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激光复合加工硬脆性材料研究进展综述

机械工程学报 2024年第9期60卷 168-188页

作者：温秋玲杨野黄辉黄国钦胡中伟陈金鸿汪晖吴贤华侨大学制造工程研究院厦门361021 高性能工具全国重点实验室(华侨大学) 厦门361021 华侨大学机电及自动化学院厦门361021

玻璃、半导体、蓝宝石、陶瓷和硬质合金等硬脆性材料被广泛应用于建筑、生物医疗、航空航天、集成电路、新能源、光电显示、轨道交通、海洋等领域。但是其高硬度、大脆性、高耐磨性和耐腐蚀等特性也给它们的加工带来巨大挑战。目前,机... 详细信息

玻璃、半导体、蓝宝石、陶瓷和硬质合金等硬脆性材料被广泛应用于建筑、生物医疗、航空航天、集成电路、新能源、光电显示、轨道交通、海洋等领域。但是其高硬度、大脆性、高耐磨性和耐腐蚀等特性也给它们的加工带来巨大挑战。目前,机械加工、离子束加工、化学蚀刻、激光加工等方式是加工硬脆性材料的主要方法。但是这些加工方式依然存在加工效率和加工质量不可兼得的瓶颈问题。为此,研究人员提出了将激光加工和其他加工方式结合起来的复合加工方法,旨在实现硬脆性材料的高质量和高效率加工。概述了主流的基于激光复合的硬脆材料加工方法,主要包括其他方式辅助激光加工、激光辅助其他方式加工、激光辅助激光加工;重点阐述了这些激光复合加工技术的加工原理、研究现状和加工效果;总结了不同激光复合加工方法的优势、局限性和应用场景,最后对激光复合加工硬脆性材料的未来发展趋势提出了展望。

关键词：激光复合加工硬脆性材料加工效率加工质量微结构

培养温度对长双歧杆菌婴儿亚种B8762分裂周期的影响

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食品与发酵工业 2024年

作者：杨展姚国强刘凯龙张晓源裴启林李民张和平内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室农业农村部奶制品加工重点实验室乳品生物技术与工程重点实验室

双歧杆菌在增殖培养中存在营养充足但增殖受限的情况，因此探究其增殖过程中的分裂周期至关重要。该研究选择长双歧杆菌婴儿亚种B8762为研究对象，采用荧光探针对菌体细胞进行标记，并通过流式细胞术对该菌株在不同温度下的分裂进程及... 详细信息

双歧杆菌在增殖培养中存在营养充足但增殖受限的情况，因此探究其增殖过程中的分裂周期至关重要。该研究选择长双歧杆菌婴儿亚种B8762为研究对象，采用荧光探针对菌体细胞进行标记，并通过流式细胞术对该菌株在不同温度下的分裂进程及膜结构完整性进行了研究。结果表明，在10 μmol/L 荧光染料标记下，菌株表现出良好的生长状况，满足分裂过程的指标测定。此外，在不同培养条件下，各世代细胞群体的分布存在差异，表明菌体分裂过程持续进行，且各世代菌体分裂不同步，高温下“6”世代的群体数量相较于37 ℃上涨了142.31%。菌株的生理状态受到培养温度的影响较大，高温下膜结构完整性损失比例增大了 168.82%。该研究揭示了双歧杆菌增殖分裂过程中的荧光信号变化及菌体细胞活性的差异，为高活性乳酸菌的工业化生产提供了理论指导。

关键词：长双歧杆菌婴儿亚种荧光示踪分裂周期膜完整性菌体形态

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大豆低聚肽对小麦淀粉理化性质的影响

食品工业科技 2024年第12期45卷 85-91页

作者：孟宇行高旭升段翠翠马福敏李丹李晓磊长春大学农产品加工吉林省普通高等学校重点实验室吉林长春130022

为改善小麦粉的品质,提升小麦食品的蛋白质含量,将具有营养价值和生物活性的大豆低聚肽添加到小麦淀粉中,对小麦淀粉糊化特性、流变学特性、热力学特性和结构特性进行研究。结果表明,大豆低聚肽的添加(0%~40%)使复合物的峰值黏度、低谷... 详细信息

为改善小麦粉的品质,提升小麦食品的蛋白质含量,将具有营养价值和生物活性的大豆低聚肽添加到小麦淀粉中,对小麦淀粉糊化特性、流变学特性、热力学特性和结构特性进行研究。结果表明,大豆低聚肽的添加(0%~40%)使复合物的峰值黏度、低谷黏度和终值黏度降低,糊化温度显著升高(P<0.05)。复合物表现为弱凝胶性质,具有假塑性剪切稀化行为。与对照组相比,大豆低聚肽添加量为40%时,复合物的峰值黏度最小,糊化温度最大,分别为396 cp和77.5℃,焓变下降了79.6%,Zeta-电位的绝对值下降了89.6%,粒径增加至924.1 nm。大豆低聚肽增加了复合物氨基酸含量和热稳定性,降低了复合物的凝胶特性,为功能性谷物食品的开发和加工提供了参考。

关键词：大豆低聚肽小麦淀粉糊化特性流变特性热力学特性结构特性

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基于矿物组合滤料的异养同步脱氮除磷

硅酸盐学报 2024年第10期52卷 3106-3114页

作者：王少杭陈天虎周凯周跃飞陈伟哲李雅倩邹雪华刘海波合肥工业大学资源与环境工程学院纳米矿物与污染控制安徽省高等学校重点实验室

异养反硝化深床滤池是目前深度脱氮最常用的方式方法，如何在异养反硝化滤池同一个反应器内实现同步脱氮除磷是非常值得研究探讨的科学问题和现实技术需求。以低品位胶磷矿为主要成分，添加硬石膏、煅烧菱镁矿颗粒作为填料构建异养脱氮... 详细信息

异养反硝化深床滤池是目前深度脱氮最常用的方式方法，如何在异养反硝化滤池同一个反应器内实现同步脱氮除磷是非常值得研究探讨的科学问题和现实技术需求。以低品位胶磷矿为主要成分，添加硬石膏、煅烧菱镁矿颗粒作为填料构建异养脱氮动态柱，进行同步脱氮除磷研究。考察不同矿物组合对脱氮除磷的影响，查证基于低品位胶磷矿的组合滤料同步脱氮除磷可行性。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、微生物群落分析对填料微观结构、新生矿物形貌、矿物与微生物界面关系进行表征，探究脱氮除磷机理。结果表明：低品位胶磷矿及其与硬石膏、煅烧菱镁矿颗粒物组合都可以作为异养脱氮微生物的载体，通过添加有机碳源反硝化脱氮，在水力停留时间不低于1h条件下，出水总氮稳定低于3mg/L，体系高pH值对脱氮效果基本没有影响；低品位胶磷矿+硬石膏+煅烧菱镁矿组合填料具有最好的同步脱氮除磷效果，在水力停留时间1 h条件下出水磷质量浓度稳定低于0.5 mg/L，达到城镇污水处理厂一级A排放标准要求(GB18918—2002)。该组合填料高效除磷作用的机制在于：硬石膏、煅烧菱镁矿分别缓释钙离子和羟基，促进了以低品位胶磷矿中磷灰石为晶种的晶体生长。生物膜的存在对磷灰石生长过程中离子扩散具有隔膜效应，除磷效果显著低于无菌体系。

关键词：胶磷矿菱镁矿硬石膏异养反硝化脱氮除磷

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复合益生菌后生元的功效及有益代谢产物的研究

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食品工业科技 2024年第12期45卷 160-168页

作者：钟智徐维那郭帅路镜达邱景良王记成内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010018

为了研究复合益生菌后生元的功能和作用机制,本研究以副干酪乳酪杆菌ProSci-101和青春双歧杆菌B8589复合发酵的后生元为研究对象,利用代谢组学技术分析了复合益生菌后生元的有益代谢产物。结果显示,复合益生菌后生元的抑菌能力和抗氧化... 详细信息

为了研究复合益生菌后生元的功能和作用机制,本研究以副干酪乳酪杆菌ProSci-101和青春双歧杆菌B8589复合发酵的后生元为研究对象,利用代谢组学技术分析了复合益生菌后生元的有益代谢产物。结果显示,复合益生菌后生元的抑菌能力和抗氧化能力显著(P生物碱、黄酮、有机酸等有益代谢物。研究为复合益生菌后生元的开发及应用提供了理论依据。

关键词：益生菌后生元抑菌抗氧化代谢产物

基于比较基因组学解析两歧双歧杆菌B1628遗传背景及潜在益生基

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食品与发酵工业 2024年

作者：田桂铭周润芝吴琼赵飞燕李伟程于洁内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室

该研究团队前期从健康婴儿粪便分离得到有较好耐酸耐胆盐能力的两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）B1628，其灭活菌体可以缓解炎症性肠病(inflammatory bowel disease， IBD)小鼠结肠炎症性水肿，具有潜在应用价值。该研究基于生... 详细信息

该研究团队前期从健康婴儿粪便分离得到有较好耐酸耐胆盐能力的两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）B1628，其灭活菌体可以缓解炎症性肠病(inflammatory bowel disease， IBD)小鼠结肠炎症性水肿，具有潜在应用价值。该研究基于生物信息学分析探究B. bifidum B1628的遗传背景和潜在益生基因，为其开发应用提供理论指导。对B. bifidum B1628进行Illumina与Oxford Nanopore结合的全基因组测序，结合NCBI Refseq数据库中119株B. bifidum基因组进行比较基因组学分析。B. bifidum B1628基因组仅有1条2 234 414 bp的环状染色体且不含质粒，GC含量为62.4%，包含1 769个蛋白质编码区。120株B. bifidum共包含6 554个泛基因，呈开放型。基于987个核心基因构建系统发育树，120株B. bifidum聚为8个不同的分支，呈地区聚集性，B. bifidum B1628属于分支1，该分支菌株均分离自中国。功能分析发现B. bifidum B1628包含叶酸、色氨酸、乳酸合成基因，耐酸、耐胆盐、氧化应激等与环境压力相关基因以及CRISPR-Cas适应性免疫系统。该研究揭示了B. bifidum B1628全基因组特征，发现多个潜在益生基因，为该菌株开发利用及产业化提供数据参考。

关键词：两歧双歧杆菌比较基因组学遗传背景潜在益生基因

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ω-氨基酸与内酰胺的生物合成研究进展

合成生物学 2024年

作者：刘益宁蒲伟杨金星王钰中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室国家合成生物技术创新中心内江师范学院生命科学学院四川省高等学校特色农业资源研究与利用重点实验室华南理工大学生物科学与工程学院

以可再生碳资源为原料，以工程微生物为核心工具，通过生物制造的方式生产生物基材料等化学品，具有绿色、低碳的优势，已经成为目前研究的热点。ω-氨基酸是氨基和羧基分别位于支链碳链两端的一种非天然氨基酸，其自身环化的产物内酰... 详细信息

以可再生碳资源为原料，以工程微生物为核心工具，通过生物制造的方式生产生物基材料等化学品，具有绿色、低碳的优势，已经成为目前研究的热点。ω-氨基酸是氨基和羧基分别位于支链碳链两端的一种非天然氨基酸，其自身环化的产物内酰胺是合成聚酰胺材料（又名尼龙）的关键单体。聚酰胺材料具有广泛的应用与巨大的市场，目前主要通过石化路线生产，生物合成路线仍处于研究阶段，但是近年来进展迅速。本文系统介绍了ω-氨基酸与内酰胺的生物合成研究进展。为合成生物基聚酰胺材料，研究者设计了ω-氨基酸的人工合成途径，挖掘了可环化ω-氨基酸合成内酰胺的关键酶，通过在微生物底盘细胞中组装合成途径，调控和优化代谢流量，开发内酰胺生物传感器并进行高通量筛选，实现了C4—C6的ω-氨基酸和内酰胺的生物合成。尤其以葡萄糖为原料合成戊内酰胺的产量超过70 g/L，生产强度达到约1 g/L·h，接近可工业化的水平。最后，本文也讨论了目前ω-氨基酸与内酰胺生物合成面临的途径原子经济性低、关键环化酶限速、一碳等非粮原料开发利用不足等挑战。

关键词： ω-氨基酸内酰胺聚酰胺生物基材料生物合成

不同氮源掺杂石墨烯电极材料的制备及电化学性能研究

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化工进展 2024年

作者：郝亚玲李春丽周楠程佳豪王佳瑞霍蓉王德龙杨鹏内蒙古工业大学资源与环境工程学院环境污染控制与修复自治区高等学校重点实验室

全钒液流电池（VRFB）作为一种电化学储能技术，因其资源自主可控、无交叉污染和不易受环境干扰等优点备受关注。优化VRFB的电极材料可以显著提高其能量效率和稳定性。本研究以天冬氨酸、多巴胺、2-氨基吡啶和2-甲基咪唑（2-MI）作为不... 详细信息

全钒液流电池（VRFB）作为一种电化学储能技术，因其资源自主可控、无交叉污染和不易受环境干扰等优点备受关注。优化VRFB的电极材料可以显著提高其能量效率和稳定性。本研究以天冬氨酸、多巴胺、2-氨基吡啶和2-甲基咪唑（2-MI）作为不同结构掺氮剂与石墨烯的衍生物氧化石墨烯（GO）表面的含氧官能团进行键合，采用水热法和冷冻干燥技术制备氮掺杂石墨烯气凝胶（NGA）。通过分析对比不同NGA的微观形貌、缺陷程度、物相组成及电化学性能，探究不同掺氮剂对NGA的氮含量、层间距、缺陷程度及电化学性能的影响。研究结果表明，掺氮剂选用五元杂环结构的2-MI制备NGA具有较高的氮含量（5.16%）、层间距（3.67?）及ID/IG值（1.12），其不仅为V2+/V3+提供了储存场所，并且为V2+/V3+电对提供了更多的活性位点促进了电荷转移和离子传递。将2-MI-NGA涂覆在碳毡（CF）上作为VRFB的负极材料进行单电池充放电测试，在80mA/cm2电流密度下，其过电位仅为CF的10%，有效降低了电池极化，同时2-MI-NGA@CF的放电容量相较CF电池增加了241mAh。在200mA/cm2电流密度下，2-MI-NGA@CF的能量效率相较于CF提高了16.8%并且始终保持在63.5%左右稳定运行。该研究为高性能全钒液流电池电极材料的改性提供了新思路。

关键词：不同结构含氮有机物石墨烯基气凝胶氮掺杂全钒液流电池电化学性能

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等容冷冻技术在食品保存中的研究进展

食品与发酵工业 2024年第2期50卷 335-342页

作者：魏启航张虹虹刘书成夏秋瑜刘阳吉宏武孙钦秀广东海洋大学食品科技学院广东省水产品加工与安全重点实验室广东省海洋食品工程技术研究中心水产品深加工广东普通高等学校重点实验室广东湛江524088 江苏省海洋生物资源与环境重点实验室江苏海洋大学江苏连云港222005

冷冻是抑制食品腐败变质,延长食品保质期的有效手段。但传统冷冻方法易形成大而不规则的冰晶,导致食品品质的劣变。找到合适的冷冻方式抑制冷冻导致的食品品质劣变是食品冷冻行业亟待解决的问题。等容冷冻是一种新兴的冷冻技术,它利用... 详细信息

冷冻是抑制食品腐败变质,延长食品保质期的有效手段。但传统冷冻方法易形成大而不规则的冰晶,导致食品品质的劣变。找到合适的冷冻方式抑制冷冻导致的食品品质劣变是食品冷冻行业亟待解决的问题。等容冷冻是一种新兴的冷冻技术,它利用等容环境中,冰晶的形成增加环境内压,降低液相的凝固点,使得液相处于过冷的环境中,抑制处于液相中的食品中冰晶的出现,降低冰晶生长对食品组织的破坏。该文对等容冷冻的设备、基本原理以及其在食品贮存方面的应用进行了综述,以期为等容冷冻在食品贮存中的应用提供参考。

关键词：等容冷冻设备原理食品保存应用