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項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)通過(guò)深入解析生物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)，提出了一種利用生物質(zhì)天然納米結(jié)構(gòu)的全新的生物質(zhì)表面納米化策略，基于這種策略構(gòu)筑了一種可持續(xù)新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質(zhì)中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯(lián)從而構(gòu)筑無(wú)需任何粘合劑的高性能人造木材。運(yùn)用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學(xué)強(qiáng)度，且超越了實(shí)木材和傳統(tǒng)人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實(shí)木材料的稀缺性，大大拓寬了這類(lèi)木質(zhì)材料的應(yīng)用范圍。另外，其還表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級(jí)木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過(guò)離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結(jié)合在一起，微米級(jí)的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網(wǎng)絡(luò)緊密地結(jié)合一起形成高強(qiáng)度的致密結(jié)構(gòu)，而無(wú)需添加任何粘結(jié)劑。這種結(jié)構(gòu)特征帶來(lái)了高達(dá)170 MPa的各向同性抗彎強(qiáng)度和約10 GPa的彎曲模量，遠(yuǎn)超天然實(shí)木的力學(xué)強(qiáng)度。此外，新型人造木材還顯示出優(yōu)異的斷裂韌性，極限抗壓強(qiáng)度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環(huán)保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結(jié)劑，還具有遠(yuǎn)超樹(shù)脂基材料和傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能，因此具有非常廣泛的應(yīng)用前景。 此外，這種由納米纖維構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)也為制備木基納米復(fù)合材料提供了一種新途徑。通過(guò)將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可以獲得導(dǎo)電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)，因此其具有比傳統(tǒng)聚合物/碳納米管復(fù)合材料更好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和更高電導(dǎo)率。基于這種智能人造木材的高導(dǎo)電性，它可以實(shí)現(xiàn)傳感、自發(fā)熱以及電磁屏蔽等多種應(yīng)用。這種智能人造木材表現(xiàn)出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過(guò)90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節(jié)五號(hào)電池的電壓）實(shí)現(xiàn)自發(fā)熱，可在5分鐘內(nèi)升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發(fā)熱木材可有效地確保自加熱設(shè)備的安全性，同時(shí)減少能耗。 這項(xiàng)研究提出了一種生物質(zhì)顆粒表面納米化方法和策略，可用于構(gòu)筑全生物質(zhì)，不含任何粘結(jié)劑，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可復(fù)合的新型人造木材。同時(shí)，這種全新的生物質(zhì)表面納米化策略也可以擴(kuò)展到其他生物質(zhì)（例如，樹(shù)葉、稻草和秸稈等），并可以實(shí)現(xiàn)多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質(zhì)的可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料，將進(jìn)一步推動(dòng)人造板行業(yè)向綠色、環(huán)保和低碳方向發(fā)展。

通常情況下，高分子納米囊泡的制備需要借助有機(jī)溶劑，這既不環(huán)保又耗費(fèi)時(shí)間， 也不利于產(chǎn)業(yè)化。本項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)在于通過(guò)在水中直接溶解高分子的方法來(lái)制備一 種既生物相容又可生物降解的高分子納米囊泡，簡(jiǎn)化囊泡的制備過(guò)程，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)， 便于大規(guī)模生產(chǎn)，非常符合低碳經(jīng)濟(jì)的要求。 此外，由于直接使用抗癌藥譬如阿霉素會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較強(qiáng)毒副作用，本項(xiàng)目提出將 抗癌藥包在高分子囊泡中，以 EPR 效應(yīng)將藥物累積到腫瘤位置進(jìn)行緩釋?zhuān)瑴p少藥物的毒 副作用，提高抗腫瘤的效果。與不可降解的藥物載體相比，本項(xiàng)目所研制的既生物相容 又可生物降解的納米囊泡就有明顯的優(yōu)勢(shì)，在提高藥物的抗腫瘤效果、減少藥物的毒副 作用以及納米粒子本身的安全性等方面具有非常重要的意義。

項(xiàng)目將蠶絲經(jīng)生化技術(shù)和粉碎技術(shù)處理，制成絲素蛋白納米材料，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾，制得了帶有不同活性基的絲素蛋白納米材料；將合成纖維浸漬在改性后的絲素蛋白溶液中，及將絲素蛋白溶液直接涂刷在織物上，制度得了絲素蛋白改性纖維或改性織物，提高了合成纖維織物的吸水、抗菌等服用性能。

利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈生產(chǎn)生物炭，返施農(nóng)田，并輔助其它技術(shù)，可以達(dá)到固定重金屬污染農(nóng)田，在微污染農(nóng)田中生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，挽救因重金屬污染造成的農(nóng)田損失；同時(shí)可以減少化肥施用量，達(dá)到減施以保護(hù)地表環(huán)境免受富營(yíng)養(yǎng)化污染。目前重金屬造成農(nóng)田的污染修復(fù)以及化肥減施大部分屬于國(guó)家公益項(xiàng)目。 農(nóng)田重金屬固定技術(shù)已經(jīng)在天津東麗區(qū)區(qū)示范運(yùn)行 3 年，運(yùn)行效果好，蔬菜重金屬達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，減少化肥施用，因此，廣受農(nóng)民歡迎。

長(zhǎng)期以來(lái)，山楂鮮食的疲軟和加工技術(shù)的薄弱與老化嚴(yán)重制約著山楂種植與加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，針對(duì)此背景，本項(xiàng)目系統(tǒng)的研究了山楂果實(shí)的品質(zhì)成分和營(yíng)養(yǎng)功能特性，通過(guò)生物轉(zhuǎn)化技術(shù)開(kāi)發(fā)出了新型天然食品添加劑、高品質(zhì)凝膠食品、健康食品原料、山楂發(fā)酵飲料等系列產(chǎn)品，引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)革命。主要體現(xiàn)為：    （1）山楂寡糖的生物加工及寡糖基天然食品防腐劑：項(xiàng)目首次發(fā)明了山楂寡糖連續(xù)大量生產(chǎn)的軸式-仿膜式生物反應(yīng)器，穩(wěn)定的生產(chǎn)出平均聚合度 5.4 的山楂寡糖；開(kāi)發(fā)的寡糖基天然食品防腐劑在飲料、面制品和肉制品等食品上的保質(zhì)保鮮效果顯著優(yōu)于目前市售的化學(xué)合成防腐劑山梨酸鉀和天然食品防腐劑Nisin與那他霉素。    （2）山楂寡糖對(duì)脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)作用與機(jī)制：首次發(fā)現(xiàn)聚合度 5-8 的山楂寡糖具有顯著的抑制肥胖、改善脂質(zhì)代謝紊亂和內(nèi)臟脂肪蓄積的功能，并闡明了其通過(guò) ADP/AMPK 和 ADP/ PPARα 信號(hào)通路的作用機(jī)制。作為健康食品原料/配料，在相關(guān)企業(yè)推廣應(yīng)用中收到了良好的作用反饋效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。    （3）高品質(zhì)糖制凝膠食品加工技術(shù)：首次系統(tǒng)的闡明了山楂果膠的化學(xué)構(gòu)造和食品學(xué)性質(zhì)，通過(guò)生物酶法修飾技術(shù)，提高了山楂果膠的凝膠性和粘彈性，在生產(chǎn)高品質(zhì)山楂糖制凝膠類(lèi)食品上取得了技術(shù)突破。    （4）山楂制汁及山楂酵素飲料生產(chǎn)技術(shù)：研發(fā)的中溫結(jié)合酸性微環(huán)境控制技術(shù)和純化的多聚半乳糖醛酸酶分解技術(shù)成功解決了目前山楂汁生產(chǎn)中存在的褐變和褪色等瓶頸問(wèn)題，極大的降低了山楂汁中的甲醇含量。利用選育馴化的植物乳桿菌發(fā)酵山楂果汁，開(kāi)發(fā)出了功能、營(yíng)養(yǎng)和色香味俱佳的山楂飲料，填補(bǔ)了市場(chǎng)空白。    （5）主要成果及應(yīng)用情況：經(jīng)過(guò)項(xiàng)目的運(yùn)行，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利 5 件，發(fā)表相關(guān)論文 60 余篇，其中 SCI 檢索 30 余篇，培養(yǎng)研究生 50 余人。項(xiàng)目技術(shù)和產(chǎn)品在相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，近三年累計(jì)直接經(jīng)濟(jì)效益 3.52 億元。項(xiàng)目成果同時(shí)對(duì)遼寧省食品加工業(yè)和山楂種植與加工業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)與推動(dòng)作用，近年新增山楂種植面積 2 萬(wàn)多畝，每年為遼寧省解決 10 萬(wàn)多噸山楂的銷(xiāo)售出路，為果農(nóng)增加收入 4 億多元，輻射經(jīng)濟(jì)效益達(dá) 10 多億元，為社會(huì)提供了 300 多人的就業(yè)機(jī)會(huì)，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。

采用大石化乙烯產(chǎn)品鏈合成乙二醇的一種副產(chǎn)物二甘醇為原料，通過(guò)采用發(fā)明的高效催化劑體系聚對(duì)二氧環(huán)己酮(PPDO)具有優(yōu)良的生物相容性和生物降解性，同時(shí)又具有很高的強(qiáng)度和良好的韌性。本成果研究開(kāi)發(fā)的PPDO不僅可應(yīng)用于可生物降解手術(shù)縫合線等醫(yī)用領(lǐng)域，而且可以用于其他一次性使用的塑料制品領(lǐng)域，特別是采用納米復(fù)合技術(shù)來(lái)制備新型的PPDO/ 納米復(fù)合材料，具有較高的熔體強(qiáng)度，容易吹塑成型，并且其膜制品具有較好的氣體阻隔性，可用于不同領(lǐng)域的一次性塑料制品。對(duì)于回收回來(lái)的廢棄PPDO產(chǎn)品，可以在簡(jiǎn)單的條件下回收其聚合單體，回收率高達(dá)93-99%，并且回收的單體又可用于PPDO的聚合，可實(shí)現(xiàn)反復(fù)循環(huán)利用；對(duì)于不宜回收的應(yīng)用領(lǐng)域，PPDO又可完全生物降解。因此，PPDO是高分子家族中少有的既具有可完全生物降解性，又易于回收為單體的高分子品種，是一類(lèi)真正的“綠色高分子材料”。本成果采用新的聚合方式和途徑獲得高分子量的 PPDO，使 PPDO 的成本成為目前完全生物降解聚合物中最具競(jìng)爭(zhēng)力的品種之一。 PPDO塑料廢棄物的PDO單體回收率：≥93%，并且可以完全用于合成PPDO。 PPDO塑料制品的性能: 拉伸強(qiáng)度：30~60MPa，斷裂伸長(zhǎng)率：300~600%，可完全生物降解。 PPDO塑料廢棄物的PDO單體回收率：≥93%，并且可以完全用于合成PPDO。 產(chǎn)品可應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域(手術(shù)縫合線、固定材料、藥物緩釋材料等)、一次性使用塑料產(chǎn)品（如垃圾袋、購(gòu)物袋、快餐具等）。由于該產(chǎn)品易于回收單體和重復(fù)聚合利用，并且成本與普通塑料相當(dāng),因此PPDO的制品可望取代現(xiàn)有的一次性使用的既不能生物降解又不易回收單體進(jìn)行反復(fù)利用的領(lǐng)域塑料產(chǎn)品，是目前具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的環(huán)境友好一次性使用塑料產(chǎn)品，可創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

本發(fā)明公開(kāi)了一種生物油的分子蒸餾分離方法,包括:將生物油原油進(jìn)行顆粒與水分脫除預(yù)處理后獲得的預(yù)處理后的生物油經(jīng)分子蒸餾分離過(guò)程,在蒸餾溫度為常溫至200℃,蒸餾壓力為10Pa至1800Pa下,獲得生物油餾分;以獲得的生物油中質(zhì)餾分為原料,在蒸餾溫度為常溫至200℃,蒸餾壓力為10Pa至1800Pa下,經(jīng)多次分子蒸餾分離過(guò)程,提取生物油餾分內(nèi)的羧酸類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、酚類(lèi)或糖類(lèi)化合物。本發(fā)明工藝將分子蒸餾分離技術(shù)引入熱敏性生物油的分離領(lǐng)域,解決了分離過(guò)程中生物油品質(zhì)下降與結(jié)焦的問(wèn)題,可提供特性各異的生物油餾分和多種高附加值化工產(chǎn)品。

本成果是利用“東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物菌劑研發(fā)中心”研發(fā)的低溫秸稈酵解專(zhuān)用菌劑，有效分解秸稈中木質(zhì)素和半纖維素，保留纖維素。秸稈經(jīng)過(guò)篩選、攪拌、發(fā)酵、熱磨等工序，半個(gè)月達(dá)到制漿標(biāo)準(zhǔn)，制漿產(chǎn)生的廢渣和發(fā)酵液營(yíng)養(yǎng)成分豐富，加工為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)零污染。技術(shù)已獲得國(guó)家授權(quán)專(zhuān)利5項(xiàng)。 特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 發(fā)酵溫度范圍寬：4℃以上即可發(fā)酵，四季可生產(chǎn)； 紙漿出率高：平均2.5噸秸稈產(chǎn)1噸紙漿，比化學(xué)制漿節(jié)省60%成本； 紙漿質(zhì)量好：環(huán)壓強(qiáng)度高、抗折裂、環(huán)保性強(qiáng)； 附加值高：2.5-3噸秸稈可以生產(chǎn)1噸優(yōu)質(zhì)紙漿，1.5-2噸固體有機(jī)肥，0.5-1噸液體有機(jī)肥；紙漿市場(chǎng)價(jià)1500-1800元/噸，有機(jī)肥市場(chǎng)價(jià)500-800元/噸；液體有機(jī)肥市場(chǎng)價(jià)為1.5萬(wàn)元/噸，現(xiàn)階段紙漿和有機(jī)肥都供不應(yīng)求。 技術(shù)分析（創(chuàng)新性、先進(jìn)性、獨(dú)占性） 本成果利用“東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物菌劑研發(fā)中心”分離的多種低溫發(fā)酵菌株，根據(jù)不同種類(lèi)植物秸稈材料所含組分特點(diǎn)，進(jìn)行多菌株復(fù)配組合，開(kāi)發(fā)出功能性微生物菌群。詮釋了分解不同農(nóng)作物秸稈中木質(zhì)素、半纖維素、糖分、果膠、蛋白質(zhì)等成分所需要的多種酶種類(lèi)，明晰了低溫菌株的分離、篩選、代謝產(chǎn)物檢測(cè)的方法，創(chuàng)建了多菌株高效組合復(fù)配、復(fù)合培養(yǎng)基篩選、擴(kuò)繁和秸稈低溫啟動(dòng)發(fā)酵劑的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備和工藝，為冬季秸稈發(fā)酵利用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。利用功能性菌劑發(fā)酵粉碎的秸稈，分解其中的木質(zhì)素、半纖維素和糖分、果膠、蛋白質(zhì)等成分，保留纖維素，經(jīng)過(guò)磨漿，獲得造紙廠的紙漿和填充纖維，首創(chuàng)了高效（發(fā)酵溫度 4-95℃，發(fā)酵快 5-30 天，平均 2.5 噸價(jià)格得 1 噸纖維，1 噸纖維出 1 噸 0.5-1噸廢液，用于腐熟秸稈造肥，腐熟 1 噸秸稈需要 3-5 噸廢液，也可培養(yǎng)成生防菌液出售。）、零污染（無(wú)廢液）、高附加值秸稈生物發(fā)酵方法提取紙漿的綜合配套技術(shù)體系。

該成果屬于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)畜牧業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的飼料短缺及利用率低、抗生素濫用、畜禽糞便不合理排放等問(wèn)題，開(kāi)展了飼用益生菌的篩選、微生態(tài)制劑的研發(fā)、果渣發(fā)酵飼料菌株篩選及發(fā)酵菌劑研發(fā)、果渣發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝優(yōu)化、生物活性飼料喂養(yǎng)效果評(píng)價(jià)等研究，獲得了具備產(chǎn)業(yè)化的飼用優(yōu)良益生菌菌株，建立了高密度發(fā)酵工藝，可實(shí)現(xiàn)活菌數(shù)高達(dá)1013cfu/g的微生態(tài)制劑的生產(chǎn)，可部分或全部替代抗生素；獲得了多株果渣發(fā)酵菌種及發(fā)酵復(fù)合菌劑。建立了蘋(píng)果渣生物活性蛋白飼料兩步固態(tài)發(fā)酵工藝，實(shí)現(xiàn)了多菌種協(xié)同發(fā)酵，使發(fā)酵產(chǎn)物富含蛋白質(zhì)、水溶性氨基酸、益生菌和水解酶等多種活性物質(zhì)；建立了微生物制劑中試生產(chǎn)線、果渣發(fā)酵飼料中試生產(chǎn)線。該成果可應(yīng)用于生物活性飼料、替代抗生素類(lèi)生物添加劑和非糧生物飼料，生物發(fā)酵飼料可以精確到8-15%添加使用。在不增加喂養(yǎng)成本的基礎(chǔ)上，提高肉蛋奶產(chǎn)量及品質(zhì)，降低成本。全省可形成30萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)活性發(fā)酵飼料，應(yīng)用價(jià)值大。  

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