2020年35卷第6期
2020, 35(6): 1-8.
doi: 10.12187/2020.06.001
摘要:
采用无痕等位基因置换方法，将枯草芽孢杆菌基因组上的甘油激酶编码基因glpK第270位氨基酸残基M突变为I，构建了突变工程菌株枯草芽孢杆菌M270I，并分析了该突变菌株的生长特性.结果表明：对甘油激酶编码基因glpK进行定点突变可有效提升枯草芽孢杆菌对甘油的利用水平，与出发菌株枯草芽孢杆菌168 Δupp相比，突变菌株枯草芽孢杆菌M270I在M9甘油基本盐液体培养基中的比生长速率提升了11%，延滞期缩短了2~4 h，最大菌体生物量提升了16%.
采用无痕等位基因置换方法，将枯草芽孢杆菌基因组上的甘油激酶编码基因glpK第270位氨基酸残基M突变为I，构建了突变工程菌株枯草芽孢杆菌M270I，并分析了该突变菌株的生长特性.结果表明：对甘油激酶编码基因glpK进行定点突变可有效提升枯草芽孢杆菌对甘油的利用水平，与出发菌株枯草芽孢杆菌168 Δupp相比，突变菌株枯草芽孢杆菌M270I在M9甘油基本盐液体培养基中的比生长速率提升了11%，延滞期缩短了2~4 h，最大菌体生物量提升了16%.
2020, 35(6): 9-15.
doi: 10.12187/2020.06.002
摘要:
以海藻渣为原料，采用酸提法提取岩藻聚糖硫酸酯，通过单因素试验和正交试验优化提取工艺条件，并结合Dische比色法筛选最优的乙醇沉淀体积分数，以实现岩藻聚糖硫酸酯粗品的纯化.结果表明：采用酸提法提取海藻渣中岩藻聚糖硫酸酯的最佳工艺条件为HCl浓度0.25 mol/L，提取温度50℃，提取时间2 h，料液比1：10，在此条件下，岩藻聚糖硫酸酯粗品的提取率为1.89%；结合Dische比色法筛选出最优的乙醇沉淀体积分数为70%，此时岩藻聚糖硫酸酯的质量浓度达到最大值，为3.12 μg/mL.
以海藻渣为原料，采用酸提法提取岩藻聚糖硫酸酯，通过单因素试验和正交试验优化提取工艺条件，并结合Dische比色法筛选最优的乙醇沉淀体积分数，以实现岩藻聚糖硫酸酯粗品的纯化.结果表明：采用酸提法提取海藻渣中岩藻聚糖硫酸酯的最佳工艺条件为HCl浓度0.25 mol/L，提取温度50℃，提取时间2 h，料液比1：10，在此条件下，岩藻聚糖硫酸酯粗品的提取率为1.89%；结合Dische比色法筛选出最优的乙醇沉淀体积分数为70%，此时岩藻聚糖硫酸酯的质量浓度达到最大值，为3.12 μg/mL.
2020, 35(6): 16-26.
doi: 10.12187/2020.06.003
摘要:
在简述分子印迹技术、光子晶体技术和分子印迹光子晶体技术的基础上，对分子印迹光子晶体技术在食品有毒有害物质（兽药残留、农药残留、生物毒素、内分泌干扰物、非法添加物）和营养物质检测中的相关应用研究进行综述.指出：分子印迹光子晶体技术结合了分子印迹技术对目标物的高选择性和光子晶体独特的光学性质，作为新型光学传感器适用于食品检测领域；与传统的食品检测方法相比，分子印迹光子晶体技术在保证检测准确性的前提下极大地提高了可视化检测程度和检测效率，缩短了检测时间，更有利于现场检测的发展；然而，分子印迹光子晶体技术也存在合成过程较复杂、需要使用大量有机试剂、检测范围较窄、重复性较差等缺点.未来可就开发环境友好的绿色制备方法、增强光子晶体的稳定性和可控性、降低分子印迹光子晶体的非特异性吸附、开发适用于同时检测多种目标物的高通量检测方法、拓展在微生物检测领域的应用等方面作进一步研究，以优化和发展分子印迹光子晶体技术.
在简述分子印迹技术、光子晶体技术和分子印迹光子晶体技术的基础上，对分子印迹光子晶体技术在食品有毒有害物质（兽药残留、农药残留、生物毒素、内分泌干扰物、非法添加物）和营养物质检测中的相关应用研究进行综述.指出：分子印迹光子晶体技术结合了分子印迹技术对目标物的高选择性和光子晶体独特的光学性质，作为新型光学传感器适用于食品检测领域；与传统的食品检测方法相比，分子印迹光子晶体技术在保证检测准确性的前提下极大地提高了可视化检测程度和检测效率，缩短了检测时间，更有利于现场检测的发展；然而，分子印迹光子晶体技术也存在合成过程较复杂、需要使用大量有机试剂、检测范围较窄、重复性较差等缺点.未来可就开发环境友好的绿色制备方法、增强光子晶体的稳定性和可控性、降低分子印迹光子晶体的非特异性吸附、开发适用于同时检测多种目标物的高通量检测方法、拓展在微生物检测领域的应用等方面作进一步研究，以优化和发展分子印迹光子晶体技术.
2020, 35(6): 27-34.
doi: 10.12187/2020.06.004
摘要:
以河南产烟梗为研究对象，通过化学成分分析、红外光谱分析和结晶度分析对其进行结构表征，利用热重分析法研究烟梗的热解特性，并计算其热解动力学参数.结果表明：烟梗中纤维素、半纤维素、木质素和果胶质量分数分别为28.15%、20.01%、5.67%和5.32%，含有典型的生物质成分；烟梗具有木质纤维素特征结构基团；烟梗中纤维素的结晶度为25.37%，更易发生热解反应；烟梗热解过程中，纤维素、半纤维素和木质素的热解失重率分别为18.83%、17.89%和15.06%，对应的热解反应活化能分别为31.72 kJ/mol、27.82 kJ/mol和58.99 kJ/mol，其中纤维素和半纤维素热解过程符合一级化学反应，木质素热解过程符合三级化学反应.
以河南产烟梗为研究对象，通过化学成分分析、红外光谱分析和结晶度分析对其进行结构表征，利用热重分析法研究烟梗的热解特性，并计算其热解动力学参数.结果表明：烟梗中纤维素、半纤维素、木质素和果胶质量分数分别为28.15%、20.01%、5.67%和5.32%，含有典型的生物质成分；烟梗具有木质纤维素特征结构基团；烟梗中纤维素的结晶度为25.37%，更易发生热解反应；烟梗热解过程中，纤维素、半纤维素和木质素的热解失重率分别为18.83%、17.89%和15.06%，对应的热解反应活化能分别为31.72 kJ/mol、27.82 kJ/mol和58.99 kJ/mol，其中纤维素和半纤维素热解过程符合一级化学反应，木质素热解过程符合三级化学反应.
2020, 35(6): 35-40.
doi: 10.12187/2020.06.005
摘要:
以烟梗为原料，通过强化微生物固态厌氧发酵方式，研究不同微生物（乳酸菌RG、乳酸菌MSA、乳酸菌FL、芽孢杆菌KC、芽孢杆菌ND、芽孢杆菌JD）对烟梗pH值和细胞壁组分（果胶、纤维素、半纤维素和木质素）的影响.结果表明：固态厌氧发酵可不同程度地降低烟梗pH值，其中，乳酸菌发酵烟梗的pH值由6.05降至4.50~4.60之间；发酵4 d后，乳酸菌RG对果胶的降解效果最明显，果胶降解率可达87.75%；乳酸菌MAS对纤维素的降解效果最明显，纤维素质量分数由20.83%降至15.90%；芽孢杆菌JD有较好的分解木质素和半纤维素作用，木质素和半纤维素质量分数分别由10.91%和10.66%降至5.55%和7.40%.
以烟梗为原料，通过强化微生物固态厌氧发酵方式，研究不同微生物（乳酸菌RG、乳酸菌MSA、乳酸菌FL、芽孢杆菌KC、芽孢杆菌ND、芽孢杆菌JD）对烟梗pH值和细胞壁组分（果胶、纤维素、半纤维素和木质素）的影响.结果表明：固态厌氧发酵可不同程度地降低烟梗pH值，其中，乳酸菌发酵烟梗的pH值由6.05降至4.50~4.60之间；发酵4 d后，乳酸菌RG对果胶的降解效果最明显，果胶降解率可达87.75%；乳酸菌MAS对纤维素的降解效果最明显，纤维素质量分数由20.83%降至15.90%；芽孢杆菌JD有较好的分解木质素和半纤维素作用，木质素和半纤维素质量分数分别由10.91%和10.66%降至5.55%和7.40%.
2020, 35(6): 41-49.
doi: 10.12187/2020.06.006
摘要:
通过对国内细支卷烟加工工艺和加工装备的研究文献进行梳理，指出：对细支卷烟加工工艺的研究主要集中在制丝过程中切丝、制梗丝等局部工艺，缺乏对卷烟加工过程中打叶复烤、制丝和卷接包工艺三大环节进行深入和系统的研究，难以支撑细支卷烟的加工工艺体系；细支卷烟加工装备主要为经过细支化改造的现有常规卷烟卷接包加工装备，仅能满足细支卷烟加工工艺的基本要求，在适应细支卷烟加工工艺优化设计、提升细支卷烟加工质量等方面需要开展系统研究.今后应树立打叶复烤、制丝和卷接包三大环节有机结合的“大工艺”理念，重点从加工工艺关键技术、典型问题装备研发、质量管控关键技术等方面开展系统研究，建立细支卷烟加工工艺与装备关键技术和质量评价指标体系，以全面系统地提升细支卷烟加工工艺水平，实现细支卷烟的高质量发展.
通过对国内细支卷烟加工工艺和加工装备的研究文献进行梳理，指出：对细支卷烟加工工艺的研究主要集中在制丝过程中切丝、制梗丝等局部工艺，缺乏对卷烟加工过程中打叶复烤、制丝和卷接包工艺三大环节进行深入和系统的研究，难以支撑细支卷烟的加工工艺体系；细支卷烟加工装备主要为经过细支化改造的现有常规卷烟卷接包加工装备，仅能满足细支卷烟加工工艺的基本要求，在适应细支卷烟加工工艺优化设计、提升细支卷烟加工质量等方面需要开展系统研究.今后应树立打叶复烤、制丝和卷接包三大环节有机结合的“大工艺”理念，重点从加工工艺关键技术、典型问题装备研发、质量管控关键技术等方面开展系统研究，建立细支卷烟加工工艺与装备关键技术和质量评价指标体系，以全面系统地提升细支卷烟加工工艺水平，实现细支卷烟的高质量发展.
2020, 35(6): 50-59.
doi: 10.12187/2020.06.007
摘要:
以天然高分子明胶、甲基丙烯酸（MAA）为原料，以过硫酸铵（APS）为引发剂，通过自由基聚合法制备了明胶/聚甲基丙烯酸（明胶/PMAA）复合水凝胶，并研究了不同组分质量比对该复合水凝胶导电性能、流变性能、力学性能等的影响.结果表明：随着MAA用量的增加，复合水凝胶的电导率可增至6.52×10-3 S/cm，且其电导率随其形变不同而发生变化，具有良好的机械应变响应能力；当m（明胶）：m（MAA）=12：10时，复合水凝胶G12PA10的流变性能和力学性能最好，其储能模量G'约为18.0 kPa，拉伸强度为77.3 kPa，断裂伸长率为340%，压缩模量为2.37 MPa；随着MAA用量的增大，明胶/PMAA复合水凝胶在去离子水中的溶胀平衡时间、溶胀平衡率变化趋势与在PBS缓冲液中基本一致，但当MAA用量较低时，明胶/PMAA复合水凝胶在PBS缓冲液中的溶胀平衡率略有增大.
以天然高分子明胶、甲基丙烯酸（MAA）为原料，以过硫酸铵（APS）为引发剂，通过自由基聚合法制备了明胶/聚甲基丙烯酸（明胶/PMAA）复合水凝胶，并研究了不同组分质量比对该复合水凝胶导电性能、流变性能、力学性能等的影响.结果表明：随着MAA用量的增加，复合水凝胶的电导率可增至6.52×10-3 S/cm，且其电导率随其形变不同而发生变化，具有良好的机械应变响应能力；当m（明胶）：m（MAA）=12：10时，复合水凝胶G12PA10的流变性能和力学性能最好，其储能模量G'约为18.0 kPa，拉伸强度为77.3 kPa，断裂伸长率为340%，压缩模量为2.37 MPa；随着MAA用量的增大，明胶/PMAA复合水凝胶在去离子水中的溶胀平衡时间、溶胀平衡率变化趋势与在PBS缓冲液中基本一致，但当MAA用量较低时，明胶/PMAA复合水凝胶在PBS缓冲液中的溶胀平衡率略有增大.
2020, 35(6): 60-67.
doi: 10.12187/2020.06.008
摘要:
以再生聚丙烯（RPP）和乙烯-辛烯共聚物（POE）为主要原料，采用熔融共混的加工方法制备了RPP/POE复合体系，并研究了其力学性能、热性能及界面相容剂对其力学性能的影响.结果表明：随着POE添加量的增大，复合体系的拉伸强度和冲击强度均呈先增大后减小的趋势，而断裂伸长率呈先增大后平稳的趋势，弯曲强度则逐渐减小；当POE添加量为5%时，复合体系的拉伸强度达到最大值，为16.7 MPa，当POE添加量为20%时，复合体系的断裂伸长率达到400%，冲击强度是RPP的5倍多，弯曲强度则下降至RPP的50%.复合体系的维卡软化点温度低于RPP，且整体随POE添加量的增大呈降低的趋势，POE对RPP的结晶结构影响较小，同时会对RPP的结晶过程产生阻碍作用.与PP-g-MAH相比，POE-g-MAH更适合用于改善RPP/POE复合体系的强度和韧性.
以再生聚丙烯（RPP）和乙烯-辛烯共聚物（POE）为主要原料，采用熔融共混的加工方法制备了RPP/POE复合体系，并研究了其力学性能、热性能及界面相容剂对其力学性能的影响.结果表明：随着POE添加量的增大，复合体系的拉伸强度和冲击强度均呈先增大后减小的趋势，而断裂伸长率呈先增大后平稳的趋势，弯曲强度则逐渐减小；当POE添加量为5%时，复合体系的拉伸强度达到最大值，为16.7 MPa，当POE添加量为20%时，复合体系的断裂伸长率达到400%，冲击强度是RPP的5倍多，弯曲强度则下降至RPP的50%.复合体系的维卡软化点温度低于RPP，且整体随POE添加量的增大呈降低的趋势，POE对RPP的结晶结构影响较小，同时会对RPP的结晶过程产生阻碍作用.与PP-g-MAH相比，POE-g-MAH更适合用于改善RPP/POE复合体系的强度和韧性.
2020, 35(6): 68-83.
doi: 10.12187/2020.06.009
摘要:
通过对精密铸造及定向凝固TiAl合金与型壳材料界面反应的研究现状进行综述，指出石墨型壳、高熔点金属型壳、氧化物型壳、锆酸盐型壳与熔融TiAl合金之间的反应机理及相互作用程度：石墨型壳界面反应程度较剧烈，C污染严重；高熔点金属型壳制备成本较高，实际使用中对环境条件要求苛刻；氧化物型壳材料来源广泛，相对成本较低，对比常用的CaO、Al2O3、ZrO2型壳，Y2O3型壳与熔融TiAl合金界面反应程度最微弱；锆酸盐型壳界面反应程度较微弱，展现出相当大的应用潜力.未来应重点研究氧化物型壳和锆酸盐型壳在铸造TiAl合金领域的应用，可侧重于改良型壳材料的内部构造、开发更为稳定的粘接剂材料等方面.
通过对精密铸造及定向凝固TiAl合金与型壳材料界面反应的研究现状进行综述，指出石墨型壳、高熔点金属型壳、氧化物型壳、锆酸盐型壳与熔融TiAl合金之间的反应机理及相互作用程度：石墨型壳界面反应程度较剧烈，C污染严重；高熔点金属型壳制备成本较高，实际使用中对环境条件要求苛刻；氧化物型壳材料来源广泛，相对成本较低，对比常用的CaO、Al2O3、ZrO2型壳，Y2O3型壳与熔融TiAl合金界面反应程度最微弱；锆酸盐型壳界面反应程度较微弱，展现出相当大的应用潜力.未来应重点研究氧化物型壳和锆酸盐型壳在铸造TiAl合金领域的应用，可侧重于改良型壳材料的内部构造、开发更为稳定的粘接剂材料等方面.
2020, 35(6): 84-92.
doi: 10.12187/2020.06.010
摘要:
针对车间生产中不确定扰动因素影响调度方案实时执行的问题，提出了一种不确定扰动下带有缓冲区的作业车间调度方案，将仿真技术与智能优化算法相结合处理生产车间系统中的扰动性因素.该方案采用服从正态分布的随机变量描述不确定加工时间，使用服从均匀分布的区间数方法描述平均故障间隔时间和平均修复时间，通过改变严重堵塞设备前缓冲区参数的大小来影响最大完工时间；基于Plant Simulation软件构建作业车间生产的不确定调度仿真模型，并利用遗传算法对该模型进行求解.实例仿真结果表明，通过调整缓冲区时间参数可获得最优的适应度值，验证了本文方案能够有效降低不确定加工时间和随机机器故障对车间生产调度的影响.
针对车间生产中不确定扰动因素影响调度方案实时执行的问题，提出了一种不确定扰动下带有缓冲区的作业车间调度方案，将仿真技术与智能优化算法相结合处理生产车间系统中的扰动性因素.该方案采用服从正态分布的随机变量描述不确定加工时间，使用服从均匀分布的区间数方法描述平均故障间隔时间和平均修复时间，通过改变严重堵塞设备前缓冲区参数的大小来影响最大完工时间；基于Plant Simulation软件构建作业车间生产的不确定调度仿真模型，并利用遗传算法对该模型进行求解.实例仿真结果表明，通过调整缓冲区时间参数可获得最优的适应度值，验证了本文方案能够有效降低不确定加工时间和随机机器故障对车间生产调度的影响.
2020, 35(6): 93-99.
doi: 10.12187/2020.06.011
摘要:
针对作业车间低碳调度问题，提出了基于遗传变邻域混合算法的多目标柔性作业车间低碳调度模型.该模型在核算机械加工系统碳排放量时，综合考虑了由机器消耗能源直接产生的碳排放和处理废弃物间接产生的碳排放，建立了完工时间、机器总负载和碳排放量的目标函数，并采用多目标加权法对目标函数进行加权求和，最后利用遗传变邻域混合算法对调度模型进行求解.仿真结果表明，本文模型可以在保证完工时间和设备利用率均衡的前提下，减少生产过程中的碳排放量，验证了该模型的可行性和有效性.
针对作业车间低碳调度问题，提出了基于遗传变邻域混合算法的多目标柔性作业车间低碳调度模型.该模型在核算机械加工系统碳排放量时，综合考虑了由机器消耗能源直接产生的碳排放和处理废弃物间接产生的碳排放，建立了完工时间、机器总负载和碳排放量的目标函数，并采用多目标加权法对目标函数进行加权求和，最后利用遗传变邻域混合算法对调度模型进行求解.仿真结果表明，本文模型可以在保证完工时间和设备利用率均衡的前提下，减少生产过程中的碳排放量，验证了该模型的可行性和有效性.
2020, 35(6): 100-104,108.
doi: 10.12187/2020.06.012
摘要:
通过对建立的单摆微分系统进行降阶处理，获得了单摆多混沌系统降阶同步的充分条件，研究表明，在合适的控制器下分数阶单摆多混沌系统是降阶同步的，数值仿真结果进一步验证了该降阶方法的有效性.
通过对建立的单摆微分系统进行降阶处理，获得了单摆多混沌系统降阶同步的充分条件，研究表明，在合适的控制器下分数阶单摆多混沌系统是降阶同步的，数值仿真结果进一步验证了该降阶方法的有效性.
2020, 35(6): 105-108.
doi: 10.12187/2020.06.013
摘要:
利用正规矩阵、共轭转置矩阵、矩阵的奇异值分解等概念和理论，发现了满足条件A*=-A3的矩阵A是可以对角化的，也获得了该矩阵的可能特征值分布、公式（A⊗B）*=（A⊗B）3、奇异值分解式和公式成立的充要条件.
利用正规矩阵、共轭转置矩阵、矩阵的奇异值分解等概念和理论，发现了满足条件A*=-A3的矩阵A是可以对角化的，也获得了该矩阵的可能特征值分布、公式（A⊗B）*=（A⊗B）3、奇异值分解式和公式成立的充要条件.
