轻工技术与工程——发酵工程硕士点研究方向介绍

时间:2015-03-11浏览:254设置

一、烟草加工技术

    主要研究烟草化学成分与卷烟品质的相关性、化学成分变化对卷烟品质的影响,研究降低卷烟危害性的生物及化学途径,并开展卷烟加工相关技术研究。

主要特色:

     “烟草加工技术”在卷烟加工技术研究的基础上,运用化学和生物化学作用原理,将生物技术和烟草加工技术有机结合,开辟卷烟减害、降焦的新途径和新方法;结合企业实际和卷烟产品配方,通过对不同工艺和方法处理的烟叶以及对不同品种、产地、等级的烟叶进行系统分析,建立加工条件、加工方法、烟叶原料与卷烟品质的关系,直接用于指导卷烟配方及生产。

优势:

   1)降低卷烟烟气对人体的危害是世界前沿技术难题。本方向在建立烟气危害性成分分析及评价方法的基础上,分别在卷烟滤嘴材料和烟草生物处理方面开展工作。将造纸技术、滤棒成型技术、卷烟加工技术和烟草化学有机结合,成功地将茶叶降害的功效用于卷烟工业生产中,使卷烟有害成分降低30%以上,从理论和实践上解决了在不影响卷烟吸味的情况下明显降低卷烟危害性的问题。研究成果“茶叶纸质滤棒的开发研究”已通过省级鉴定,并在河南中烟工业公司“黄金叶”品牌中应用,为企业创造了数亿元的经济效益。通过角质酶协同脱氢酶对烟草处理过程中降低烟碱的机理研究,揭示了烟碱降低的生物及化学过程,开辟了一条降低烟草生物碱的新途径。该研究获得了2项国家自然科学基金的资助。

   2)开展了烟叶中游离糖、烟碱等与卷烟吸味品质关系的研究,揭示了烟碱形态对烟气pH及品质的相关性,建立了加工条件、原料品种、产地及等级与卷烟品质之间的数学关系模型,建立了计算机辅助的卷烟焦油、烟气烟碱量的预测模型,实现了卷烟配方计算机辅助设计。该方面的研究不仅得到了国家烟草专卖局的项目支持(烟草保润机理及应用研究,国家烟草局重大招标项目,国烟办综[2007] 429- 439号),而且与卷烟企业开展了系列的合作,所取得的研究成果应用于卷烟生产,创造了显著的经济效益。

    本方向近五年来主持承担国家自然科学基金项目2项、国家烟草专卖局重大科技项目1项;获省级科技进步一等奖1项、国家烟草专卖局科技进步二等奖1项,省级科技进步三等奖2项;省级鉴定项目6项,申报、获取发明专利3项;以第一作者发表学术论文40余篇。

二、工业发酵技术

    1989年始,本方向主要研究食品微生物菌种选育理论和新技术应用,开展酶资源开发与应用、酶催化机理、生物活性分子酶法改性等理论和应用研究;在发酵生产过程和发酵动力学特性研究的基础上,开发生物功能性因子的发酵生产技术,拓展其应用领域;开发新型风味发酵食品。

主要特色:

   1)将离子注入、(超)高静水压、原生质体融合、基因工程等先进育种技术应用到啤酒酵母等工业微生物菌种选育,实现了发酵产物的优质、高效生产;

   2)深入研究传统发酵食品如食醋的保健机理,开发新型风味发酵食品;

   3)在脱氢酶、糖苷合成酶、脂肪酶等产生菌菌株选育、酶发酵条件优化、催化机理探讨、基因克隆表达等方面进行了深入研究,并将理论和技术研究成果应用到工业发酵领域。

优势:

   1)在离子注入、(超)高静水压、原生质体诱变、原生质体融合、基因工程育种等先进育种技术的理论和应用研究方面,进行了大量卓有成效的工作。

   2)通过系统比较不同种类的食醋产品,提出了食醋抗氧化性评价指标及不同品种食醋鉴别指标;首次报道食醋中类黑精具有抗氧化活性,并对类黑精的功能特性进行了系统研究,为深入研究食品体系中美拉德反应产物奠定了理论基础。

   3)开发了风味保健食醋、风味白酒、风味啤酒、功能性乳饮料等十余种新型风味发酵食品。

   4)通过氧化葡萄糖酸杆菌催化合成糖尿病药物米格列醇中间体关键酶的研究,揭示了新型辅酶PQQ膜结合脱氢酶的关键作用,并深入研究了其催化动力学机制,建立了该酶的催化动力学模型,取得了较高水平的理论成果。

   5)通过筛选大量天然糖苷酶和果糖基转移酶,并对其基因进行了克隆与表达研究,为糖苷合成研究打下坚实的基础;通过脂肪酶产生菌菌株筛选、发酵条件优化和高产菌株选育等方面的基础研究,获得了多株高选择性脂肪酶活性的菌株,并进行了酶制剂规模化生产研究。

    本方向近五年来参与承担了“新一代工业生物技术专题‘生物法制备2,3-丁二醇’”(科技部863计划子课题,2006AA02Z243)研究,完成了粘质沙雷氏菌生产菌株的代谢工程改造;主持承担省级重大科研项目3项;获省级科技进步二等奖1项,省级鉴定项目8项;以第一作者发表学术论文150余篇(其中三大收录10余篇);出版《生物化学》等教材6部,出版著作8部;开发了沙棘果醋、樱桃果醋、梨果醋、大枣香醋、白兰地、干式金酒、山茱萸酒、干红枣酒、红曲保健稠酒、姜味啤酒、芦荟啤酒、黄芪功能性酸奶、降脂保健饮料等十余种新型风味发酵食品,产业化开发后产生显著的经济效益。

三、食品生物技术

    本学科方向在食用菌生产和深加工、真菌多糖等生物活性分子研究与应用以及采用酶工程和蛋白质工程技术改造食品产业等方面,形成了自己的特色和优势,在省内外具有一定的知名度,为地方经济建设做出较大贡献。

主要特色:

    本方向研究香菇、平菇、木耳等食药用真菌生产新技术,解决生产的集约化,拓展生产原料,开发绿色、保健型菌类产品,为食药真菌产业升级发挥重要作用;提出和改进了动物细胞和药用真菌培养的新型气升式反应器,开发真菌液体发酵新方法,提高培养效率,增加真菌多糖产量,为真菌活性多糖开发利用奠定扎实的理论基础;利用蛋白质工程技术和酶工程技术,通过蛋白质互作以及蛋白质-DNA互作研究,开发新型酶制剂产品、新型抗菌药物等。

优势

   1)本方向通过重要食药真菌生产新技术研究、代用原料拓展和保健型菌类产品开发等方面的深入研发,为食用菌产业持续稳定发展打下了坚实的理论和技术基础。该方向发表论文60余篇,“‘泌阳模式’花菇生产新技术研究与应用”获2009年度河南省科技进步二等奖,出版著作6部。新技术的推广应用产生了巨大的经济效益和社会效益,在省内外产生了较大影响。

   2)本方向研究了拟青霉、虫草等多种真菌胞内和胞外多糖的生产技术,开发新型发酵罐,并在实验室规模成功放大、获得基本放大规律;利用Plackett–Burman design,central composite design, orthogonal matrix methods, and uniform design等优化高等真菌好氧发酵方法,有效提高活性产物多糖的产量,并建立了一个发酵高等真菌生产多糖的非结构模型;研究了搅拌式发酵罐和气升式发酵罐发酵过程中剪切力影响多糖产量,证明剪切力在分子量和化学组成方面影响多糖的质量, 提出了多糖的生产是一个生长关联型,有效开展了高等真菌细胞培养生产新型抗癌先导物的研究。研究结果在Applied and Environmental Microbiology等影响因子较高的SCI期刊上发表论文15篇,在国际学术会议上交流发表论文16篇,产生了重要影响,为真菌活性多糖的开发利用奠定了理论基础。

   3)深入研究了古生菌核酸酶发生作用的机理,为高温核酸酶的开发应用奠定基础;利用微量热计、原子力学显微镜、流室系统、生物膜发酵罐、蛋白质定量测定和分子生物学等方法研究菌斑生物膜的形成机理和动力学。结果显示唾液蛋白和表面蛋白抗原 I/II 有强烈的亲和力, 静电吸附力在表面蛋白抗原I/II和唾液蛋白吸附过程中起关键作用。率先提出了在S. mutans细胞表面蛋白抗原 I/II通过焓驱动的热动力学过程在吸附唾液蛋白的过程中起关键作用。利用膜发酵罐,提出细菌生物膜的发酵模型,为鉴定新的抗生素物质,发展新型抗生素类药物奠定扎实理论基础。研究结果在Langmuir等知名SCI期刊发表论文5篇。

    本方向05年以来共发表高水平科研论文90多篇(其中SCI 22篇,国际学术会议发表17篇),承担省级课题5项,产生省级科技进步二等奖1项,其他各类奖励6项,与企业建立了紧密联系,多项成果被采用,产生了显著的经济效益和社会效益。

四、生物检测

    2002年始,与河南省生物工程技术研究中心联合开展重大课题研究,在AIDSSARS、肝炎、禽流感等人畜重要疾病的诊断试剂、食品安全复杂样品体系中污染要素分离和高通量快速检测等方面进行攻关,以实现疾病和食品安全的高通量快速检测。

主要特色:

   1)构建了高水平科研平台,开发SARSHIV、禽流感等恶性传染性疾病的快速、灵敏检测技术;

   2)快速应对当前国民关注的食品安全隐患,开发高通量食源性致病菌微全分析检测技术。

优势:

   1)收集国内如肠毒性大肠杆菌、大肠杆菌O157H7和霍乱弧菌等病原体,利用Agilent生物检测仪建立特异的核酸图谱,进而开发高通量食源性致病菌微全分析检测技术,具备了承接可疑食品安全检验检疫的技术能力。

   2)根据SARS冠状病毒基因序列,自行设计引物、杂交探针,优化反应体系和探针共价交联,采用简套式PCR扩增SARS-CoVcDNA,其产物通过包被特异性探针的微孔板捕获杂交、比色检测,建立了一种快速敏感的SARS冠状病毒核酸酶免PCR检测方法。

   3)利用生物信息学技术,选取流感病毒抗原保守性位点;利用特异性位点交联技术,对获得的流感病毒抗原保守性位点进行修饰;采用免疫杂交瘤技术和高特异性筛选技术,获取抗原保守性位点特异性抗体;利用杂交瘤技术制备高亲和力单克隆抗体,并进行酶标记;通过工艺优化、方阵滴定技术进行流感病毒抗体水平评价试剂盒的研制;经过反应模式优化程序,建立流感鉴别试剂盒。

   4)筛选合成合适的丙型肝炎病毒抗原(HCVAg)基因和桥蛋白基因,采用多种方式表达HCV融合蛋白,取得可满足生产需要的融合和非融合蛋白,选择合适桥蛋白,制备桥蛋白的单克隆抗体并进行酶标记,形成HCV双抗原夹心法酶联免疫诊断试剂盒。

    参与完成的科研成果“甲型肝炎病毒IgM抗体检测试剂盒(酶联免疫法)”获2009年河南省科学技术进步二等奖(2004-J-145-R05/10);主持承担或参与省级重大科研项目3项,就严重威胁人类健康和影响社会发展的重大传染性疾病的检测技术进行攻关,开发检测试剂盒;参与研究的重大疾病检测试纸和试剂盒等研究成果,经河南华美生物工程有限公司转化后,创造产值超千万元,并产生了显著的社会效益。

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