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生物質液化技術范文1
國家林業局根據中央林業決定和新時期林業工作總體部署,重新確定了全國林業有害生物防治工作的指導思想,貫徹好這個指導思想,核心是落實“預防為主,科學防控,依法治理,促進健康”的方針?!邦A防為主”,就是要克服急功近利思想和短期行為,把林業有害生物防治工作納入到林業生產的各個環節,加強測報、檢疫、生物防治等預防性工作,實現由重除治向重預防的戰略性轉移;“科學防控”,就是要準確把握有害生物發生發展和有效防控的規律。
一、現行綠化樹木林業有害生物防治技術
林業有害生物防治應從保護林業資源的角度出發,對有林地區發生的重大或常發性病蟲害,通過采取生物、生態或化學等各種措施。控制災情并減少災害引起的損失,為林業的可持續經營提供條件。對有林地區可能發生的有害生物災害,通過檢疫和監測等手段,避免災情的擴散。
1.抗性育種
選育和利用抗性品種是防治林業病蟲害最經濟、最有效的途徑??剐云贩N的防病蟲效能很高,通過推廣抗性品種,可以代替或減少化學藥劑的使用,大量節省林問防治費用。因此,選育和栽種抗性品種不僅有較高的經濟效益,而且可以避免或減輕岡使用農藥而造成的殘毒和污染問題。
2.生物防治
生物防治也是當前林業病蟲害防治中積極倡導的有效措施。從理論上講,生物防治應能發揮很大的作用。然而已有的生物防治研究大多限于一種天敵對一種有害生物的生物學研究,而對生態系統的研究還很薄弱,尤其對天敵在林間建立種群而產生穩定持久的防治效果,又不產生負面作用的成功經驗還很缺乏。
3.生態防治
生態防治這一概念,其邊界雖然模糊,但其核心則是明確的。除去那些直接作用于寄主、有害生物或寄主一有害生物相互關系的防治措施外,凡通過樹木的生態環境,間接的影響寄主一有害生物相互作用,從而抑制有害生物的防治措施,均可包含于生態防治之中。從造林設計、種植制度到栽培管理,都可影響有害生物發生,影響的廣泛和深遠有時會超出事先的估計。生態防治雖然沒有污染環境的弊病,但需解決與豐產栽培可能產生的矛盾。這就需要以森林生態系統為整體對象,持續進行系統監測,加強有害生物生態學的研究。
4.化學防治
在有害生物持續治理中,化學防治仍是不可缺少的重要措施。特別是在低毒高效、系統免疫、抗藥性機理和對策,以及對有益生物安全的農藥新品種和施用措施等方面的研究,都會對有害生物持續治理大有貢獻。此外,通過檢疫可防止危險性病蟲的異地傳播。通過測報,便于掌握防治的有利時機,以達到事半功倍的效果。
二、全面加強林業有害生物防治技術
“十六字”方針,是一個有著內在聯系的有機整體。“預防為主”是總要求,“科學防控”和“依法治理”是手段,“促進健康”是目標。要做好新時期的林業有害生物防治工作,必須要認真學習和深刻理解新的防治工作的基本方針,在思想上真正樹立起預防為主的思想,在實際工作中真正實現防治工作重心的戰略性轉移,使防治工作走向可持續控災之路。應當說林業有害生物防治工作,經過全省森防工作者的共同努力,取得了很大的成績,在全省林業系統乃至全國也是有位置的。但面對新時期林業有害生物防治工作的新任務、新要求,當前我們的工作中還存在一些不相適應的地方。有些地區對林業有害生物防治工作重視不夠,領導不力;林業部門內部相互協調配合不夠,沒有把林業有害生物防治工作納入到林業生產全過程;有害生物防治工作基礎建設比較薄弱,技術手段比較落后;隊伍整體素質還不高,人才問題日漸突出等。必須下力量逐步解決這些問題,以更高的起點,更高的標準,更嚴的要求,全面做好新時期的林業有害生物防治工作。第一,切實轉變觀念,實現工作重心的轉移。預防為主是新時期防治工作的著力點和切入點。實踐證明,事后除治不如事中救治,事中救治不如事前控制。我們必須要轉變觀念,真正把工作重心由重除治向重預防轉移,切實把預防工作放在首位。第二,加強監測預報,搞好預警體系建設。加強監測預報工作是做好林業有害生物防治工作的基礎和前提,是貫徹落實預防為主方針的必然要求,也是遏制林業有害生物高發態勢,實現主動控災的迫切需要。要充分利用今年國家啟動預防工程帶來的新機遇,切實抓好監測預報這一基礎性工作。要搞好全省的監測預警體系建設,堅持高起點起步,高標準要求,高水平運行,夯實基礎,講求實效。要進一步完善監測預警體系,實行機制創新,做到專群結合、全面監測,不斷提高監測預報的科學性、準確性和時效性,為領導的決策和生產防治提供科學的依據。第三,加強檢疫執法,推進依法治理。新的防治工作方針把“依法治理”作為一項重要內容納入其中,這是依法治國基本方略在林業有害生物防治工作上的具體體現。植物檢疫是做好有害生物防范工作的關鍵,要充分利用法律法規賦予的權力,按照《行政許可法》的要求,進一步強化檢疫和行政許可事項的執法工作。要強化苗木檢疫,不經檢疫的苗木不準出圃,不準用于造林,確保苗木質量,提高造林成活率。要做好外來林業有害生物的防范,特別是要嚴防危險性有害生物的入侵,當前要重點做好對松材線蟲病、紅脂大小蠹等危險性有害生物的監控和防范。
參考文獻
[1]王文權著.遼寧林業轉型發展的探索與實踐[M].遼寧人民出版社,2008.1.
[2]蔣星華.金華市松材線蟲病風險分析[J].中國西部科技.2008(01).
生物質液化技術范文2
關鍵詞:實驗室;安全管理;化學品
職業衛生技術服務機構的職能是通過對工作場所職業危害因素的識別、檢測與鑒定掌握其性質、強度及時空分布情況,為預防控制職業病、保障勞動者健康提供基礎數據和科學依據。實驗室在職業衛生技術服務機構中起著舉足輕重的作用,無論是評價檢測、日常檢測還是事故檢測都離不開以實驗室為主的檢測,實驗室為展開職業衛生技術服務工作提供礎數據和科學依據,是展開職業衛生技術服務工作的核心后盾。但是實驗室內種類繁多的化學品性質各異、易燃易爆、腐蝕劇毒、一物多危、相互增危、有毒有危、情況復雜使實驗室安全問題面臨威脅。因此,規范化學品的貯存、使用、廢棄及處理,重視實驗室化學品安全管理 ,保障實驗者的人身安全、實驗室財產安全在當前顯得尤為重要。
一、危險化學品分類
實驗室常見危險化學品包括爆炸品;壓縮氣體和液化氣體;易燃液體;易燃固體、自燃物品和遇濕易燃物品;氧化劑和有機過氧化物;有和腐蝕品等。
二、化學品的儲存
化學品應有獨立儲存室并要遠離火源,室內配備滅火器、窗簾、溫濕度計和通風等設備,有條件的可配備空調,保持室內干燥、潔凈、通風、避光。根據實驗室化學品清單編制實驗室化學藥品安全數據說明書(MSDS),依據MSDS對化學品分區、分類甚至分庫放置,不得與禁忌物料混合儲存。
化學品必須入庫(危險化學品的庫存量應控制),由專人保管,非化驗人員不得進入存儲室。常用普通化學品與危險化學品分開儲存。常用普通化學品中無機物可按酸、堿、鹽分類,鹽類中可按周期表金屬元素順序排列例如鉀鹽、鈉鹽等,有機物可按官能團分類,如烴、醇、酚、酮、酸等。
危險化學品應設專柜分類儲存,可按隔離儲存、隔開儲存、分離儲存等方式進行儲存。易燃易爆試劑應存放于通風良好溫度低30°C并應隔絕火、熱、電源的房間內,并應遠離氧化劑、強酸、強堿等,同時室內不能存放易燃物。強氧化劑與強還原劑不能混放,有要與酸性腐蝕品遠離,酸性腐蝕品與堿性腐蝕品、金屬粉末、鹵素等遠離,腐蝕性試劑宜放在塑料或搪瓷的盤或桶中,禁止磕碰、打擊,謹防因瓶子破裂造成事故。若受儲存空間限制可從上至下依次為:易燃品、堿性腐蝕品、酸性腐蝕品、氧化劑存于柜中。劇毒藥品或試劑應存放于專門獨立的柜中,任命雙管理人員,領用需經審批,并實行雙把門鎖、雙人保管、雙人簽字管理制度,對用剩的余量應立即退庫保存,同時要求管理或使用人員應熟悉藥性。
壓縮氣體存儲于設計壓力大于12MPa鋼瓶中,常作為實驗室的大型精密儀器檢測的輔助設備。職業衛生技術服務機構實驗室中常見的有乙炔、氬氣、氮氣等壓縮氣??扇夹詺怏w氣瓶應單獨存放于實驗室外房間裝有報警裝置的氣瓶柜內,房間內需通風、陰涼、干燥、遠離火、熱源,并在房間外有醒目標志。對于不能燃燒的氣體應注意遠離明火、高溫,防止因高溫使氣瓶內壓力升高而發生爆炸。
對存放的危險化學藥品要定期檢查,并做好檢查記錄,防止因為物的危險狀態、人的不安全行為和管理上的缺陷造成事故發生。
三、化學品的安全使用
試劑庫應有詳細的出入庫、領用登記記錄,各種易燃、易爆、劇毒和腐蝕性的試劑品應根據需要領取最少量。實驗人員應熟悉所要使用的化學危險物品的名稱、性質、使用方法及其劑量。危險化學品可通過呼吸道、皮膚和消化道3條途徑侵入人體,使用前要制訂實驗方案及其應急防范措施,防止發生事故。
取用KCN、HgCl2等劇毒藥品時必須嚴格做好個人防護,操作完畢立即洗手,用過的廢物、廢液切忌亂扔、亂倒,按指定方法回收或加以處理。
取用濃酸、濃堿及其他具腐蝕性藥品時盡可能戴上防護眼鏡和戴手套。有毒氣體、強腐蝕性氣體、易揮發性酸氣或液體的操作,必須在通風柜內進行,并且不可同時在通風柜內使用有機物和酸類,避免發生爆炸事故。
無標簽或標簽無法辨認的試劑都要當成危險物品重新鑒別后小心處理,不可隨便亂扔,以免引起嚴重后果。此外,要注意化學試劑的存放期限,一些試劑在存放過程中會逐漸變質甚至形成危害物。
四、意外事故應急預案
實驗室內的易燃易爆品都有可能引起火災,一旦發生災情,切莫驚慌失措,立即熄滅附近所有火源、切斷電源,移走易燃品,疏散人員,視火勢情況是否報警。根據起火原因選擇合適的滅火器材進行滅火。一般起火可用水、泡沫滅火器、二氧化碳滅火器滅火。電器著火可用防火布、干粉、砂土等滅火,不可用水、泡沫滅火器滅火,以免引起觸電。有機溶劑著火時,切勿用水滅火,因為大多數有機溶劑不溶于水且比水輕,用水滅火時有機溶劑會浮在水上面,反而擴大火場?;顫娊饘兮c、鉀、鋁、鎂等引起的著火只能用砂土、干粉滅火器,不可使用水、二氧化碳滅火器、泡沫滅火器。若衣服著火,切勿慌張奔跑,可用滅火毯等包裹著火處使火熄滅,或可就地臥倒打滾,達到滅火作用。
實驗室所用有也較多,若吸入刺激性或有毒氣體時,應立即到室外呼吸新鮮空氣,可吸入少量酒精和乙醚的混合蒸汽解毒。若是金屬中毒,汞、砷急性中毒時,立即用炭粉或石灰水洗胃,再喝2%的硫代硫酸鈉溶液,并喝雞蛋清、牛奶解毒,使其嘔吐后送醫院治療;
強酸、強堿等都具有腐蝕性,受強酸(堿)腐蝕時,立即用大量水沖洗,再用飽和碳酸鈉或稀氨水沖洗(3%~5%醋酸或飽和硼酸溶液沖洗),切忌不沖水即沖洗稀弱堿或稀弱酸,因酸堿中和會放出大量的熱造成二次傷害。
五、廢棄化學品的處理
在檢測工作中經常會產生有毒有害的廢液、廢渣以及廢氣,直接排出會污染周圍的空氣和水源,造成環境污染,甚至發生爆炸事故,威脅人們的生命安全。因此,實驗室的“三廢”問題應嚴格按要求處理。實驗室內可備多個廢液回收桶,分別收集含無機物廢液、重金屬廢液、鹵素有機物廢液、一般有機物廢液,劇毒廢液應單獨回收。
無機酸類可將廢液慢慢到入過量的含碳酸鈉或氫氧化鈣的水中,中和(pH=6~9)后用大量水沖洗。無機堿類用6mol/L鹽酸水溶液中和(pH=6~9),大量水沖洗。含氰廢液加堿調pH>10后加入漂白粉使CN-氧化成氰酸鹽,進一步分解為二氧化碳和氮氣。含重金屬廢液加入堿液或硫化鈉使之變成難溶的氫氧化物或硫化物沉淀,經過濾分離后處理。有機廢液集中后,能被氧化分解的加堿和氧化劑處理;難氧化有價值的可加活性炭吸附,然后進行解吸分離回收利用,普通的可燃燒處理。對于少量毒性小氣體可通過通風設備(通風櫥或通風管道)經稀釋后排至室外,而對于毒性大的氣體可用吸附、催化、吸收、氧化或分解等方法處理后排放。實驗室產生的廢渣按可回收利用的物質和不可回收利用的物質分開收集于特定容器中,對于可燃燒的物質,我們可以焚燒,堆肥,填埋等,必要時交環保部門處理。
六、結論
針對實驗室化學品的特性,對操作過程可能產生的安全問題,有目的、有針對性地制定適合職業衛生技術服務機構的化學品安全管理制度,確保化學品的危險度最低,實現實驗室在人員與設備、物料、環境和諧的環境下運作。只有建立科學、規范的化學品安全管理制度才能保障實驗室人員、財產的安全,才能保障實驗室正常、高效地運轉,促使職業衛生技術服務機構在預防控制職業病、保障勞動者健康方面發揮更好的作用。
參考文獻:
[1] 周永剛;沈畢忠;實驗室中的化學品安全管理[J];醫學影像與檢驗;2010;23(11)。
[2] 李越敏;張志恒;郝曉穎;等.化學危險藥品管理與實驗室安全措施[J];化學教育;200;(4)。
[3] 馮華杰;蘇麗;龐書南;梁毅;黃海民;孫振范;等.化學實驗室突發事故的研究與對策[J];廣東化工;2012;12(39)。
生物質液化技術范文3
【關鍵詞】社會服務能力,教學改革,校企合作
黑龍江生物科技職業學院水產養殖技術專業是中央財政支持高等職業學校提升專業服務能力項目建設專業,在通過兩年的建設,深化專業教學改革,2013年順利通過驗收,本文對建設內容進行總結。
一、推進校企合作,創新校企合作機制
充分發揮以企業專家為主體(占70%以上)的專業建設委員會作用,與企業共同制訂人才培養方案、教學大綱、實訓實習指導、成績考核辦法等教學文件的制訂,并針對行業發展態勢及時對內容做出調整與修改,實現教學要求與企業崗位技能要求的對接。以“養魚生產全過程實習”為主線,把課堂搬到生產車間,實現教學過程與企業生產過程的緊密結合。企業兼職教師參與實踐教學,專任教師參與企業生產經營,專兼教師優勢互補,將既保證學生的教學質量,又提升了教學團隊的整體素質。學院與知名企業訂單培養協議,進一步深化校企合作形式,校企雙方以“職業人”的標準共同培養學生,同時促進艱苦行業招生難問題與招考辦法的改革,現水產養殖技術專業與15家企業簽訂訂單協議,訂單培養人數占在校生的90.5%。
二、課程體系與教學內容改革
以水產養殖生產崗位需求為出發點,以職業綜合能力培養為核心,以養魚生產過程為主線,以培養出高端技能型人才為目標,實現課程內容與職業標準的對接,教學過程與生產過程的對接,中職與高職教育的銜接。以校企合作共建優質核心課程建設內涵,豐富教學資源庫、建立課程評價體系。
1.調查職業崗位,確定培養目標。我們采取走訪,專業建設委員會研討等形式到企業對水產養殖崗位進行調查,與行業、企業合作,一起分析典型工作任務,歸納行動領域,構建出學習領域(課程)。以培養出水產養殖技術高技能人才為目標,建立突出方法能力、專業能力、社會能力等職業能力培養的課程標準,規范課程教學的基本要求,提高課程教學質量。
2.確定設計思路,明確教學改革方向。以水產養殖生產崗位需求為出發點,以職業綜合能力培養為核心,以魚類養殖生產過程為導向,以我院“培養態度好、知識新、技能強的實用型人才”的辦學理念為指導,以“校企合作、工學結合”為主要途徑,以產業發展趨勢和行業動態為依托,實現校企共育的人才培養模式。準確定位課程建設與改革方向,以實現課程內容生產任務的系統化,教學實施的教學做一體化,采取靈活多樣的教學方法,建立公開立體的課程考核體系,專兼結合的教師隊伍結構合理性,使教學條件的功能完善,達到社會認可的教學效果。
3.工作過程為導向,設計課程教學內容。水產養殖技術專業課程教學內容的設計,以養魚生產過程為主線,根據工作過程所涉及的主要技術點,通過《池塘養魚》、《海水養殖技術》、《集約化魚類養殖技術》3項綜合技術和《水產動物病防治技術》、《水體化學分析技術》、《生物餌料培養》、《漁用飼料》、《魚類學》、《魚類繁育技術》、《捕撈技術》7個專項技術實現培養水產動物疾病防治員、生物餌料培養工、苗種繁育工、成魚飼養工4個職業工種職業人的水產養殖技術專業課程改造。
三、轉變培養方式,學生的角色發生變化
在“養魚生產全過程實習”工學結合人才培養模式中,學生要進行為期一年的養魚生產全過程實習,實習中學生的學習角色發生了根本性變化,學生不僅僅是一個學習者,還是一個生產者、管理者、經營者。因此,由原來被動地學習變成了主動地學習;由原來的教師灌輸性地學習,變為學生創造性地學習;由原來死記硬背變為操作式學習、討論式學習、對比式學習、案例式學習。通過培養方式的改變使學生真正地學會了如何學習。
利用現代教學技術手段的應用,培養學生自主學生的能力。采用多媒體技術、網絡技術和傳統板書相結合的教學手段,展現“立體化”的教學內容,形象生動。建立課程的教學課件教學錄像、動畫資源、DV庫、試題庫、水產行業標準、文件法規等網絡資源,為教師和學生提供一個網上師生互動,輔助學習課堂,有效激發了學生的學習興趣,提高教學效果。
四、建設教學團隊,合理規劃教師職業發展
以魚類養殖技術國家級教學團隊、水產養殖專業省級教學團隊為引領,專業帶頭人、骨干教師、青年教師分層次、分階段制定培養計劃,送專業帶頭人、骨干教師參加境內外培訓學習,學習先進的職業教育理論與辦學經驗,引領教師進行教學改革,創新辦學機制。青年教師加強業務學習,注重雙師素質培養,每年至少2個月到企業實踐鍛煉,提高實踐動手能力?,F水產養殖技術專業專任教師雙師素質達100%。聘請行業專家和企業技術能手擔任兼職教師,完成生產實踐授課等,兼職教師注意教學理論的培訓,提高教學業務水平,形成“校企融合、專兼協作、分工配合、優勢互補”的教學團隊。
五、社會服務能力建設
在黑龍江生物科技職業學院校園網的基礎上,優化網絡結構。搭建現代水產業信息和服務平臺,提供在線學習、遠程培訓、在線交流、企業信息、對外宣傳、員工培訓等服務,提升對外服務能力,促進行業經濟發展。學院投入資金加大寬帶帶寬,設立課程建設獨立服務器,購買攝像機、編輯機等實現教學錄像的自錄及編輯能力,現已完成《池塘養魚》全部課程授課錄像,實現網絡學習。
生物質液化技術范文4
關鍵詞超高效液相色譜三重四極桿質譜法;生物胺類神經化學物質;氨基酸類神經化學物質;腦組織
1引言
神經遞質(Neurotransmitter)在神經化學傳遞中是充當“信使”的特定化學物質。腦內神經遞質分為4類,即生物胺類、氨基酸類、肽類和其它類。隨著神經生物學的發展,陸續在神經系統中發現了大量具有神經活性的物質。生物胺類遞質是最先發現的一類神經遞質,包括多巴胺(DA)、去甲腎上腺素(NE)、腎上腺素(E)、5羥色胺(5HT)。酪氨酸(Tyr)是DA、NE和E的前體,色氨酸(Try)是5HT的前體,在多種應激情況下,維持正常的生物胺類遞質代謝和腦功能的發揮。5羥吲哚乙酸(5HIAA)是5HT代謝的產物,5HIAA的變化也可間接反應5HT的變化。褪黑激素(Melatonin)主要是由哺乳動物和人類的松果體產生的一種胺類激素,5HT在N乙?;D移酶的作用下,轉化成N乙?;?羥色胺,最后合成Melatonin。生物胺類神經化學物質在人體和哺乳動物的中樞神經、心血管和內分泌等組織系統中發揮著廣泛的調節作用,參與情緒、情感、應激行為和睡眠覺醒等多種生理過程[1\],含量的變化與人類多種疾病密切相關,是診斷阿爾茨海默癥、唐氏綜合征、抑郁癥和帕金森等疾病的重要依據[2~5\]。組胺(Histamine)是一種活性胺化合物,作為身體內的一種化學傳導物質,可以影響許多細胞的反應,中樞組胺能神經系統影響腦部神經傳導,參與睡眠、荷爾蒙的分泌、體溫調節、食欲與記憶形成等功能[6\]。乙酰膽堿(Ach)是中械堿能系統中重要的神經遞質之一,其主要功能是維持意識的清醒,在學習記憶中起重要作用。被確定為神經遞質的氨基酸有γ氨基丁酸(GABA)、甘氨酸(Gly)、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、?;撬幔═au)和絲氨酸(Ser)[7\]。谷氨酰胺(Gln)作為大腦的一種能量來源,具有保護大腦的功能,能改善心情、增強智力,并有益于長期與短期記憶[8,9\]。氨基酸類神經化學物質對于調節機體生理活動具有重要作用,其含量及比例的變化與多種中樞神經系統疾病的發生及發展密切相關[2~5,10\]。因此,生物樣品中生物胺類及氨基酸類神經化學物質的準確測定對于某些疾病的篩查、診斷和治療以及藥物在體內的作用具有重要意義。
神經化學物質在生物樣品中的含量很低,而生物樣品本身基體復雜,內源性干擾物質較多,因此高效快速的樣品前處理方法和高靈敏度的檢測手段是開展神經化學物質研究的難點。采用高效液相色譜分離,再以紫外、熒光、電化學和質譜方法檢測,是測定神經化學物質較常用的方法[11~21\]。由于氨基酸無紫外吸收,用液相色譜法進行檢測時需對氨基酸進行柱前或柱后衍生[16~20\]。生物胺類神經化學物質為強極性化合物,在反相色譜柱上保留極弱,對熒光和質譜的響應信號較弱,可通過衍生化處理改善色譜保留行為和離子化效率[16~19,21\]。但衍生操作步驟繁瑣,耗時耗力,而且衍生程度也難以保證,JP衍生反應還可能生成非目標衍生物,這些對神經化學物質的準確測定都會產生影響。目前,HPLCMS/MS兼具分離能力強和靈敏度高的優勢,已逐漸發展成為復雜生物體系中痕量生物活性物質分析的強有力手段[22~26\]。
本研究采用超高效液相色譜三重四極桿質譜法建立了對大鼠海馬和大腦皮層中生物胺類及氨基酸類共17種神經化學物質同時快速分析的方法。本方法的選擇性和重現性好,靈敏度高,并且無需對樣品進行衍生化和固相萃取等復雜的前處理,簡化了分析步驟,提高了分析效率。對比了兩種不同腦組織樣品前處理方法對神經化學物質含量測定結果的影響。本方法可應用于腦組織中生物胺類及氨基酸類神經化學物質的分析測定,為臨床檢測提供了有效的樣品前處理方法和檢測手段。
2實驗部分
2.1儀器與試劑
DionexUltimate3000超高效液相色譜儀TSQEndura三重四極桿質譜儀,Hypercarb色譜柱(100mm×2.1mm,5μm)(ThermoScientific公司);電子分析天平(賽多利斯科學儀器有限公司);BioGenPRO200型精密勻漿器(PROScientific公司);EppendorfAG22331Hamburg離心機(GermanyEppendorf公司)。
多巴胺(DA)、腎上腺素(E)、去甲腎上腺素(NE)、5羥色胺(5HT)、5羥吲哚乙酸(5HIAA)、褪黑激素(Melatonin)、γ氨基丁酸(GABA)、酪氨酸(Tyr)、甘氨酸(Gly)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、天冬氨酸(Asp)、牛磺酸(Tau)、絲氨酸(Ser)、色氨酸(Try)、乙酰膽堿(ACh)、組胺(Histamine)對照品均購于Sigma公司;甲醇和甲酸(色譜純,Fisher公司);實驗用水為MilliQ超純水。
Wistar大鼠20只(雄性,體重180~200g),適應性喂養1周后,隨機分為2組。
2.2實驗方法
2.2.1色譜條件流動相A:0.1%甲酸;流動相B:甲醇;流速:0.2mL/min;柱溫:25℃;進樣量:2μL;梯度洗脫:0~3min,0%B;3~10min,0%~100%B;10~12min,100%~0%B。10~12min流出物切換至廢液,不進入質譜檢測。
2.2.2質譜條件
電噴霧離子源(ESI),采用正離子模式,多反應檢測(MRM),毛細管電壓為3.0kV,離子傳輸管溫度為300℃;霧化器溫度為300℃;鞘氣流速35arb;輔助氣流速5arb。質譜采集參數如表1所示。
2.2.3對照品溶液的配制分別準確稱取DA,E,NE,5HT,5HIAA,Melatonin,GABA,Tyr,Gly,Glu,Gln,Asp,Tau,Ser,Try,ACh、Histamine對照品各5mg,以0.1%甲酸溶解,分別定容至5mL,配成濃度為1mg/mL溶液。
2.2.4供試樣品的處理腦組織樣品前處理方法A:取大鼠斷頭處死,冰臺上立即取腦,放于冰冷的生理鹽水中漂洗,濾紙吸干生理鹽水,將腦置于冰臺上迅速剝離海馬體與大腦皮層,稱重。冰冷的0.1%甲酸加入到腦組織中,按1KG-3∶KG-510(V/W)勻漿。4℃下,12000r/min離心20min,取上清液,經0.22μm微孔濾膜過濾,待測。
腦組織樣品前處理方法B[26\]:取大鼠斷頭處死,立即取腦,置于80℃水浴2min后取出,用濾紙吸干水,迅速剝離海馬體與大腦皮層,稱重。冰冷的0.3%甲酸乙腈加入到腦組織中,按1KG-3∶KG-510(V/W)勻漿。4℃下,12000r/min離心20min,取上清液,經0.22μm微孔濾膜過濾,待測。
3結果與討論
3.1色譜、質譜條件優化
分別取DA,E,NE,5HT,5HIAA,Melatonin,GABA,Tyr,Gly,Glu,Gln,Asp,Tau,Ser,Try,ACh,Histamine對照品的1mg/mL溶液,以0.1%甲酸溶液稀釋至5μg/mL。采用直接進樣方式,電噴霧離子源(ESI),優化各神經化學物質三重四極桿質譜分析條件,分別嘗試正、負離子模式;毛細管電壓為2.0~5.0kV;離子傳輸管溫度為200~400℃;霧化器溫度為200~400℃;鞘氣流速20~50arb;輔助氣流速0~10arb。并自動優化各神經化學物質在多反應檢測(MRM)時所產生的碎片離子種類和豐度以及所需碰撞能量。
色譜條件優化,考慮到所分析神經化學物質的極性較強、水溶性^好和在色譜柱上的保留問題,嘗試了不同類型的色譜柱(C8、C18和Hypercarb),Hypercarb色譜柱以多孔石墨化碳為固定相,對強極性化合物的保留和分離效果更好,且在不同梯度洗脫時,在100%水相條件下,保持穩定的保留和分離;考慮神經化學物質的離子化效率較低的問題,比較了純水和不同濃度甲酸溶液作為流動相對分離、分析效果的影響,結果表明,0.1%甲酸為流動相時分析效果更佳。最終建立了無需衍生化、對腦組織樣品中17種神經化學物質同時定量分析的UPLCMS/MS方法。
3.2方法學考察
3.2.1標準曲線及定量限采用外標法定量,各取適量按照上述方法配制的對照品溶液混合,再根據需要用0.1%甲酸溶液逐級稀釋成不同濃度的系列混合對照溶液。以待測物濃度作為橫坐標,定量離子對峰面積為縱坐標,得到17種待測神經化學物質的線性回歸方程。以信噪比(S/N)>10確定方法的定量限(LOQ)。各神經化學物質的線性范圍、相關系數及定量限結果列于表2。
3.2.2精密度配制高、中、低3個濃度水平的混合對照品溶液,平行測定6次,計算各神經化學物質峰面積的RSD,測得日內精密度(Intradayprecision)。連續測定3日,計算各神經化學物質峰面積的RSD,測得日間精密度(Interdayprecision)。測定結果如表2所示。LM
3.2.3加標回收率
取同一腦組織樣品勻漿液,分別加入高、中、低3個濃度水平的混合對照品溶液,按照2.2.4節中樣品處理方法A操作,平行測定6次,計算各神經化學物質的加標回收率(Recovery),結果如表2所示。
3.2.4重復性取同一腦組織樣品勻漿液6份,按照2.2.4小節中樣品處理方法A操作,平行測定6次,計算各神經遞化學物質峰面積的RSD,測得重復性(Repeatability),結果如表2所示。
3.3腦組織樣品前處理方法比較結果
大鼠大腦皮層中17種神經化學物質經UPLCMS/MS分析所得的提取離子流圖如圖1所示。不同前處理方法下大鼠海馬和大腦皮層中17種神經化學物質的含量水平結果如表3所示。所測4組樣品均檢測到待測的17種神經化學物質,經方法A處理的海馬和大腦皮層中5HT、Melatonin、GABA、Gln、Glu、Ser、Gly、Asp、Tyr和Try的測得含量顯著高于經方法B處理的海馬和大腦皮層中的測得含量;DA、E、NE、5HIAA、ACh、Histamine和Tau的測得含量在經方法A處理的海馬和大腦皮層中略高于經方法B處理的海馬和大腦皮層。綜上所述,腦組織樣品前處理方法A優于方法B。
4結論
本實驗建立了UPLCMS/MS法對大鼠海馬與大腦皮層中生物胺類及氨基酸類17種神經化學物質同時快速檢測的方法。利用超高效液相色譜三重四極桿質譜聯用技術的優勢,分別優化液相色譜和質譜條件,選擇合適的電離模式,對質譜參數進行了優化,對檢測的6種生物胺類和11種氨基酸類神經化學物質分別選擇一對定性離子對和定量離子對,最終實現對17種神經化學物質的分離、提取及確證,實現了它們的定量分析。此方法可在10min內完成17種神經化學物質同時分析,檢測時間短、線性關系較好、方法回收率高、穩定性良好,滿足分析要求。本實驗對大鼠海馬和大腦皮層前處理方式進行探究,對比了兩種樣品前處理方法,實驗結果表明,冷環境處理方式下測得大鼠海馬與大腦皮層中神經化學物質含量較高,此方法無需衍生化、操作簡單、可直接測定。
References
1(#WANGYaLi,HUANGJunShan.MedicalRecapitulate,2011,17(1):15-18
王雅麗,黃俊山.HTK醫學綜述,2011,17(1):15-18
2BrichtaL,GreengardP,FlajoletM.TrendsNeurosci.,2013,36:543-554
3CarlssonA,WatersN,CarlssonML.Eur.Arch.PsychiatryClin.Neurosci.,1999,249(Suppl.4):37-43
4KencheVB,ZawiszaI,MastersCL,BalW,BarnhamKJ,DrewSC.Inorg.Chem.,2013,52:4303-4318
5ZhaoL,ZhengS,SuG,LuX,YangJ,XiongZ,WuC.J.Chromatogr.B,2015,988:59-65
6LIUTianYa,HONGZongYuan,QUWeiMin,HUANGZhiLi.ActaPharmaceuticaSinica,2011,46(3):247-252
⑻煅牛洪宗元,曲衛敏,黃志力.HTK藥學學報,2011,46(3):247-252
7PIZiFeng,WANGQianQian,ZHANGJing,SongFengRui,LIUZhiQiang.Chem.J.ChineseUniversities,2015,36(3):422-448
皮子鳳,王倩倩,張靜,宋鳳瑞,劉志強.HTK高等學?;瘜W學報,2015,36(3):422-448
8JINGHongJiang,CHENGYiYong,LIShuTian,ZHANGGuangYuan.JournalofHygieneResearch,2000,29(1):40-42
景洪江,程義勇,李樹田,章廣遠.HTK衛生研究,2000,29(1):40-42
9ZHANGWei,LIUPeng,YUANYuan,ZHANGYiBao,ZHANGShaoBo,MAJingLin,WANGJing.ChineseJournalofCerebrovascularDiseases,2000,29(1):40-42
張偉,劉鵬,袁媛,張義寶,張少博,馬靖琳,汪靜.HTK中國腦血管病雜志,2016,13(4):198-203
10YANGPei,LIXueChun,TIANJingChen,LINLongFei,FUJing,ZHANGHui,NIJian.WorldScienceandTechnology/ModernizationofTraditionalChineseMedicineandMateriaMedica,2014,16(10):2174-2179
楊培,李雪春,田晶辰,林龍飛,付京,張慧,倪健.HTK世界科學技術中醫藥現代化,2014,16(10):2174-2179
11YANGXiaoTing,HUYuFei,LIGongKe.JournalofInstrumentalAnalysis,2013,32(11):1394-1400
楊曉婷,胡玉斐,李攻科.HTK分析測試學報,2013,32(11):1394-1400
12GUQun,SHIXianZhe,XUGuoWang.ChineseJournalofChromatography,2007,25(4):457-462
顧群,石先哲,許國旺.HTK色譜,2007,25(4):457-462
13BucherES,WightmanRM.Annu.Rev.Anal.Chem.,2015,8:239-261
14LIHui,LIZheXuan,ZHANGYuan,LUOWenHong.JournalofInstrumentalAnalysis,2005,24(2):89-91
李慧,林哲絢,張原,羅文鴻.HTK分析測試學報,2005,24(2):89-91
15SUFengLi,WANGFeng,ZHURongHua,HUANGAiLing,LIHuanDe.Chin.J.Pharm.Anal.,2008,28(8):1238-1243
蘇芬麗,王峰,朱榮華,黃愛玲,李煥德.HTK藥物分析雜志,2008,28(8):1238-1243
16WeiB,LiQ,FanR,SuD,ChenX,JiaY,BiK.J.Pharm.Biomed.Anal.,2014,88:416-422
17CaiHL,ZhuRH,LiHD,ZhangJ,LiLF.J.Chromatogr.B,2011,879:1993-1999
18ZhaoXE,SuoYR.Talanta,2008,76:690-697
19CaiHL,ZhuRH,LiHD.Anal.Biochem.,2010,396:103-111LM
20ZHAOXianEn,YOUJinMao,LIUHongZhen,SUOYouRui.ChineseJ.Anal.Chem.,2007,35(7):938-944
趙先恩,尤進茂,劉洪珍,索有瑞.HTK分析化學,2007,35(7):938-944
21ZHAOXianEn,SUOYouRui.ChineseJ.Anal.Chem.,2008,36(1):12-18
趙先恩,索有瑞.HTK分析化學,2008,36(1):12-18
22YangZL,LiH,WangB,LiuSY.J.Chromatogr.B,2016,10121013:79-88
23LIXue,PIZiFeng,XINGJunPeng,LINNa,LIUZhiQiang,SONGFengRui.ChineseJ.Anal.Chem.,2014,42(11):1646-1650
李雪,皮子P,邢俊鵬,林娜,劉志強,宋鳳瑞.HTK分析化學,2014,42(11):1646-1650
24WANGQianQian,ZHANGJing,PIZiFeng,LIUShu,SONGFengRui,LIUZhiQiang.ChineseJ.Anal.Chem.,2014,42(7):997-1001
王倩倩,張靜,皮子鳳,劉舒,宋鳳瑞,劉志強.HTK分析化學,2014,42(7):997-1001
25ANZuoLing,SHIChen,ZHAORui,LIPengFei,LIULiHong.ChineseJ.Anal.Chem.,2015,43(9):1408-1414
安卓玲,史忱,趙瑞,飛,劉麗宏.HTK分析化學,2015,43(9):1408-1414
26FalascaS,PetruzzielloF,KretzR,RainerG,ZhangXZ.J.Chromatogr.A,2012,1241:46-51)
AbstractAnultraperformanceliquidchromatographytandemmass(UPLCMS/MS)spectrometrymethodwasestablishedfordeterminationofthecontentsofbioamineandaminoacidneurochemicalsinhippocampusandcerebralcortexofrat.Hypercarbcolumn(100mm×2.1mm,5μm)wasusedforthesampleseparationwith0.1%formicacidmethanolasthemobilephaseundergradientelution.TheneurochemicalsweredetectedbyMS/MSusingESIionsourceunderpositiveionizationmodewithMRMscan.Bothquantificationandconfirmationionswerechosenforeach6bioamineand11aminoacidneurochemicals.Theinfluenceoftwodifferentprocessingmethodsonthecontentsofneurochemicalsinbraintissueswascompared.Total17neurochemicalsweresimultaneouslydetectedin10min.Thecalibrationcurvewaswithagoodlinearrelationship.Theintradayandinterdayprecision,averagerecoveryandrepeatabilitycouldmeettheanalysisrequirement.ThisUPLCMS/MSmethodshowsexcellentselectivity,accuracy,highsensitivity,specificityandgoodrepeatability,andissuitablefortheseparationandquantizationofbioamineandaminoacidneurochemicalsinbraintissue.
生物質液化技術范文5
生物質能是人類用火以來,最早直接應用的能源。隨著人類文明的發展,生物質能的應用研究開發幾經波折,最終人們深刻認識到,石油、煤、天然氣等化石能源的有限性,同時無節制地使用化石能源,大量增加CO2、粉塵、SO2等廢棄物的排放,污染了環境,給人類賴以生存的星球,造成十分嚴重的后果。而使用大自然饋贈的生物質能源,幾乎不產生污染,資源可再生而不會枯竭,同時起著保護和改善生態環境的重要作用,是理想的可再生能源之一。生物質能的應用技術開發,旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及農林剩余物如秸桿、麥草等原料通過物理或化學化工的加工方法,使之成為高品位的能源,提高使用熱效率,減少化石能源使用量,保護環境,走可持續發展的道路。
七十年代,由于中東戰爭引發的能源危機以來,生物質的開發利用研究,進一步引起了人們的重視。美國、瑞典、奧地利、加拿大、日本、英國、新西蘭等發達國家,以及印度、菲律賓巴西等發展國家都分別修定了各自的能源,投入大量的人力和資金從事生物質能的研究開發。
我國生物質能研究開發工作,起步較晚。隨著經濟的發展,開始重視生物質能利用研究工作,從八十年代起,將生物質能研究開發列入國家攻關計劃,并投入大量的財力和人力。已經建立起一支專業研究開發隊伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我國的生物質能產業。
2、生物質能應用技術的研究開發現狀
2.1國外研究開發簡介
在發達國家中,生物質能研究開發工作主要集中于氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等方面。
生物質能氣化是在高溫條件下,利用部份氧化法,使有機物轉化成可燃氣體的過程。產生的氣體可直接作為燃料,用于發動機、鍋爐、民用爐灶等場合。氣化技術應用在二戰期間達到高峰。隨著人們對生物質能源開發利用的關注,對氣化技術應用研究重又引起人們的重視。目前研究主要用途是利用氣化發電和合成甲醇以及產生蒸汽。奧地利成功地推行建立燃燒木材剩余物的區域供電計劃,目前已有容量為1000~2000kw的80~90個區域供熱站,年供應10×109MJ能量。加拿大有12個實驗室和大學開展了生物質的氣化技術研究。1998年8月了由Freel,BarryA.申請的生物質循環流化床快速熱解技術和設備。瑞典和丹麥正在實行利用生物質進行熱電聯產的計劃,使生物質能在提供高品位電能的同時滿足供熱的要求。1999年,瑞典地區供熱和熱電聯產所消耗的能源中,26是生物質。
美國在利用生物質能方面,處于世界領先地位,據報道,目前美國有350多座生物質發電站,主要分布在紙漿、紙產品加工廠和其它林產品加工廠,這些工廠大都位于郊區。裝機容量達7000MW,提供了大約66000個工作崗位,根據有關科學家預測,到2010年,生物質發電將達到13000MW裝機容量,屆時有4000000英畝的能源農作物和生物質剩余物用作氣化發電的原料,同時,可按排170000個以上的就業人員,對繁榮鄉村經濟起到積極的推動作用。
流化床氣化技術由于具有床內氣固接觸均勻、反應面積大、反應溫度均勻、單位截面積氣化強度大。反應溫度較固定床低等優點,從1975年以來一直是科學家們關注的熱點。包括循環流化床、加壓流化床和常規流化床。印度Anna大學新能源和可再生能源中心最近開發研究用流化床氣化農業剩余物如稻殼、甘蔗渣等,建立了一個中試規模的流化床系統,氣體用于柴油發電機發電。1995年美國Hawaii大學和Vermont大學在國家能源部的資助下開展了流化床氣化發電的工作。Hawaii大學建立了處理生物質量為100T/d的工化壓力氣化系統,1997年已經完成了設計,建造和試運行達到預定生產能力。Vermont大學建立了氣化工業裝置,其生產能力達200T/d,發電能力為50MW。目前已進入正常運行階段。
生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發,主要著重于專用燃燒設備的設計和生物質成型物的應用。目前,已開發的技術有:林產品加工廠的廢料(如造紙廠的樹皮、家具廠的邊角料等)的專用燃燒蒸汽鍋爐,國外造紙廠幾乎都有專門的設備,用來處理廢棄物。由于生物質形狀各異,堆積密度小較松散,給運輸和貯存以及使用帶來了較大困難,影響生物質的使用。因此,從四十年代開始了生物質的成型技術研究開發。現已成功開發的成型技術按成型物形狀分主要有三大類:以日本為代表開發的螺旋擠壓生產棒狀成型物技術,歐洲各國開發的活塞式擠壓制得園柱塊狀成型技術,以及美國開發研究的內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備。美國顆粒成型燃料年產量達80萬噸。
成型燃料應用于二個方面:其一:進一步炭化加工制成木炭棒或木炭塊,作為民用燒栲木炭或工業用木炭原料;其次是作為燃料直接燃燒,用于家庭或曖房取曖用燃料。日本、美國、加拿大等國家,開發了專用爐灶。在北美有50萬戶以上家庭使用這種專用爐灶作為取曖爐。
將生物質能進行正常化學加工,制取液體燃料如乙醇、甲醇、液化油等;是一個熱門的研究領域。利用生物發酵或酸水解技術,在一定條件下,將生物質轉化加工成乙醇,供汽車和其它工業使用。加拿大用木質原料生產的乙醇上產量為17萬噸。比利時每年用甘蔗為原料,制取乙醇量達3.2萬噸以上,美國每年用農林生物質和玉米為原料大約生產450萬噸乙醇,計劃到2010年,可再生的生物質可提供約5300萬噸乙醇。
生物質能的另一種液化轉換技術,是將生物質經粉碎預處理后在反應設備中,添加催化劑或無催化劑,經化學反應轉化成液化油。美國、新西蘭、日本、德國、加拿大國家都先后開展了研究開發工作,液化油的發熱量達3.5×104KJ/kg左右,用木質原料液化的得率為絕干原料的50以上。歐盟組織資助了三個項目,以生物質為原料,利用快速熱解技術制取液化油,已經完成100kg/hr的試驗規模,并擬進一步擴大至生產應用。該技術制得的液化油得率達70,液化油低熱值為1.7×104KJ/kg。
生物質能催化氣化研究,旨在降低氣化反應活化能,改變生物質熱處理過程,分解氣化副產物焦油成為小分子的可燃氣體,增加煤氣產量,提高氣體熱解;同時降低氣化溫度,提高氣化速度和調整生物質氣體組成,以便進一步加工制取甲醇或合成氨。歐美等發達國家科研人員在催化氣化方面已經作了大量的研究開發,研究范圍涉及到催化劑的選擇,氣化條件的優化和氣化反應裝置的適應性等方面,并且已經在工業生產裝置中得到了應用。
2.2國內研究開發
我國生物質能的應用技術研究,從八十年代以來一直受到政府和科技人員的重視。主要在氣化、固化、熱解和液化開展研究開發工作。
生物質氣化技術的研究在我國發展較快,應用于集中供氣、供熱、發電方面。中國林科院林產化學工業研究所,從八十年代開始研究開發了集中供熱、供氣的上吸式氣化爐,并且先后在黑龍江、福建得到工業化應用,氣化爐的最大生產能力達6.3×106kJ/hr。建成了用枝椏材削片處理,氣化制取民用煤氣,供居民使用的氣化系統。最近在江蘇省又研究開發以稻草、麥草為原料,應用內循環流化床氣化系統,產生接近中熱值的煤氣,供鄉鎮居民使用的集中供氣系統,氣體熱值約8000KJ/NM3。氣化熱效率達70/以上。山東省能源研究所研究開發了下吸式氣化爐。主要用于秸桿等農業廢棄物的氣化。在農村居民集中居住地區得到較好的推廣應用,并已形成產業化規模。廣州能源所開發的以木屑和木粉為原料,應用外循環流化床氣化技術,制取木煤氣作為干燥熱源和發電,并已完成發電能力為180KW的氣化發電系統。另外北京農機院、浙江大學等單位也先后開展了生物質氣化技術的研究開發工作。
我國生物質的固化技術在八十年代中期開始,現已達到工業化規模生產。目前國內有數十家工廠,用木屑為原料生產棒狀成型物木炭。螺旋擠壓成型機有單頭和雙頭二種,單頭機生產能力為120Kg/hr,雙頭機生產能力達200Kg/hr。1990年中國林科院林化所與江蘇省東海糧機廠合作,研究開發生產了單頭和雙頭二種型號的棒狀成型機,1998年又與江蘇正昌集團合作,共同開發了內壓滾筒式顆粒成型機,機器生產能力為250~300kg/hr,生產的顆粒成型燃料尤其適用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亞取暖器材有限公司,從美國引進適用于家庭使用的取暖爐,通過國內消化吸收,現已形成生產規模。
生物發酵制氣技術,在我國已經形成工業化,技術亦趨成熟,利用的原料主要是動物糞便和高濃度的有機廢水。在上海亦已建成沼氣集中供氣系統。
沈陽農業大學從國外引進一套流化床快速熱解試驗裝置,研究開發液化油的技術,和利用發酵技術制取乙醇試驗。另外,中國林科院林化所進行了生物質催化氣化技術研究。華東理工大學還開展了生物質酸水解制取乙醇的試驗研究,但尚未達到工業化生產。
3、我國生物質能應用技術的展望
生物質能是一個重要的能源,預計到下世紀,世界能源消費的40來自生物質能,我國農村能源的70是生物質,我國有豐富的生物質能資源,僅農村秸桿每年總量達6億多噸。隨著經濟的發展,人們生活水平的提高,環境保護意識的加強,對生物質能的合理、高效開發利用,必然愈來愈受到人們的重視。因此,科學地利用生物質能,加強其應用技術的研究,具有十分重要的意義。
目前,我國已有一批長期從事生物質轉換技術研究開發的科技人員,已經初步形成具有中國特色的生物質能研究開發體系,對生物質轉化利用技術從理論上和實踐上進行了廣泛的研究,完成一批具有較高水平的研究成果,部分技術已形成產業化,為今后進一步研究開發,打下了良好的基礎。
從國外生物質能利用技術的研究開發現狀結合我國現有技術水平和實際情況來看,本人認為我國生物質能應用技術將主要在以下幾方面發展。
3.1高效直接燃燒技術和設備
我國有12億多人口,絕大多數居住在廣大的鄉村和小城鎮。其生活用能的主要方式仍然是直接燃燒。剩余物秸桿、稻草松散型物料,是農村居民的主要能源,開發研究高效的燃燒爐,提高使用熱效率,仍將是應予解決的重要問題。鄉鎮企業的快速興起,不僅帶動農村經濟的發展,而且加速化石能源,尤其是煤的消費,因此開發改造鄉鎮企業用煤設備(如鍋爐等),用生物質替代燃煤在今后的研究開發中應占有一席之地。把松散的農林剩余物進行粉碎分級處理后,加工成型為定型的燃料,結合專用技術和設備的開發,在我國將會有較大的市場前景,家庭和曖房取曖用的顆粒成型燃料,推廣應用工作,將會是生物質成型燃料的研究開發之熱點。
生物質液化技術范文6
關鍵詞:龍眼(Dimocarpus longan Lour.)核;液化;糖化;正交試驗
中圖分類號:TS261.4 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2016)01-0147-03
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.01.039
龍眼(Dimocarpus longan Lour.)是一種熱帶常綠喬木,屬于無患子科(Sapindaceae)龍眼屬(Dimocarpus Lour.)。龍眼在中國已有2 000多年的栽培歷史,栽培面積和產量均居世界首位。作為中國南方著名藥食兩用水果,龍眼的開發利用主要包括兩個方面,一方面以直接食用果肉為主,另一方面是進行深加工,加工產品主要有龍眼肉、龍眼干、龍眼罐頭、桂圓糖果、果汁和果酒等。由于龍眼核占龍眼鮮重的17%左右[1],因此,在龍眼的利用過程中,約有17%~23%的果核未被有效的開發利用,每年廢棄的龍眼核重量達幾十萬噸,既浪費資源又污染環境[2]。
龍眼核不但含有多糖、淀粉、脂類、多酚、黃酮等豐富的營養物質(其中含淀粉65%、還原糖14.84%、蛋白質5.81%、粗纖維6.43%、脂肪2.59%)[3],還是重要的藥材之一,具有較高的藥用價值。不僅如此,龍眼核中還含有多種礦物質元素,主要以鉀、鈣、鎂、磷為主。綜上分析表明,龍眼核具有很高的利用價值,是開發保健食品的良好資源。釀酒工業“十二五”規劃指出,釀酒工業要提高非糧原料酒類產品比重。由于龍眼核富含淀粉,且富含黃酮、多酚等微量成分,故可采用龍眼核作為釀酒的輔助材料,減少了高粱小麥等糧食作物在釀酒業上的投入,有利于緩解中國乃至世界的糧食壓力。
近年來,能源壓力日益凸顯[4],對不同的生物質能源進行研究已成為熱點。目前,中國生產的生物燃料主要是燃料乙醇,原料大部分是玉米和木薯等,考慮到糧食安全問題[5],中國正在大力發展非糧食原料制備乙醇。鑒于龍眼核中含有大量的淀粉,也可以作為一種生產燃料乙醇的良好生物質資源,從而增加龍眼加工業的附加值,同時可以減少環境污染[6,7]。本試驗以龍眼核為原料,對其糖化工藝及其發酵酒精工藝進行初步研究,為龍眼核在發酵酒精、釀造白酒等不同利用途徑提供可行的理論基礎。
1 材料與方法
1.1 材料
龍眼核:由廣東瑞恒農林科技發展有限公司提供。
耐高溫α-淀粉酶(70 000 U/mL)和糖化酶(130 000 U/mL),由廣州裕立寶生物科技有限公司生產;安琪0.5%釀酒高活性干酵母,湖北安琪酵母股份有限公司生產;葡萄糖、3,5-二硝基水楊酸(DNS)等試劑均為國產分析純。
1.2 主要儀器
電熱恒溫水浴鍋(HWS24型)上海一恒科學儀器有限公司;可見分光光度計(UNIC-7200型)上海尤尼柯儀器有限公司;手持式折光儀(成都光學廠)。
1.3 方法
1.3.1 液化 將干燥后的龍眼核粉碎后過40目篩,按料水比1∶4(g∶mL,下同)加水調漿,攪拌均勻后加入α-淀粉酶,在自然pH,85 ℃下液化。利用手持折光儀確定液化終點,手持折光儀測得上清液中可溶性總糖含量為15%時,即為終點。通過加入不同量的液化酶(400、500、600、700、800、900、1 000、 1 100、1 200、1 300、1 400 U/g)求出液化酶添加量對龍眼核液化時間的影響。
1.3.2 糖化 溫度、pH、糖化時間和糖化酶添加量對糖化過程影響較大。有研究報道[8], 糖化酶作用的最佳pH范圍為4.0~5.0,最適作用溫度為55~65 ℃。選取反應溫度(A)、糖化酶添加量(B)和 pH(C)3個因素為反應因素,糖化1 h,以料液中還原糖含量為考察指標,采用正交試驗L9(34)來確定糖化工藝條件。正交試驗因素和水平見表1。
2 結果與分析
2.1 液化酶添加量的確定
由圖1可知,不同量液化酶對龍眼核淀粉液化時間的影響有較大差異。液化時間隨著液化酶添加量的增加而減少。當酶的添加量超過1 200 U/g時,液化時間的變化不大。從生產實際考慮,液化酶的添加量以1 200 U/g為宜。
2.2 正交試驗結果
按照表 1 正交試驗的試驗水平進行三次平行試驗,表2和表3分別為正交試驗結果及方差分析結果。由表2可以看出,RA>RB>RC,可見酶解反應溫度對龍眼核糖化工藝酶解影響最為顯著,其次為糖化酶添加量,而pH對酶解影響最小。比較表2中各因素每一水平下的均值,在所選擇的試驗范圍內, 各因素最優水平組合應為A2B2C2,即:反應溫度為 60 ℃,糖化酶添加量為150 U/g,pH為4.5。因為龍眼核液化溶液的pH約為4.5,且pH對糖化影響最小,故在實際生產中可省略調節pH這一步驟進行糖化以提高生產效率。
2.3 驗證試驗
按上述最佳方案分別進行3次平行試驗,即干燥的龍眼核粉碎后過40目篩,按料水比1∶4加水調漿,攪拌均勻后加入1 200 U/g α-淀粉酶,在自然pH,85 ℃下液化,手持折光儀測得龍眼核液化后可溶性總糖含量為15%,DE為23.43%,所得液化液在反應溫度為 60 ℃,糖化酶添加量為150 U/g,pH為4.5的條件下糖化,得到平均還原糖含量為16.76%。與表2比較可知,最優條件下的試驗結果均優于正交試驗中的9個組合,驗證試驗結果與正交試驗結果一致,且淀粉的轉化率可達135.51%,葡萄糖收率可達150.42%,為龍眼核淀粉的充分利用和資源化開發創造了條件。
2.4 發酵結果
在酵母的作用下,最終龍眼核糖化醪液中酒精濃度為5.4%(V/V)。
3 小結
干燥后的龍眼核粉碎后過40目篩,按料水比1∶4加水調漿,攪拌均勻后加入1 200 U/g α-淀粉酶,在自然pH,85 ℃下液化,DE達23.43%,并可顯著縮小液化時間。液化液在反應溫度為60 ℃,糖化酶添加量為150 U/g,pH為4.5的條件下糖化,糖化液還原糖含量為16.76%。因為龍眼核液化液的pH約為4.5,且pH對糖化影響最小,故在實際生產中可省略調節pH提高生產效率。在此操作下淀粉的轉化率可達135.51%,葡萄糖收率可達150.42%。將糖化液接種0.5%釀酒高活性干酵母,30 ℃恒溫發酵3 d,最終糖化醪液中酒精濃度為5.4%(V/V)。
龍眼核深度加工利用可在本試驗的基礎上進行,為了充分利用糖化醪液中還原糖,可在下一步進行酒精發酵和蒸餾,以生產燃料酒精。龍眼核經液化、糖化后,濾去糖化液,得到的殘渣含有多酚、黃酮,可將殘渣與釀酒原料混合以提高白酒質量,并提高龍眼核的利用率。
參考文獻:
[1] 常 春,張如意,范前進,等.龍眼核發酵酒精的工藝研究[J]. 釀酒科技,2009(1):37-39.
[2] 李秀娟,楊 萍,鐘 敏,等.龍眼核淀粉顆粒性質的研究[J].食品工業科技,2003,24(6):17-19.
[3] 肖更生,黃儒強,曾慶孝,等.龍眼核的營養成分[J].食品科技,2004(1):93-94.
[4] 陳 曦,韓志群,孔繁華,等.生物質能源的開發與利用[J].化學進展,2007,19(7/8):1091-1097.
[5] 胡理樂,李 亮,李俊生.生物質能源的特點及其環境效應[J].能源與環境,2012(1):47-49.
[6] 馬 君,馬興元,劉 琪.生物質能源的利用與研究進展[J].安徽農業科學,2012,40(4):2202-2206.
[7] 蔣劍春.生物質能源轉化技術與應用(I)[J].生物質化學工程,2007,41(3):59-65.
[8] 張秀媛,袁永俊,何 擴.糖化酶的研究概況[J].食品研究與開發,2006,127(9):163-166.
[9] 謝筆鈞,何 慧. 食品分析[M]. 北京:科學出版社,2009.