是未来废弃物高值化利用的重要途径。塑料是人工合成的有机高分子材料,已作为基础材料融入人类生活的方方面面。而海量剧增的废弃塑料已造成严重的环境污染与资源浪费。由于废弃塑料组分复杂、降解能垒高、胁迫因子多、回收经济性差,单一的生物技术尚无法对其进行即时处理,因此,基于学科交叉与过程集成,综合利用多种废塑料回收技术,建立多元化、个性化、交叉化的塑料回收新路线成为提升我国废弃塑料资源回收与利用水平、发展循环经济的重要途径。本文以生物技术为核心,综述了目前生物-物理、生物-化学以及生物-信息等技术交叉在塑料废弃物回收方面的研究进展,并针对性地分析了学科交叉研究中存在的瓶颈,探讨了未来亟需攻克的技术难点,以期为废塑料的高效回收利用提供新的思路和理论指导。