马铃薯淀粉废水生产微生物絮凝剂菌株筛选及其营养条件优化

研究以开发微生物絮凝剂新产品及探索马铃薯淀粉废水资源化利用途径为目的。以活性污泥为材料,分离到100株菌株,通过液体发酵培养,以发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率为评价指标,初筛到13株絮凝活性较高的菌株;根据菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝活性能力,复筛得到一株高产絮凝物质的酵母菌F5,经26SrDNA鉴定为Candida anglica。再通过单因素试验和正交试验,确定了该菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件。结果表明,当废水pH值5.6,接种量为10%(体积分数),温度28℃,摇床转速为150r/min条件下,废水不灭菌发酵48h,C.anglica菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件为:以1mL/100mL甘油作为外加碳源,0.05g/100mL(NH4)2SO4为氮源,添加0.1g/100mL MgCl2和0.1g/100mL KH2PO4。验证试验表明,在该条件下,发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率达到94.6%,使原废水化学需氧量(COD)去除率达到93.7%,絮凝活性提取物得率为1.36g/L,研究结果可为马铃薯淀粉废水处理及生物再利用提供理论依据和参考。     

电喷雾纳米涂膜工艺优化及其对双孢蘑菇保鲜效果

为了使涂膜技术更有效地应用于果蔬采后保鲜,该文通过电喷雾技术将纳米SiO_2/马铃薯淀粉膜液喷涂在新鲜的双孢蘑菇上,研究了在(4±1)℃贮藏期间双孢蘑菇生理品质的变化,筛选出适于电喷雾涂膜的最佳膜液浓度,且对电喷雾形成涂层的性能(透水率、透O_2率、透CO_2率、水溶性、溶胀度、拉伸强度)和微观结构(scanning electron microscopy,SEM、X-ray diffraction,XRD、fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)进行一定的研究。结果表明,适合双孢蘑菇电喷雾技术纳米涂膜保鲜的最佳膜液0配比为纳米SiO_2质量分数0.4%、马铃薯淀粉质量分数4%、甘油质量分数3%,其透水率、透O_2率、透CO_2率分别为514.35、126.84、778.06 g/(m2×d)、拉伸强度24.50 MPa、水溶性54.76%、溶胀度85.75%。电喷雾因液滴带同种电荷,形成的涂层比较均匀,纳米SiO_2分散性更好,分子间作用力较强,且涂层的性能更优。在贮藏保鲜期间电喷雾处理的双孢蘑菇相对普通喷雾处理组能保持较好(P0.05)的感官品质及生理品质,研究结果为电喷雾技术在食用菌采后保鲜的应用上提供参考。     

产絮凝剂菌种的筛选及其在猪场污水净化中的应用

分离高效絮凝剂产生菌以有效絮凝猪场污水中的悬浮物。通过稀释平板法和筛选培养基及以发酵液对猪场污水的絮凝率为指标复筛,从猪场污水沉淀池污泥中筛选获得一株产絮凝剂的细菌FD-14,并进行16S r DNA鉴定,然后以絮凝效果为标准,采用La(34)正交设计对其培养条件进行优化;采用单因素试验对其碳氮源进行优化。以最优培养条件下菌株的发酵液实际絮凝猪场污水,与化学絮凝剂的絮凝效果进行比较。分离得到一株高效絮凝剂产生菌FD-14,分子生物学鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),其产絮凝剂最适条件为温度33℃,p H值6.6,转速150 r/min,培养时间42 h。菌株FD-14利用淀粉作为其廉价碳源替代发酵培养基的絮凝率为80.80%,与原标准培养基差异不显著(P0.05);对猪场实际应用结果表明,微生物絮凝剂和化学絮凝剂对猪场污水絮凝率分别为79.0%和62.7%,微生物絮凝剂比化学絮凝剂对猪场污水絮凝率高16.3%。解淀粉芽孢杆菌FD-14是生物絮凝剂高效产生菌,其产生的絮凝剂可用于猪场污水悬浮物絮凝。     

浮萍净化氮磷污水生长条件研究

对分布在长江三角洲地区的5个浮萍品种，通过不同环境温度下氮磷模拟污水化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)三因素三水平正交试验，分别确定了5个浮萍品种在氮磷污水中的最佳生长条件，从而为进一步筛选长江三角洲地区高效净化氮磷污水的浮萍优化品种及其氮磷污水净化技术革新提供了基础。     

利用秸秆堆肥过程处理猪场废水的研究

进行了以玉米秆、稻草、麦秆为载体吸收猪场废水的堆肥发酵试验，以探讨利用堆肥过程处理猪场废水的可行性。结果表明：秸秆与猪场废水联合堆肥发酵可以有效地处理利用猪场废水，秸秆吸收利用粪水的吸水比为1∶5.94～1∶6.65。秸秆吸收猪粪水堆肥的温度以及50℃、55℃以上持续时间比吸收猪粪水厌氧消化液的高。玉米秆、稻草堆肥温度以及50℃、55℃以上的持续时间高于麦秆的堆肥。以玉米秆、稻草为载体的堆肥，经历了一个pH下降的酸化过程，然后再上升至8以上；以麦秆为载体的堆肥几乎一直处于酸化过程中。堆肥过程中氮、磷、钾是一个累加的过程。以稻草为载体的堆肥，其钾的含量明显高于其余两种。秸秆吸收猪粪水的堆肥，氮、磷、钾含量高于吸收猪粪水厌氧消化液的堆肥。以猪粪水厌氧消化液或麦秆为原料的堆肥不利于腐殖酸，特别是胡敏酸的形成，而玉米秆+猪粪水、稻草+猪粪水的堆肥有利于胡敏酸的形成。结果证明采用堆肥过程处理利用猪场废水是可行的。     

牛场废水培养肥壮蹄形藻的工艺参数优化

该研究选用肥壮蹄形藻（Kirchneriella obesa）为试验藻种,以秸秆过滤后牛场废水与BG11培养基的混合物为微藻培养液,在前期单因素试验基础上研究废水添加比、光照强度、光照时间和通气量对微藻干重、氨氮去除率、总磷去除率和Chemical Oxygen Demand (COD)去除率的交互影响,通过Central Composite Design (CCD)中心组合试验得到了相应的影响模型。试验结果表明牛场废水培养肥壮蹄形藻的最优工艺条件为：废水添加比例26%、光照强度9 028 lx、光照时间21.5 h、通气量2.0 L/min。该研究采用优化工艺,在14 d的培养周期末期,肥壮蹄形藻的干重达到了1.141g/L,废水中氨氮去除率、总磷去除率和COD去除率分别达到了99.65% 、99.15%、85.83%,响应值指标的预测值和实际值误差均在2%以内。各因素对目标值的交互作用关系为：废水添加比例和光照时间对肥壮蹄形藻干重的交互作用较强,废水添加比例和通气量对肥壮蹄形藻培养液中氨氮去除率、总磷去除率和COD去除率均具有较强的交互作用,而光照强度和光照时间仅对总磷去除率具有较强的交互作用。该研究为牛场废水培养微藻的工业化生产提供了理论参考。     

最佳组合溶磷细菌的筛选及培养条件的优化

试验研究了不同溶磷细菌的组合效应,筛选出最佳组合,并通过单因子试验和正交试验对最佳组合菌株的培养条件进行了优化。结果表明:溶磷细菌最佳组合为拉恩式菌(W2)+假单胞菌1(W3)+假单胞菌2(W4);W2+W3+W4以葡萄糖为碳源、硫酸铵为氮源培养液有效磷含量最大,为609.1 mg/L,比空白增加了18.4倍;正交试验表明W2+W3+W4的最适培养条件为葡萄糖15 g/L,硫酸铵为0.67 g/L,培养液初始p H值7,接菌量1%,经过进一步实验,W2+W3+W4在优化后培养条件下对磷酸三钙的溶解能力为664.29 mg/L,比在普通发酵培养液中的溶磷量显著增加55.19 mg/L(P0.05),为增强溶磷微生物在土壤中的竞争能力和溶磷能力提供理论基础。     

甘薯渣同步糖化发酵生产酒精的工艺优化

为了综合利用甘薯淀粉工业废渣,本研究以甘薯渣为原料发酵生产酒精,并对其同步糖化发酵工艺(SSF)进行优化。研究同步糖化发酵时影响酒精发酵工艺的9个因素,采用Plackett-Burman试验设计筛选出显著因素,并在筛选结果的基础上,用最陡爬坡途径逼近最大响应区域,然后利用响应面分析法确定其最佳参数。结果表明,影响酒精发酵工艺的显著因素为糖化酶、接种量和发酵温度。酒精发酵优化最佳参数为:α-淀粉酶8U/g,液化时间1.5h,液化温度90℃,硫酸铵质量分数0.15g/100g,pH值4,发酵时间36h,糖化酶151U/g,接种量0.3%,发酵温度36℃。在此条件下,验证试验得到的酒精体积分数达到17.15%,接近理论预测值16.95%。优化后的工艺可为甘薯渣同步糖化发酵生产酒精提供技术参考。     

基于负压抽滤的畜禽养殖污水过滤试验

降低畜禽养殖污水处理成本是促进养殖业健康发展的重要因素,介质过滤能截留污水中的悬浮性固体,是养殖污水预处理的有效途径之一。其中,以作物秸秆为滤料的自然过滤装置结构简单、能耗低,能有效去除养殖污水中的固体污染物,但仍存在易堵塞、过滤速度慢、秸秆利用率低等问题。对此,该研究提出负压抽滤方案并进行了相关试验:首先通过单因素试验确定了各试验参数的边界条件,再利用二次回归组合试验,优化了负压抽滤的运行参数,试验结果表明当滤层厚度、压实密度、过滤压差分别为10 cm、130 kg/m³、30 kPa时综合过滤效果最佳,此时总固体(total solid,TS)、挥发性固体(volatile solid,VS)、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、氨氮(NH₄⁺-N)的去除率分别为40.47%、45.07%、13.56%、11.75%;自然过滤和负压抽滤的对比试验表明,相同滤层条件负压抽滤的污水处理量是自然过滤的4倍,而用时仅占自然过滤的1/5,负压抽滤能有效提高过滤速率和秸秆利用率。最后利用厌氧发酵试...     

CeO2/Al2O3催化剂的制备表征及在污水处理中的应用

为了提高臭氧催化氧化污水深度处理的效率,分别利用CeO_2和Al_2O_3作为活性组分和载体制备掺杂型CeO_2/Al_2O_3催化剂,通过X-射线衍射、透射电镜、N2吸附脱附曲线、X射线光电子能谱等方法对催化剂性能进行表征,考察CeO_2/Al_2O_3催化活性的变化,分析催化臭氧化去除有机物的作用机制。结果表明,制备的掺杂型CeO_2/Al_2O_3催化剂具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到125 m2/g、0.242 2 cm3/g和7.777 8 nm。催化剂的活性组分主要为高度结晶化立方萤石结构的CeO_2,煅烧并未改变CeO_2的结构晶型。当进水化学需氧量(Chemical oxygen demand)为70~80 mg/L,催化剂用量为110 g/L,臭氧浓度为18 g/m3,p H值为7.8时,COD去除率最高42.8%。较高的催化效率归功于活性物质CeO_2中同时具有Ce3+和Ce4+,加速了臭氧生成更多的强氧化性?OH,催化剂的多孔结构为有机物的降解提供了充足的反应空间。催化剂使用寿命长,当催化剂重复使用5次后,COD去除率仍保持40%以上。     

一株产邻苯二酚假单胞菌的筛选及其发酵条件的优化

从土壤中筛选到44株产邻苯二酚的菌株．其中X16菌株转化苯甲酸钠产生邻苯二酚的活性最高，根据其形态特征观察、16SrDNA序列同源性比较．初步鉴定为假单胞菌（Psudomonas sp．）。经过发酵条件优化后，发现该菌最适发酵的碳氮源分别为苯甲酸钠6g／L和聚蛋白胨2g／L；最适温度为32℃；最适pH为6.7；最适发酵时间为22h。在上述发酵条件下，该菌产邻苯二酚的能力达到1mg／mL，比条件优化前提高了25％o。     

薄层营养液膜技术(NFT)水培多年生黑麦草对不同富氮废水的净化效果

采用薄层营养液膜技术(NFT)培育多年生黑麦草(Lolium perenne L),以草带为植物滤器净化5种不同配置的富氮废水,废水10 d更换一次.试验结果表明在短期内(2d),TAN、NO-2-N和NO-3-N的去除量均在本身高水平而其他成分低水平的试验组达到最高,4组非离子氨UIA的净化率均高于99%.所有废水的pH值在2 d后均被控制在6.5～8.0.以上述3种氮90%的净化率为目标,废水G3(初始浓度为TAN:40 mg·L-1,NO-2-N:40 mg·L,NO-3-N:10 mg·L-1)和CK(仅在26.77 L自来水中加入18.36 g四水硝酸钙)需2d,废水G4(TAN:40 mg·L-1,NO-2-N:4 mg·L-1,NO-3-N:10 mg·L-1)需4 d,废水G1(TAN:140 mg·L-1,NO-2-N:40 mg·L-1,NO-3-N:80 mg·L-1)、废水G2(TAN:140mg·L-1,NO-2-N:40 mg·L-1,NO-3-N:10 mg·L-1)仅TAN和NO-2-N在6 d内完成.试验结束时G3草净增长最高(169.3 mm),并获得最大干草产量0.205 kg·m-2,G4获得最大鲜草产量1.48 kg·m-2.     

以马铃薯为辅料的黄酒发酵条件优化

采用响应面方法对以马铃薯为辅料的黄酒发酵条件进行了优化。通过单因素试验、正交试验及中心组合试验优化得到以马铃薯为辅料酿造黄酒的最佳发酵条件为：酵母添加量0.114%(原料量的0.114%)、主发酵温度28℃、麦曲添加量14.0%(原料量的14.0%)、料水比1∶0.7、每100 g原料添加425μL糖化酶、发酵初始pH值4.0。在优化得到的发酵条件下酿造得到的以马铃薯为辅料的成品黄酒，其酒精度、酸度、色、香、味等各项理化指标和感官指标均符合国家黄酒标准GB/T 13662-2000，成品酒的感官品质得到了改善，且所含游离氨基酸含量为7063.4 mg/L，是普通黄酒游离氨基酸含量的1.2～2.5倍。     

产植酸酶菌株的筛选及其产酶条件研究

本研究筛选出1株稳定的产植酸酶菌株,初步鉴定为黑曲霉,命名为Aspergullus,niger FZ41。摸索了液体发酵产酶的最佳条件,获得其最适发酵培养基（w／w）：可溶性淀粉4％,NH4NO3 0．08％,KCl 0．05％,MgSO4·7H2O 0．05％,FeSO4·7H2O 0．003％,MnSO4·7H2O 0．003％,水1L。培养基起始pH值6．0,种龄为36h,接种量为5％,装液量为50／500mL,在30℃、220r·min^-1下培养84h,酶活可达219U·mL^-1。     

低温等离子体制备CEO-SBA-15/马铃薯淀粉膜性能优化及结构表征

为提高CEO-SBA-15在马铃薯淀粉膜中的分散性以增强复合膜的物理性能,通过低温等离子体处理制备改性的CEO-SBA-15/马铃薯淀粉膜,以等离子体处理时间,马铃薯淀粉、甘油、CEO-SBA-15用量为考察因素,对复合膜的性能进行正交试验优化,对其进行微观结构表征,以及对复合膜进行物理、透气以及光学试验。结果表明,等离子体处理使CEO-SBA-15较均匀地分散在马铃薯淀粉膜中,且适合等离子体合成复合膜的最佳因素配比为等离子体处理马铃薯淀粉溶液时间6 min,马铃薯淀粉用量5 g/100 mL、甘油用量1.5 g/100 mL、CEO-SBA-15用量0.5 g/100 mL。X-射线衍射光谱与傅里叶变换红外光谱分析证实等离子体处理淀粉改性使CEO-SBA-15与马铃薯淀粉分子间形成较强的氢键;紫外光谱分析表明等离子体处理的复合膜具有较好的抗紫外光作用以及较好的透光率。此外,等离子体合成的复合膜包装物理性能得到增强,其透氧率、透水率、溶胀度较未改性处理的复合膜分别降低了4.32g/(m2•h)、4.48 g/(m2•h)、79.15%,拉伸强度提高了2.9 MPa,可较好地保护食品内容物不受外界因素干扰以及机械损伤。     

自搅拌厌氧折流板反应器连续处理猪场废水的效果

该研究以猪场废水为处理对象,采用自搅拌厌氧折流板反应器（self-agitation anaerobic baffled reactor,SaABR）开展200 d的连续中温厌氧消化试验,考察在水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）3、2、1和0.5 d梯度缩短的过程中,SaABR截留微生物的效果以及反应器的产气性能、稳定性和污泥比产甲烷活性（specific methanogenic activity,SMA）。同时,该研究还开展了全混式反应器（completely stirred tank reactor,CSTR）78 d的连续对比试验。试验发现,SaABR具有良好的截留微生物的作用,在HRT 3 d时SaABR第1至第4取样口污泥挥发性固体（volatile solid,VS）浓度分别为10.2、4.1、44.2和2.5 g/L,而CSTR污泥VS质量浓度仅为2.6 g/L。较高的微生物量显著提高了有机物的降解率并降低了出水的有机酸浓度。随着HRT的缩短,SaABR的降解率也呈现下降。在HRT 1 d时,SaABR的单位VS产甲烷率为0.43 L/g,即使在HRT 缩短到0.5 d时,仍然可实现稳定的发酵产气（单位VS产甲烷率为0.24 L/g）,而CSTR反应器由于微生物洗出不能在HRT 1 d时连续产气。该研究的结果显示,SaABR反应器所具有截留微生物的良好特性,为养殖粪水的处理提供参考。     

大米抗性淀粉制备工艺优化及特性分析

宜糖米是新型高直链淀粉的大米品种,具有开发高抗性淀粉（resistant starch,RS）产品的潜力。该文采用响应面分析优化压热法制备宜糖米 RS 条件,通过碘吸收曲线、红外光谱、平均聚合度、扫描电镜、性质检测分析形成机理。结果表明：最佳制备条件为淀粉质量分数31%、pH值5.8、压热时间50 min（压强0.1 MPa）、冷藏时间15 h,此时RS得率达到20.1%。特性分析表明,宜糖米RS主要是以短直链淀粉为主体,分子量分布比较集中,淀粉颗粒表面为多孔状的结构,使得持水力高于其他常见RS和膳食纤维。研究结果为RS的研究提供技术方法的参考,同时促进宜糖米资源的深度开发利用。     

用电子鼻区分霉变燕麦及其传感器阵列优化

应用电子鼻对燕麦（Avena sativa L）霉变程度进行区分,为了提高区分准确度,对电子鼻传感器阵列进行了优化的研究。每天随机选择10个燕麦样品进行电子鼻检测,试验连续进行5 d,将检测数据耦合入非线性双稳态随机共振系统,以外部Gaussian白噪声激励系统产生共振,选择输出信噪比特征值进行主成分分析,初期试验主成分1和主成分2贡献率之和为96.43%,且相同霉变程度样品离散度较大,不同霉变程度样品之间距离较近。为了提高电子鼻对霉变燕麦样品区分效果,进行了电子鼻传感器负荷加载分析,优化选择了传感器阵列,优化后主成分1和主成分2贡献率之和为99.31%,相同霉变程度燕麦样品的聚合度更高,使不同霉变程度燕麦样品之间的区分更加明显,为进一步的定量化检测奠定了基础。     

规模猪场污水多级处理系统中重金属总量及其形态变化特征

为探明畜禽养殖场污水处理过程中重金属总量及其形态变化特征,以苏南地区一规模猪场的污水处理工程为研究对象,系统分析了夏、冬两季各处理环节(厌氧消化、多级沉淀、水生植物处理)出水中Cu,Zn,As,Pb,Cr浓度变化。结果表明:夏季污水中Cu,Zn,As,Pb,Cr总体积浓度分别为4 024.9,6 656.0,22.9,193.8,319.6μg/L,冬季分别为6 490.3,1 1687.9,89.3,152.0,351.7μg/L。除夏季总As外,其他均高于国家农田灌溉水质标准。经多级沉淀和水生植物处理后,出水中各重金属总量显著降低(P0.05),均符合国家农田灌溉水质标准。夏季Cu,Zn,As,Pb,Cr的去除率分别达99.5%,99.2%,62.2%,88.7%,91.6%,冬季分别达99.8%,99.0%,91.0%,90.1%,87.9%。溶解态重金属含量变化复杂,总体上看,多级沉淀联合水生植物处理对污水中溶解态重金属有降低的作用,但夏季效果低于冬季。除夏季总As外,污水中其他重金属总量及其溶解态含量变化与p H值呈负相关,所有重金属总量与溶解态含量均与EC呈正相关。采用厌氧消化-多级沉淀-水生植物联合处理技术可有效降低猪场污水中重金属总量及其溶解态含量,提高养殖污水农田利用的安全性。