时间:2022-09-27 21:08:15
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇林产化工论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)52-0212-02
分离工程课程作为化工专业及其相关专业的一门骨干课程,具有内容涉猎面广、知识点多的特点。该课程对石化工业、无机和有机化学工业、石油加工、资源和能源工业、材料工业、聚合物加工、生化工业、制药工业、环境保护和核工业等许多国民经济重要工业领域的人才培养有着重要的地位和作用[1]。分离工程课程教学改革目标是开发出一种新的工程类专业课教学模式,通过一门专业课的教学改革实践,使学生的创新能力、综合能力、实践能力等综合素质得到提高。该项目完成后,教学改革经验可以在其他高等林业院校的工程类专业课教学中推广应用。
一、课程改革的目的和需求
林产化工专业是以树木、森林采伐和加工剩余物为原料制备生物质化学品、生物质新材料和生物质能源的国家重点专业。专业立足于黑龙江省的资源特点和优势,突出“绿色和环境友好化学与工艺”的主要特色,抓住生物质资源代替石化资源的机遇,以生物质资源的高效化学利用为特色,瞄准世界各国的林产化工领域科研前沿,培养能在林产化工、精细化工、化学工业等领域从事植物化工的生产、设计、产品开发工作并且具有较强创新和实践能力的应用型人才。由于分理工程课程所涉及的基础理论、基本知识较多、较散,各知识点间相互联系不是很紧密,内容相对比较抽象,教学中发现大多数学生反映该门课程难学、难懂,在有关知识的应用方面特别是工程计算方面只能机械模仿教材例子完成课后作业,通过计算机编程解决实际问题的能力还不够[2]。因此,造成了学生一定程度的畏学情绪和厌学心理,若单纯地讲授理论知识学生很难理解,影响了对知识的掌握和课程教学质量。针对林产化工专业分离工程课程教学中存在的问题,林化专业分离工程课程改革的关键是:加强课程理论和实践教学的结合,弥补讲授法的缺陷,以小论文代替作业、自主设计实验[3],激发学生的学习兴趣,面向社会服务和实际工作中可能遇到的问题,学生们参加国家、学校和学院三个层次不同级别的创新实验,结合课程教学内容培养学生的创新能力和综合实践能力。最终达到强化学生工程意识,提高学生的创新能力,使学生的总体素质达到全面提高。
二、课程教学改革
林化分离工程课程教学改革研究内容包括:①教学方案的改革,结合目前国内外新技术、新工艺、新设备,研究其教学内容的内在规律、教学重点和难点,调整教学重点并增加林产化工科研领域分离工程技术使用的新技术相关的设备和方法原理的知识点;②分离工程课程面临着学时压缩(由72学时压缩为32学时),而知识量、信息量反而增加的矛盾,这需要构建新的教学体系和方案。③为了激发学生的学习兴趣,对于容易理解的课程章节采用以考代讲的方式,或采用多次研究型和课题调研型的大型作业,强调学生的主动探索创新精神,以小论文的形式提交并在课程结业考试中占一定的分值;降低课时缩减的压力。④针对工厂现场分离设备存在的问题,提取工厂数据,让学生自己设计程序进行计算,培养学生解决工厂中实际的分离问题的能力。
三、分离工程课程需求与三结合法的结合策略
本课程实施“专业课与基础课结合”、“专业课与实践结合”和“专业课与竞赛结合”的“三结合”教学方法[4]。该改革方法意在加强林化专业学生化工分离基础理论,强化培养学生化学工程的理念,力求使学生掌握化学工程与工艺的基本理论知识和技能,在化工工程技术方面具有初步的分析问题和解决问题的能力[5]。课程教学中以实例原理凝练知识点应用指导原理的层次进行教材内容的组织;将产学研所获得的科研成果、工厂实践经验和学科前沿知识等带进课堂,有机地融入到教学内容里,增加学生对学科前沿知识的了解,推进课程建设;以工程实践中的应用为实例,激发学生学习的热情。
四、实施情况
1.专业课与基础课结合,调整林化分离工程课程体系。本专业课程体系按职业岗位能力需要,对主要专业基础课和专业课进行了必要的整合。林化分离工程课程体系的构建采用的调研方案为:收集有关研究资料;到其他高等院校进行调研;确定教学内容和新教学大纲,确定教学中的重点和难点;根据教学改革方案,进行课堂教学改革实践;结合林产化工领域科学前沿进展情况和本校的科研成果实施实训教学和实验教学,通过实验教学和参加教师科研课题等实践环节,弥补课堂教学的缺陷,着重培养学生的工程意识和提高学生的素养。①课程内容与学科前沿的结合,进入在21世纪,分离技术向高级化、应用广泛化发展。与此同时,分离技术与其他科学技术相互交叉渗透,产生了一些更新的边缘分离技术,如生物分离技术、膜分离技术、环境化学分离技术、纳米分离技术和超临界流体萃取等技术。近年来科技人员在分离过程及设备的强化和提高效率、分离技术研究和过程模拟、分离新技术开发几个主要方面做了大量的工作,取得了一定的成果。通过这些研究成果在工业上的应用,强化了现有的生产过程和设备,在降低能耗、提高效率、开发新技术和设备、实现生产控制和工业设计最优化等方面发挥了巨大作用,同时也促进了化学工业的进一步发展。林化分离工程从分类、研究内容及方法出发,详细地介绍了多组分分离基础、多组分精馏的简捷计算和严格计算、多组分气体吸收和解吸、特殊精馏(包括恒沸精馏、萃取精馏、加盐精馏和反应精馏等)和萃取技术等化工基础知识,同时结合科技前沿,引进结晶、其他新型分离方法(吸附、离子交换、膜分离、薄层色谱等)和分离过程及设备的效率与节能等内容。课程内容与学科前沿的紧密结合有利于学生以生物质资源的高效化学利用为特色,瞄准世界国的林产化工领域科研前沿,成为能在林产化工、精细化工、化学工业等领域从事植物化工的生产、设计、产品开发工作、具有较强创新和实践能力的应用型人才。②课程体系考核重点的调整,林化分离工程课程除借鉴化工原理课程内有关相平衡条件、相平衡常数和分离因子的定义、活度与逸度的定义、相平衡常数的计算方法、泡点方程及露点方程的内容外,还借鉴了Henry定律、Langmuir方程、Langmuir-Freundlich和Freundlich方程气体的吸附平衡和液体的吸附平衡的内容。林化分离工程课程立足于基础课的知识点,在此基础上合理扩展和延伸,体现了专业课与基础课紧密结合的课程改革的指导原则,实现了基础课为专业课服务的目的。比较化工分离工程和林化分离工程,发现二者在课程的指导原则上存在不同,化工分离工程作为基础课程,其教学体系强调加强化工基础、拓宽专业、理论扎实、扩大信息;林化分离工程由于教学学时只有32个学时,教学环节更注重拓宽专业、注意与前期专业课程的衔接,避免重复教学,启发思维、引导创新便于自学。因此,化工分离工程课程体系考核重点在于掌握传质过程和分离工程的基本理论,了解重要的分离单元操作及其设计、计算、应用基础,对于林化分离工程而言,考核重点在于与工业生产紧密结合的多组分分离基础、多组分精馏的简捷计算和严格计算、多组分气体吸收和解吸、特殊精馏、和萃取技术等简单的化工基础知识,同时结合科技前沿,掌握结晶、其他新型分离方法和过程的技术原理,实际应用实例和设备的效率与节能等内容。该课程体系的调整重视现代分离技术及其前沿发展,有利于林化专业的学生培养扎实的理论基础,活跃的创新意识、分析和解决实际问题的能力以及利用先进的手段从事相关领域研究的能力。
2.专业课与实践相结合,强化分离工程实验的实训性。我们发挥实验独立开设实验课与大学生创新项目的实训作用,强化林化分离工程实验与专业领域结合的紧密性;同时积极进行林化分离工程专业创新型专业实践教学模式的研究与实践,充分利用学科所在实验室为教育部重点实验室的优势,进一步开放实验室,并实施“课程认知—实验技能训练—课程实践—创新实践”的专业实践教学模式,使学生能巩固和加深对课堂理论教学内容的理解,得到实验技能的基本训练,并强化工程实践的观念。课程认知是在课堂上讲解分理工程实验的理论和原理,实验技能训练在实验课上完成,根据实验动手能力和实验的完成给予实验技能考核;课程实践主要是会同本专业的化工原理课程实习,在哈尔滨化工二厂和三精制药等企业进行化工分离和药物精制分离等课内实例的工厂实践环节。几年来学生运用分离工程专业知识解决了很多创新的科研和工程实际问题,学生的课程设计、毕业设计题目均具有实际工程背景,设计质量有很大提高;学生涌跃参加校、省和全国各类专业技能大赛,在“挑战杯”和林业部举办的“嘉汉杯”等省级以上创新、创业大赛中成绩斐然。综上,采用“三结合”教学法对林产化工专业分离工程课程建设与实践的初步探索,经过初步实践检验,教学过程调整授课重点,突出生物质资源的高效化学利用的特色,使学生更好理解林化专业分离工程的概念,达到培养学生科学的思维方法,养成严谨、求实、认真的精神,为林化专业学生在林产化工、精细化工、化学工业等领域从事植物化工的生产、设计、产品开发工作奠定了良好的理论与实践基础。
参考文献:
[1]叶庆国,徐东彦,王英龙,程江峰,尹进华.分离工程精品课程的建设与实践[J].化工高等教育,2011,(03):23-25+29.
[2]刘翠琼.跨学科研究生创新型人才培养现状的调查研究——以北京林业大学研究生培养为案例[J].中国林业教育,2012,(06):59-62.
[3]张轩,陈海燕.高校生物分离工程教学改革探索[J].中国科教创新导刊,2012,(34):75.
[4]肖琼.“三结合”人才培养模式的实施策略[J].当代职业教育,2012,(09):30-32.
[5]张启昌,程广有,刘宝东,赵红蕊.地方林业院校林学特色专业建设的探索与实践[J].教育教学论坛,2013,(12):158-160.
【论文关键词】 森林 低碳经济 发展
引言
低碳经济就是要求能源利用水平、产业结构、经济结构、经济质量、环境保护水平都有质的提升和转变,是对传统能源利用、产业结构的挑战。森林在低碳经济模式中具有特殊的作用。林产加工等可通过新技术、循环经济、绿色经济和开发生物质能源来达到低排放,减少因非法采伐等引起的森林破坏、森林火灾和病虫害等;通过科学规划增加森林面积,利用科学经营提升森林质量,增强碳汇功能;建立造林与更新长效机制,处理好生态效益和经济效益的关系,使经营主体保持积极性,使森林经营与林农致富紧密结合,实现持续碳汇。本文就森林低碳经济的发展谈几点粗浅认识。
1. 发展森林低碳经济的作用
1.1森林是陆地生态系统中最大碳库
森林在生长过程中通过光合作用,吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在森林植物体内和森林土壤中。同时,森林固定二氧化碳持久而稳定。同样,木材及木制品也是十分重要的碳库,固碳的时间可达几十年、上百年。统计分析表明,通过植树造林方式吸收固定二氧化碳,其成本要远低于核能、风能和生物质燃料等各种工业活动减排的成本。
1.2森林是地球表面利用太阳能的最大载体
森林每年固定的太阳能总量占陆地生态系统每年固定太阳能总量的多一半,这是一个取之不尽、用之不竭的巨大能源宝库。树苗长成大树,不仅吸收、固定了大量二氧化碳,同时吸收和储藏了太阳能。因此,选用那些易繁殖、萌发力强、能固氮、生长快、热值高、用途多和抗性强的树种,以大密度造林的方法,使薪炭林最大限度地利用空间和阳光,就可以达到固碳储能的目的。
1.3消除各种污染源排放
很多森林植物由于结构复杂,树叶表面不平,多绒毛,分泌粘性油脂及汁液,能够吸收有害气体和吸附大量飘尘。杜鹃、木槿、紫薇等植物能够吸收二氧化硫、氯气、氯化氢、氧化锌等有害气体。松属、圆柏属、云杉属、桦木等许多森林植物能放出大量杀菌素,可杀死各种疾病的病原菌。采用人工措施或者喷洒各种杀虫剂或杀菌药来消除环境污染,不仅要付出能耗,而且需要较高的成本。
1.4减少了人工措施的土石方工程
人们投资、投劳耗用水泥、钢材以及其他材料和化石能耗修建各种拦水、蓄水工程,不仅耗费了大量化石能源,而且产生了污染。当使用寿命结束时,清理报废工程仍然需要消耗能源。森林拦蓄降水,调节径流,减少洪涝灾害的成本远低于修建水库的成本。森林蓄水的同时,减少了水土流失和土壤养分损失,从而大大降低了农林业发展对化工产品和化石燃料的需求,减少了化石燃料使用量和温室气体排放。
1.5降低生态系统调控的物质与能源消耗
近年来,气象灾害发生的频率有增加的趋势。采用人工措施增雨、调水、防洪、减灾,不仅需要投入较多的劳动力,更需要大量的物质与能量投入。森林能够调节气候,降低或减缓洪涝、干旱灾害,保持和维护有利的生产环境,减少了化石养分或能耗投入,使农作物和畜牧业在比较自然的状态下发展并获得高收益,从而降低了灾害控制和恢复成本,减少了生态系统调控的物质和能源消耗。
1.6改善人类生活环境
森林所形成的自然和人文环境对人类生存有着良好的影响,森林生态环境直接作用于人的视觉、听觉、嗅觉,使人精神放松,增进人体健康。同时,森林也是人们旅游、爬山、远足,甚至探险的场所。生活在山清水秀的自然环境条件下,意味着用于调温、调湿、滞尘的各种人工设备使用数量和时间的减少及其能耗和温室气体排放数量的降低。
1.7林产品是低碳经济的重要组成部分
作为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大战略性能源资源,森林具有可再生、可降解的特点,而且还有占地少、一次种植持续利用的优势,是大有希望的新兴的绿色能源。森林提供的木材作为生物类的材料,以及各种非木质林产品,不论作为能源,还是作为生产、生活资料,都是一种低碳经济材料。在石油、煤日益枯竭的情况下,发展林业生物质能源已经成为世界各国能源替代战略的重要选择。
2. 促进森林低碳经济发展的有效途径
2.1加快造林绿化步伐
围绕《应对气候变化国家方案》和《应对气候变化林业行动计划》,加大生态建设投入。继续实施天然林保护、退耕还林、“三北”及长江和沿海防护林体系、防沙治沙、湿地及野生动植物和自然保护区、商品林基地建设等林业重点工程。制定和实施造林绿化规划纲要,发展林业生物质能源、油茶等木本粮油等林业重点工程。健全生态效益补偿机制,开展湿地生态效益补偿试点,实行木材加工产品“下乡”补贴试点,推动低碳经济和劳动密集型产业发展。在增加森林面积的同时,增加森林碳汇。
2.2实施森林经营工程
目前,我国大多数森林属于生物量密度较低的人工林和次生林,森林蓄积很低,这是增加森林碳汇的最大潜力之所在。在当前及今后一个时期,将森林经营作为我国林业建设的重中之重,这既符合国际林业发展的趋势和要求,也是未来气候谈判增汇减排的重要筹码。因此,应尽快启动《全国森林经营工程》,同时应积极发展农林复合经营,提高森林蓄积量,增加森林碳汇。
2.3开展碳汇造林试点
在现有造林规划的基础上,开展碳汇造林试点。碳汇造林即在设定了基线的土地上,对造林和森林经营以及林木生长的全过程都进行碳汇计量和监测的营造林活动,探索具有中国特色并与国际规则接轨的营造林模式。建立与“三可”(可测量、可报告、可核查)相匹配的碳汇计量监测技术体系,为中国森林生态系统增汇固碳和中国温室气体减排开展“三可”奠定基础。
2.4提供科技支撑
深入开展森林对气候变化响应的基础研究。加强林业减排增汇的技术潜力与成本效益分析;继续加强森林灾害发生机理和防控对策研究;加强气候变化情景下森林、湿地、荒漠、城市绿地等生态系统的适应性问题研究并提出适应技术对策;加强森林作为重要可再生能源库的研究和开发利用。通过科研,推进科技兴林、科技富林、科技强林的进程,为建设创新型国家作出积极贡献。
2.5引导全社会参与低碳发展
森林在维护气候安全、生态安全、物种安全、木材安全、淡水安全、粮食安全等方面具有特殊作用,在全球高度关注气候变化的背景下,林业被提到了事关人类生存与发展、前途与命运的战略高度。联合国粮农组织前总干事萨乌马指出:“森林是人类之前途,地球之平衡”。因此,应广泛宣传林业在发展低碳经济的优势,充分调动企业、公众参与植树造林、保护森林等活动的积极性,通过林业措施,实践低碳生产和低碳生活。
[关键词]生物质能源开发;存在的问题;商业模式创新
对策与建议
开发利用生物质能源是人类社会发展的必然,是缓解我国能源矛盾,改善和保护生态环境的战略举措,对维护我国能源安全,改善能源结构、发展循环经济必将发挥重要作用,发展生物质能源前景广阔,方兴未艾。然而,发展生物质能源的道路是不平坦的,存在着许多制约因素。就开发湘西州永顺县生物质能源,笔者认为,必须破解难题,创新生物质能源开发商业模式。
一、当前生物质能源开发存在的问题
生物质能具有产量大、可再生、可储存、碳中和等优点。理论上生物质是可行的替代能源,但实际应用并不尽如人意。
(一)原料成本之困――原料涨价
一是能量密度低,原始成本高。与其他非水能的可再生能源相类似,生物质的能量密度低,需要大量的土地。在倡导种植非粮作物和利用边际性土地的“非粮”、“非耕地”路线下,产量和能量密度都低于普通粮食,原料成本还是很高。不管是否与民争粮还是与粮争地,目前的生物燃料的原料成本都很难控制,无法摆脱对补贴的依赖。
二是物流不经济,中间成本高。此外,生物质物流也很不经济,需要耗费大量的人力、物力进行收集、储存、运输,在生产出洁净能源的同时也要消耗大量的能源,甚至污染环境,很难形成闭合的能量循环系统。
(二)技术瓶颈之困――第二代技术仍存在不确定性
生物质能源开发技术发展水平参差不齐,转化成本高、效率低。液体生物燃料存在关键转化技术不成熟、生产成本过高等问题,离产业化尚有一定差距;固体成型燃料加工设备的能耗较大,约在90-100千瓦小时/吨,原材料收购价格波动大,季节性因素导致收储难;生物质气化集中供气存在无成熟的生物质类洗焦废水净化技术,燃气热值低,气化机组运行连续性差,自动化水平低等问题;关键设备依赖进口,我国大中型沼气、固体成型燃料以及生物质直燃锅炉设备的核心技术与国外先进水平还有很大差距。现有项目多停留在中试阶段,且短期内很难有大的突破。
(三)政策支持乏力――政策反复裹足不前
生物质能源产业化发展受原料高成本的影响,大部分生产企业需要额外的补贴、税收优惠才能赢利或生存。但目前政策补贴不够完善。生物质能源扶持政策缺乏系统性和配套性,在多种能源产品和规模上未给予明确的支持和指引。有些政策补贴起点过高,如财政部《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号)仅支持注册资本金1000万元以上、年消耗秸秆量1万吨以上的大中型企业,导致多数企业无法得到补贴;有些政策设计不完整,补贴仅针对直接生产环节,对消费能源产品的终端用户则没有补贴。
(四)商业环境不成熟――销售不畅、融资困难
一是缺乏系统的产业链。生物质能的开发还需要高效率的商业生态链条。首先种植环节就是一个复杂的系统工程,之后还需在收购、调配、销售、技术服务等方面进一步整合。生物柴油的原料问题突出,废弃油脂的收集、运输等环节缺乏有效的组织,“地沟油”等废弃油资源的利用率仍然较低。培育高含油量和高生态适应性品种是生物柴油的关键。遗憾的是,中国的生物柴油产业在初期没有打好基础,各地盲目种植油料树木,品种单一,形成“南方只有麻风树、北方只有黄连木”的局面。而大面积单一树种增加了虫害等问题,造成产业环境恶劣;而且,按照现有的信贷标准,树木种植不能抵押,难以获得银行贷款。而木本植物种植周期长,投入大,若没有商业银行贷款支持,企业很难独立承担,造成融资困难。
二是商业模式难建立。生物质能源产业发展模式缺乏市场竞争力。目前,技术略为成熟的主要是糖淀粉制燃料乙醇、植物油或地沟油制生物柴油、农林废弃物制固体颗粒燃料、沼气利用等,但其中真正具备市场竞争力(成本优势)的并不多。
二、创新永顺县凯迪阳光生物质能源开发商业模式的建议
要解决生物质能源开发存在的问题,就湘西州永顺县而言,要在湘西州永顺县农业专业合作社发展的基础上有继承、有发展、有创新,巩固成效,解决问题,消除制约因素,创新生物质能源开发的商业模式,把生物质能源开发做大做强。
(一)以价值理念模式创新,实现企业、农民、政府多方共赢
一是要树立民生理念。湘西州永顺县凯迪阳光生物质能源建设项目用凯迪独有的“不与人争粮,不与粮争地,不与民争利”的发展理念,用“规划一个片区,培植一个产业,改善一片生态,致富一方民众,发展一地经济”的系统工程,用“两个农业项目支持三个工业项目”的完美组合,用循环经济的发展模式,创造“地方有税收,部门有作为,农民有收入,员工有回报,企业有发展”的多赢商业模式。增加农村就业机会,增加农民收入,促进农村社会的和谐稳定,加快新农村建设的步伐。
二是要树立共赢多赢理念。湘西州永顺县凯迪阳光生物质能源建设项目以市场经济为导向,以现代林业理论为指导,以林权制度改革为契机,以公司的高新技术、雄厚资本和当地资源条件为基础,以坚持有利于“增量、增收、增效”为原则,以实现互利双赢、共同发展为目的,在平等合作、资源共享、优势互补的基础上,建立以节能、降耗、减排为主的绿色能源环保型企业,实现生物质能源的综合利用,改善生态环境,促进农民增收,推动永顺经济社会和谐社会的全面发展。将凯迪阳光生物质能源项目建设为互利多赢、协调一致、可持续滚动发展的有机统一体。
三是要树立“两型”企业理念。湘西州永顺县凯迪阳光生物质能源建设项目以科学发展观和建设资源节约型、环境友好型企业为目标,以现有的薪炭林、农林废弃物等资源为切入点,以宜林荒山荒坡及现有灌木林、低效林等林地资源为发展平台,进行资源整合以及高效开发,以示范基地建设联动农民参与,以工业反哺农业实现初级产品利润回归农民,促进工业原料保障以及农民增收协调发展,实现生态、经济、社会持续发展,企业、农民、政府、国家多方共赢。
(二)以发展模式创新,解决商业环境之困
湘西州永顺县凯迪电力的“低碳及循环经济+创新的经营模式+高技术壁垒”发展模式,与传统试点生物质能电厂项目相比,凯迪生物质发电具有更强的盈利能力,因为公司拥有较强的技术壁垒,采用全球领先的、具有自主知识产权的“高超高压循环流化床锅炉燃烧技术”,而使用该技术达到超高压等级的企业全球仅有三家,因此凯迪电力是当之无愧的国内生物质发电的领跑者。
能否稳定成本,是生物发电的关键,也是市场对公司最大,忧虑。凯迪生物质电厂采用创新商业模式即“‘循环经济+低碳经济’的模式实现了‘能源植物和农林废弃物一电能和燃料一灰渣一有机肥一有机农林产品’的完整的闭环流动循环经济体,公司不但符合目前国际 国内低碳、环保、节能的趋势,而且生物电厂盈利能力较高,内部收益率达8%-12%。”“三级燃料保障体系”商业模式,能够对燃料供应量、价格有较好控制力”。
(三)以技术模式创新,解决技术瓶颈之困
湘西州永顺县觊迪公司在广泛消化吸收国内外先进结晶煤燃烧技术的基础上,进行了大量的循环流化床技术开发和研制工作,形成了一大批具有自主知识产权的核心专利技术和专有技术,其中以循环流化床燃烧技术和防止设备碱金属腐蚀技术为重点。技术的不断成熟、拥有自主知识产权的核心技术和设备制造、适合中国资源状况的技术经验积累,为生物质能源产业的发展提供了保证。
要加强与科研院所的合作。重点加强与中南林业科技大学、湖南省林科院的合作,加快生物能源良种及新技术的推广速度,配合开展高产、稳产、多抗优良新品种的选有,以及生产栽培技术的集成创新,大力推广优良品种和新技术,依托林业科技推广网络,推广生物能源优良品种,建立丰产栽培示范基地。加大科技支撑力度,突破关键技术装备和核心装备的制约,加强产学研组合,组织联合攻关。
(四)以经营机制模式创新,解决政策扶持之困
一是构建管理机制。要实行科学规划,稳步实施,采用核心基地和周边面上分散基地相结合,以万坪镇为中心,向周围乡镇辐射,以能源林基地为中心的“一体化”模式,坚持政府推动、企业主导、农户自愿、乡村牵头的原则;坚持规模化、基地化、集约化、高产化的原则;坚持统筹规划、相对集中、用途不变、依法有偿、互利双赢的原则,全面推进我湘西州永顺生物质能源产业发展,实现经济、生态和社会效益同步增长。
二是构建政策资金投入机制。政策投入机制方面,要进一步完善财政补贴政策,逐步从建设投资补贴为主转向原料补贴、产品补贴、消费补贴和投资补贴四管齐下。一要加大生物质资源开发补贴力度。二要完善生物质能源产品的市场准入、监督和价格补贴。三要制定生物质能源产业专项税收优惠政策。鼓励社会资本进入生物质能源行业,扶持生物质能源产业发展。
三是构建持续发展机制。坚持“不与农争地,不与民争粮”的原则,分阶段稳步推进生物质能源产业发展,探索适应湘西州永顺县县情的发展模式。前期,优先利用有机废弃物等生物质资源,推进生物质燃气、生物质发电技术的发展。中后期,合理开发边际土地资源,积极稳妥发展能源农业和能源林业,扩大生物质能资源基础;推进纤维素液体燃料产业发展,显著增加生物质能在清洁能源和交通燃料供应中的比例。选择适合湘西州永顺县县情的产业化道路。一要支持和鼓励企业努力创造出适合湘西永顺县县情的、符合市场规律的商业模式,使生物质能源企业能够不依靠政府补贴而依靠自身的赢利能力发展壮大起来。二要根据湘西州永顺县不同地理环境、资源禀赋、能源需求等特征,择优、择需、有重点地扶持和推广相应的产业化工程,形成合理的生物质能源发展布局。三要完善支持企业发展多层次金融体系,引导更多的金融资本投入生物质能源的科技创新与产业化发展,激励企业发挥创新积极性。四要全面推进集体林权制度改革。进一步明晰产权,引导林地使用权合理流转,在维护生态效益的前提下,充分发挥其经济效益。积极探索一条适合永顺实际的生物质能源林基地建设商业模式,即农户+合作社+公司。从而确保基地的稳定、健康、可持续发展。
(一)课程设计水平下降
“林化专业课程设计”课程的教学是任课教师结合林化生产企业的实际情况给定设计任务、学生每人一题完成课程设计的过程。在课程学习过程中,根据给定的设计任务,学生首先要查阅参考资料,选定所用的生产工艺;然后进行物料和热量衡算,并根据物料和热量衡算选择所用的设备;最后编制设计说明书,并使用CAD软件绘制所设计工厂的平面布置图、流程布置图,以及画出一个处理单元的工艺流程图(包括平面图和立面图)。近几年来,学生完成的林化专业课程设计出现了质量下降的趋势,具体表现为设计说明书的页数变少、设计的物料衡算和热量衡算不平衡、设备选型与计算不符,以及设计图纸的排版格式不当、尺寸标注不正确等。更为严重的是,有些学生还存在抄袭现象。
(二)课程设计缺乏创新性
在“林化专业课程设计”课程的教学过程中,学生为了省事,要求任课教师提供相似的设计样本。如果没有设计样本,学生不会做,也不愿意去做。然而,一旦有了设计样本,学生就不会自己动脑筋,只是年复一年地重复着上一届学生的设计。不下功夫,自然也不可能有创新,所以学生完成的林化专业课程设计的创新性很差。
(三)课程设计缺乏统一的质量评判标准
现行的“林化专业课程设计”课程考核通常是任课教师根据教学大纲的要求给定设计任务,然后根据学生上交的设计说明书和绘制的图纸评定课程成绩。虽然有的任课教师会将学生的设计答辩成绩纳入课程成绩,但是所占的比例很少。而且不同的任课教师对学生的课程设计的要求不一样,评判标准也不一样。即便是同一个任课教师,对不同学生群体的课程设计,评定成绩的标准也存在差异。课程设计缺乏统一的质量评判标准,课程成绩的评定不规范,都势必会影响“林化专业课程设计”课程的教学质量。
二、“林化专业课程设计”课程教学所面临问题的成因分析
(一)“重理论、轻实践”教学观念的影响
受传统教育观念的影响,我国的高等教育一直以来都存在着强调理论教学、轻视实践教学的问题,填鸭式教学方式仍占据重要的位置。因此,“林化专业课程设计”这样的设计类课程在高校一直没有得到应有的重视。尤其是随着高校教师工作量量化考核的推行,设计类课程教学的工作量被人为地打了折扣,赋予的分值较低。这导致教师对设计类课程教学缺乏积极性,不愿花费大量精力去精心指导学生的课程设计。
(二)学生的重视程度不够
工科学生不能脱离工厂的实际,课程设计是工科类本科生培养过程中重要的一个环节。例如,“林化专业课程设计”课程就是以培养学生的工厂设计能力为目的的。然而,一些学生认识不到课程设计的重要性,认为课程设计很好完成,加加班做几天就能完成;还有的学生认为自己将来从事的工作与设计无关,既然以后用不着,了解一下过程就行了,所以就不想用心学,根本不愿意在课程设计上下功夫。
(三)课程设计的时间安排不合理
“林化专业课程设计”课程的教学时间安排在大学4年级第1学期的最后2周。在这个时间段,本科生其他课程的考试都已经结束了,原本可以安安心心做课程设计了,但是实际上这一时间安排使“林化专业课程设计”课程教学面临着诸多不利因素。首先,近年来大学生的就业形势日趋严峻,本科生找工作的时间不断提前。大学4年级第1学期,学生已经开始在找工作了,有的学生还要到就业意向单位实习。其次,在这一时间段,有些学生已开始做毕业论文实验,有些学生已经着手准备考研了。而且,学生会把所有需要完成的作业都集中到这个时间段完成,所以除了要完成林化专业课程设计之外,往往还要完成其他的课程设计或课程结业论文。此外,有些学生为了早些回家对课程设计应付了事;或者哪个任课教师要求严、抓得紧,哪门课程的作业就完成得“早”和“好”。在上述诸多不利因素的影响下,学生完成课程设计的精力不集中,花费的时间少,更缺乏创新的动力,这都势必会影响课程设计的质量。
(四)课程设计的资料欠缺、内容老化
“林化专业课程设计”课程的教学内容主要涉及松香生产车间、单宁酸生产车间、活性炭生产车间的设计等。由于松香、单宁酸、活性炭这些产品的生产规模较小,设备一般比较落后,现代化的企业很少,所以生产车间的设计内容更新周期很长,这导致课程设计内容一直存在老化的问题。同时,学校图书馆中有关林化专业课程设计的资料很少,有的图书甚至是十几年前的,所以学生在完成课程设计时可查的资料不多。即便学校图书馆有一些比较新的设计类参考资料,如化工工艺设计手册等,但是由于库存册数很少,所以不能满足学生完成课程设计的需要。此外,现在网上可查的相关资料也不多。这些都不利于学生课程设计的创新。
(五)教师对课程设计的审查不严
目前,我国高校对教师工作实行的是量化考核,由于量化考核对设计类课程教学工作量赋予的分值较低,所以难以调动任课教师的积极性。同时,我国对高校的排名、对教师职称的评定和工作业绩的考核等都更注重科研成果部分,对教学质量的重视程度相对较低,这也导致高校对教学工作的重视不够。此外,当前大学生的学习积极性较低,在完成课程设计的一些环节时基本是走形式。但是,如果设计类课程考核不及格,不及格的学生还要在大学4年级第2学期补做课程设计,这不仅会影响学生完成毕业论文,而且会影响学生找工作,进而影响学校的就业率。所以在这种情况下任课教师往往不敢对学生的课程设计过于严格要求。上述这些因素都是导致任课教师对学生的课程设计审查不严的原因。笔者曾对林产化工专业2008级和2009级本科生开展有关“林化专业课程设计”课程的问卷调查,结果显示,大部分学生认为目前“林化专业课程设计”课程的教学质量有所下滑;同时,在对教学质量下滑进行归因时,32.1%的学生认为是自己不重视、觉得以后不一定用得上,28.6%的学生认为是课程设计资料欠缺、内容老化,21.4%的学生认为是完成课程设计的时间与找工作、准备考研、完成毕业论文、毕业实习等其他事情的时间有冲突,14.3%的学生认为是由于课程设计很容易通过考核所以不需要太认真,3.6%的学生认为是其他原因。问卷调查结果基本可以印证上述的原因分析。
三、提高“林化专业课程设计”课程教学质量的措施
(一)教育行政管理部门和高校提高对课程设计的重视程度
大学的科研工作固然重要,但是大学的根本任务是培养人才,而保证人才培养质量的关键是要保证课程教学质量,特别是保证实践教学的质量,要注重培养学生的动手能力、解决生产一线实际问题的能力。因此,针对当前高校对设计类课程教学质量的关注度下降、任课教师缺乏用心指导课程设计的积极性等问题,建议教育行政管理部门和高校提高对设计类课程的重视程度,从课程教学工作量核定、课程设计经费投入、课程设计质量评价等方面入手,加大对设计类课程教学的投入和监控力度,以保证课程的教学质量。
(二)加大教育力度,引导学生正确认识课程设计的重要性
在学生开始“林化专业课程设计”课程的学习之前,林化专业的专业教师要加大对课程的宣传力度,使学生对设计类课程的重要性有比较清楚的认识。在学生学习“林化专业课程设计”课程之初,任课教师首先要让学生了解课程设计的目的是培养学生从事工厂生产设计的能力,并使学生认识到这是工科学生必备的一种能力;其次要通过课程设计应用典例的讲授,使学生认识到即使现在看也许将来的工作用不到,但并不意味着一直都用不到,使学生认识到通过课程设计有利于提高其综合专业能力。只有这样,才能激发学生学习“林化专业课程设计”课程的积极性,充分发挥学生学习的主动性,从而提高课程设计的质量。
(三)切实保证课程设计的教学时间
原来将“林化专业课程设计”课程安排在大学4年级第1学期的最后2周,主要是考虑这个时间段其他课程都已经结束了,不会因为课程设计影响到其他课程的进度,从而有利于保证学生完成课程设计的时间。但是,目前的实际情况是,课程考试、找工作、毕业实习、考研准备、毕业论文实验以及学生想早日回家等诸多因素都影响到了“林化专业课程设计”课程的教学,使学生完成课程设计的时间无法得到保证。为了突破这一困境,首先,任课教师要在大学4年级第1学期的中间时间段提前布置课程设计任务,甚至可以在学生开始专业实习之前就布置,让学生带着设计任务到工厂实习。这样,学生就可以提前对课程设计的原料情况、产品销售、选厂地点、工艺流程、设备型号、污染控制等有一个全面、深入的了解;然后再通过查阅资料,进行设计方案的考虑,为完成课程设计作好准备。也只有这样才有可能使学生的课程设计富有创新性。其次,为了避免学生在完成课程设计时草草了事、提前回家过年,任课教师要安排学生进行课程设计答辩,并且要求学生只能在设计周的最后2天上交设计说明书和图纸。通过采取这些保证课程设计教学时间的措施,不仅使学生完成课程设计的实际时间加长了,使课程设计时间得到了保障,而且有利于促进“林化专业课程设计”课程教学效果的提高。
(四)充分利用科研成果,丰富课程设计的内容
俗话说“巧妇难为无米之炊”。课程设计离不开大量相关资料的支撑。学生只有在查阅大量相关资料的基础上,通过对各种方案的比较,扬长避短,才能确定最佳的设计方案;也只有通过探讨各种工艺的优缺点,才能在此基础上有所创新。因此,针对目前可供“林化专业课程设计”使用的资料严重短缺的情况,笔者建议一方面学校要加大相关资料的采购力度;另一方面,学校要采取一些措施,加强教务处与科研处的合作,推动科研工作与教学工作的相互结合和相互促进,使科研成果能够为教学服务、能够为教学所用。例如,可以将学校在科研方面取得的成果如新型工厂设计、工艺设计等纳入“林化专业课程设计”课程教学,丰富课程设计的内容;可以将学校开展科学研究所需建立的工厂基地作为学生的课程设计样本,等等。这样,既可以提高学生学习“林化专业课程设计”课程的兴趣,又可以使学生通过课程学习掌握更多的新知识,从而避免课程设计内容的老化,进而实现科学研究与教学的一体化。
(五)尽快建立课程设计的质量评价体系
关键词:松香生产;废水治理;论述
前言
我国是松香产量大国,生产企业主要分布于华南和西南地区,国家规定2006年淘汰“滴水法”松香生产工艺和限制1000吨/年以下的松香生产项目,从而确立在节能减排和提高产品质量等方面更好的“蒸汽法”等先进生产工艺的地位。目前建立一个小型的产业政策允许的松香企业所需资金不到100万元,由于投资规模较少,企业业主往往会忽略污染防治措施的设计和投入概算,从而在建设项目报批中,常常要求环评机构连带提供投资少,易于管理操作,效果稳定的污染防治方案。
1松香生产原料及工艺情况
松香生产工艺无化学裂解工序,主要通过控制蒸馏温度,分离出松节油和松香。松香生产添加的原料种类很少,一般仅在松脂溶解工段添加少量草酸进行脱色除锈,比例约占松脂量的1.0‰。松香生产线每年生产期为8个月(5-12月)。目前各林化工业设计单位均能设计出工艺流程基本相同的蒸汽法成套设备。
25000t/a松香生产企业废水种类和典型处理措施
根据调查区域内多家生产规模、工艺和设备类型基本相同的松香生产企业的污染源监测资料,该类企业生产过程中产生的废水约150m3/d,种类如下:
(1)循环冷却水:源于冷凝器,属非接触式间接冷,不产生污染物,产生量约130 m3/d,冷却水循环回用。
(2)松脂蒸馏残液:源于油水分离工段,其主要污染物为松脂油类、COD,产生量约12 m3/d。生产企业一般建有6~8级的,容积为300~600 m3松脂蒸馏残液隔油池,残液经初步隔油滤渣后进一步气浮除油除脂,最后采用序批式活性污泥法(SBR)处理达标后排放。
(3)生活污水:源于生活办公区,其主要污染物为COD及氨氮等,产生量约6~10 m3/d,汇入SBR系统与生产废水一起处理达标后排放。
3松香生产废水处理有关的环境因素和特点
(1)企业投资规模较小,尤其投资初期资金较为紧张,废水处理设施(隔油池、气浮除油、SBR系统)占项目投资比例较大,因此项目业主均希望能有投资少,运行费用低,易于管理操作的废水处理方案。
(2)企业基本建于松脂产区的丘陵坡谷中,用地价格较低,企业一般预留较多的发展用地。
(3)落后的“滴水法”工艺的废水产生量一般为20m3/t产品。 “蒸馏法”生产工艺的废水产生量一般降至0.5~0.6m3/t产品,处理后废水中植物油脂的排放量约为0.12 kg/d,COD的排放量约为1.5kg/d。
(4)企业的原料和产品均为易燃品,消防部门强制要求企业构建较大容积的消防水池,蓄水备用于消防事故。
(5)由于受松树产脂的季节性影响,松香生产企业在每年的1-4月为停工休产期,期间无废水产生。
45000t/a松香生产企业废水处理措施探索
4.1拟实施的废水处理方案
采用物理――氧化塘处理法。利用该类企业须建设容积较大的消防水池和现实中可用土地面积较大的优势,因地制宜,适当加大消防水池容积,作为废水处理氧化塘(池),实现两池合一。前级预处理(隔油滤渣、气浮除油)参照同类企业处理设施的规格实施,经预处理后的生产废水和生活污水一同汇入消防水池作自然生化降解处理,省却后级投资大、运行成本高、管理相对复杂的SBR系统。其处理工艺流程框图见图1。
图1废水处理工艺流程图
废水处理设施依据山坡山势建造,废水靠自然落差逐级流动进入下一级,以减少动力成本。预处理后的废水和冷却水经管道进入水塘,循环使用,不向外排放。
4.2废水处理方案的可行性分析
松脂蒸馏残液隔油滤渣池的设计规格为每级长6.0m,宽4.5m,高1.0m,共八级。总流程长度为48 m,总容积为216 m3。每日产生的12 m3松脂蒸馏残液可在隔油滤渣池的平均澄置时间为18天,隔油滤渣池可为残液提供了足够的澄置时间,令残液中的大部分松脂、松节油和细碎的松枝叶、松皮屑、干草等杂物废料静浮于液面,然后通过清渣和采用油泵抽取表层含油质物加回蒸馏锅重新蒸馏分离。
据地方环境监测站对同类企业的松脂蒸馏残液废水前处理段(经隔油滤渣、气浮除油)的处理前后水质监测结果资料(表1),由于澄置时间较长并经气浮处理,对残液中的有机油类澄清分离较好,有一定的去除作用。
表1松脂蒸馏残液预处理(隔油、气浮除油)去除能力及生活污水监测结果
对照《污水综合排放标准》(GB8978-1996),经隔油滤渣和气浮处理后的出水水质符合二级排放标准,水中的污染物浓度已较低。
厂内挖建面积2500平方米,深5米,最大储水量12500 m3的水塘,根据生产的需要和保证降暴雨后塘水不致溢出,水塘一般保持约3.5米水位,储水量约8750立方米。
企业每日排放进入水塘的废水约为150 m3,由于循环冷却水无污染物,所以水塘实际上每个工作日接纳的污水为20 m3经预处理的松脂蒸馏残液和生活污水。以水塘储水量8750 m3计,经处理的松脂蒸馏残液和生活污水在水塘的平均停留时间接近440天。废水中的主要污染物为COD、油类和BOD,其日产生量较少,分别为3.90kg、0.22kg和1.52kg,这三类污染物在华南地区水塘和湖库的自净系数一般为0.05~0.4/d,因此企业的水塘有足够的容量来保证废水有足够的停留时间进行稀释和氧化降解,水塘水中污染物在投产早期(30~40天)会轻微上升,随后水质趋向稳定,按小湖(库)湖泊完全混合衰减模式计算,接纳废水后水塘水中CODCr、油类和BOD5的含量分别会稳定在12.0 mg/L、0.16 mg/L和3.0 mg/L范围内,污染物含量仍然较低,水塘水质符合国家《地表水环境质量标准》(GB3838―2002)中Ⅳ类水质标准。
另外,受松树产脂的影响,在每年的1-4月为松香生产企业的停工休产期,期间无废水进入水塘,水塘有足够的时间进一步对污染物进行降解。
企业冷凝设备管管径为45mm左右,直径较大,同时冷凝温度控制在50℃以下,所以不会产生焦结或凝结,水塘作为循环水不会对冷却设备造成影响。
本废水处理方案的主要优点是充分利用林产化工行业须建大容积消防水池的实际情况,将消防水池扩容成为氧化降解池,同时减少SBR处理系统的投资和日常运行管理成本,并做到污/废水零排放,有着较好的经济效益和环境效益。
鉴于上述原因,项目建设方认同上述废水处理方案。在环评文件评审报批时,该废水处理的零排放方案也获得环保主管部门的肯定及支持,但要求厂方严格按既定的防治方案处理废水,并做好水塘水质的跟踪监测。
5废水处理方案实施应注意的问题
(1)要求水塘(氧化塘)面积达到3亩以上,因此适用于地价较低的乡镇工业用地。
(2)氧化水塘适宜建于土层较厚的粘土土地,塘底粘土层厚度应在1.5m以上,利用粘土的防渗性能,防止水塘水污染地下水。据考察,华南的大部分松香生产厂家建于以粘土为主的丘陵山地林地,有较好的便利条件。
(3)落后的滴水法生产工艺水量大,污染物含量高,不适宜采用本废水处理方案。
(4)水塘要保持水面离最低边坝面1~1.5m,以免雨天塘水涨满溢出,造成废水外排。
参考文献:
⑴李家瑞.工业企业环境保护.冶金工业出版社,1992.8.
⑵国家环境保护局科技标准司.工业污染物产生和排放系数手册.中国环境科学出版社,1996.6.
⑶胡名操.环境保护实用数据手册.机械工业出版社,1994.6.
⑷陈新庚,邓肖松.茂名市环境影响评价和环境规划研究.中山大学出版社,1998.3.
【关键词】卷丹百合成分提取
Abstract:ThisarticleintroducedtheresearchadvancementofLiliumlancifoliumThunb.andL.browniiF.E.BrownVar.viridulumBakerchemicalcompositionsandtheextractionmethodinrecenttenyears,mainlyconcentratedinthesteroidsaponin,thepolysaccharideandthecolchicine,thesteroidsaponinextractionhasethanolextract-thepocketresinabsorptionlawandethanolextraction-thenormalbutylalcoholextractionmethod;thepolysaccharideextractionhaswaterextractandethanoltosink,thecompoundenzymelaw;thecolchicineextractionhastheorganicsolventextractionprocessandthesupercriticalcarbondioxidefluidextractionmethod.
Keywords:LiliumlancifoliumThunb.;L.browniiF.E.BrownVar.viridulumBaker;Ingredient;Extraction
中药百合来源于植物卷丹LiliumlancifoliumThunb.百合L.browniiF.E.BrownVar.viridulumBaker和细叶百合L.pumilumDC.的干燥肉质鳞叶,最早记载于《神农本草经》,细叶百合主要分布于东北,野生为主,市场少见。卷丹和百合在全国分布较广,在长江流域广为栽培,为百合药材的主要来源。其主要成分有皂苷类、多糖、生物碱、微量元素及蛋白质、磷脂、无机元素等。研究表明,百合在止咳化痰、抗疲劳与耐缺氧、升高外周白细胞、降血糖及抑制迟发过敏性反应、催眠安神等方面均具有显著效果。
1化学成分
1.1皂苷类
近几年来百合皂苷的研究主要集中于甾体皂苷,侯秀云等[1]从百合中分离得到β-谷甾醇(Ⅰ)、胡萝卜苷(Ⅱ)、正丁基-β-D-吡喃果苷(Ⅲ)、26-O-β-D-吡喃葡萄糖3β,26-二羟基-5-胆甾烯-l6,22-二氧3-O-α-L-吡喃鼠李糖-(12)-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅳ)、26-O-β-D-吡喃葡萄糖3β,26-二羟基胆甾烷-16,22-二氧-3-O-α-L-吡喃鼠李糖-(12)-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅴ)[2]。其中Ⅳ和Ⅴ为新化台物,初步药理实验证明,这两种皂苷对二氧化硫引起的小鼠咳嗽有镇咳作用[2]。Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ为首次从该植物中分得。吉宏武等[3,4]以卷丹鳞茎为原料,通过光谱与HPLC等手段鉴定百合皂苷有两种,一种为含有提果皂苷元与3个糖基的甾体皂苷,一种为含有薯蓣皂苷元与3个糖基的甾体皂苷。吴晓斌等[5]以龙山百合为原料,发现百合皂苷与薯蓣皂苷有相同的薯蓣皂苷元。百合总皂苷提取物对自由基的清除作用比人参皂苷强[6]。杨秀伟等[7]分离并鉴定卷丹中两种甾体皂苷,麦冬皂苷D(ophipogoninD),其结构为薯蓣皂苷元-3-O-﹛O-α-L-鼠李糖基-(12)-O-[β-D-木糖基(13)]-β-D-葡萄糖苷﹜,另一化合物为薯蓣皂苷元-3-O-﹛O-α-L-鼠李糖基-(12)-O-[α-L-阿拉伯糖基(13)]-β-D-葡萄糖苷﹜,经鉴定是一种新的化合物,定名为卷丹皂苷A(1ililancifolosideA)。
1.2多糖类姜茹等[8]
从百合鳞叶中首次分离出一种水溶性多糖BHP,酸水解,薄层展开进行多糖组分分析,呈现D-半乳糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、L-鼠李糖等斑点。该多糖作用于机体免疫系统,对小鼠免疫功能有明显的调理作用。刘成梅等[9,10]从新鲜百合的鳞叶中,分离得到LP1,LP2两种多糖,在多糖的组分分析中LP1由葡萄糖、甘露糖组成,比例为1∶2.46,LP2由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸组成,比例为1∶0.73:2.61∶1.8∶0.84。这两种多糖单体对四氧嘧啶引起的高血糖小鼠有明显的降血糖功能,并且与浓度呈正相关。百合多糖LP2降血糖作用强于百合多糖LP1。赵国华等[11]从百合块茎中分离得到LBPS-I多糖,是一种纯粹的非淀粉类葡聚糖,是由α-D-(1,4)-Glcp和α-D-(1,3)-Glcp以2∶1的比例交替形成主链,并有α-D-(1,6)-Glcp侧链的葡聚糖。该多糖单体对移植性黑色素B16和Lewis肺癌有较强的抑制作用。ManalMShehata等[12]从百合中分离得到百合水溶性非淀粉多糖(WSNSP)。体外实验结果表明,百合球茎中WSNSP组分B可以直接抑制肿瘤细胞的生长;体内实验结果表明,WSNSP组分B具有抗癌功效,可以抑制小鼠S180肉瘤增殖,抑瘤率在45.68%以上。
1.3生物碱类百合中生物碱研究早在20世纪60年代就有报道,主要集中在秋水仙碱。贺世洪等[13]利用极谱法,采用二阶导数直接测定其中秋水仙碱的含量,达0.0064%。何纯莲、李新社等[14,15]采用超临界萃取法和高效液相测得湖南龙山产卷丹鳞片中秋水仙碱含量。百合中秋水仙碱,能抑制癌细胞的增殖,尤其对乳癌的抑制效果比较好[16]。
2提取
2.1皂苷及其苷元类
2.1.1皂苷类甾体皂苷的提取分离有3种方法:醇提—大孔树脂吸附法、醇提—正丁醇萃取法和色谱法。吴晓斌、任凤莲等[5,17]分别讨论了温度、乙醇用量、回流时间和提取次数对百合总皂苷提取率的影响。采用正交实验法得出了百合总皂苷的最佳提取条件为:用80%乙醇(其体积为百合质量的6倍),在70℃回流提取3次,3h/次。吴晓斌等[5]考虑百合总皂苷的含量和工业中的实际生产情况,确定最佳提取条件为6倍于药材量的乙醇(浓度为70%),在60℃提取3次,3h/次。用AB-8大孔吸附树脂柱分离,无水乙醇、丙酮-乙醚混合液沉淀干燥得百合皂苷,得率为0.253%。吉宏武等[18]采用微波处理卷丹百合,烘至含水量6%左右粉成80目。选用甲醇为提取剂,采用超声波提取和水饱和正丁醇萃取百合中总皂苷,所建立的方法具有干扰小、准确度高、分析速度快等优点,抽提皂苷完全、适合于大量试样的分析。
2.1.2皂苷元甾体皂苷元的提取有醇提酸水解—有机溶剂提取法、酸或酶水解—有机溶剂提取法。百合中甾体皂苷元的提取采用的是前者,百合皂苷经酸水解,乙醚萃取,氮气吹干,即得甾体皂苷元[3,4,19]。
2.2百合多糖
2.2.1水提醇沉法刘成梅等[20]以浸提温度、固液比、浸提时间为考察对象,进行正交实验,发现对百合多糖提取率影响程度为:温度>时间>固液比,确定百合多糖浸提最佳工艺参数:浸提温度95℃,时间2h,固液比1:5。去蛋白采用酶-Seveag联用法,沉淀多糖。滕利荣等[21]分别就提取时间、溶剂体积、浸提温度进行单因素实验,发现热水提取百合多糖的最佳条件为:加水比70:1,浸提时间6h,浸提温度60℃,在此条件下提取率可达10.87%。Sevag试剂离心除蛋白质,测定多糖含量。杨林莎等[22,23]讨论提取时间、提取次数、溶剂体积、浸提温度等因素对多糖得率的影响,采用正交实验法进行优选。影响百合多糖提取的主次顺序为温度>溶剂体积>浸提次数>浸提时间,最佳工艺为温浸温度80℃,但考虑到多糖解聚及淀粉糊化、变性,浸提温度设为65℃,溶剂体积l5倍量,浸提3次,浸提时间4h。Sevag法除蛋白,以多糖得率为指标,采取正交实验法探讨Sevag法中的氯仿与正丁醇的配比及与样品体积的比例关系,最佳工艺为氯仿-正丁醇体积比为3:1,样品-氯仿正丁醇体积比为5:2,振摇时间10min。测定多糖得率为5.2%。杨华等[24]用三氯三氟乙烷与seveage法联用脱蛋白,得百合粗多糖水溶液。以乙醇沉淀,丙酮、乙醚洗涤,冷冻干燥后得粗多糖。孙丽华等[25]用Sevag法脱蛋白,分离纯化所得活性多糖的得率为4.5%,多糖含量为96.8%。
2.2.2复合酶法百合块茎中除多糖物质外,还含一定量的蛋白质、胶质、粗纤维及脂肪。这些物质的分解有利于多糖的分离和纯化。复合酶法提取百合多糖具有条件温和、杂质易除、提取率高和生物活性高等特点。因此选用复合酶系,将复合酶[ω(纤维素酶):ω(果胶酶):ω(胰酶)=2:2:1]加入百合块茎干品中,考察pH、酶促反应温度、酶促反应时间对提取率的影响,确定酶法提取多糖的最佳反应条件:pH值是影响百合多糖提取率的显著因素,浸提液pH7.0,浸提温度50℃,酶促反应时间90min。在上述最佳条件下,测定了加酶量对多糖提取率的影响,最佳加酶量为3%。在最适酶提条件下提取率达31.03%,是热水提取法的2.85倍[21]。
2.3秋水仙碱
2.3.1有机溶剂提取法李新社等[15]考察了溶剂种类、提取时间及提取方式对提取效果的影响,确定提取剂为乙醇,提取时间为8h,碱化百合粉能显著改善提取效果,提取率从0.95%提高到1.77%。何纯莲等[26]研究了提取温度、提取时间、溶剂用量、粒度4个因素对秋水仙碱提取的影响,确定萃取温度﹥溶剂用量﹥提取时间﹥粒度。最佳工艺条件为原料过20目筛,提取溶剂选用乙醇。80℃,溶剂用量6∶1,提取10h,即可达到在此实验条件范围内的最佳提取效果。采用高效液相色谱法测得秋水仙碱的含量为43.2mg,含量为0.36‰。李谷才等[27]筛选出乙醇提取百合中秋水仙碱的最佳工艺条件:75℃时,用乙醇将过50目筛的百合粉以5:1,提取5h,可得秋水仙碱45.78mg。在此条件下,用HPLC法测得百合中的秋水仙碱含量为4.58%。
2.3.2超临界二氧化碳流体萃取法何纯莲、李新社、任凤莲、李谷才等[14,15,26,27]选取萃取温度、萃取压力、提携剂(乙醇)用量、萃取时间4个因素为变量,发现各因素的影响秩序为:萃取温度﹥萃取时间﹥萃取压力﹥提携剂用量。最佳条件为:40℃,18Mpa下,以300ml乙醇作提携剂萃取2h。测得萃取物粗品中含秋水仙碱24.5mg,含量为6.38%。经HPLC法测定,测得百合中秋水仙碱含量为0.0485%。
3小结
目前,对百合化学成分的研究已经有了较丰富的文献积累,但缺乏百合构效关系的研究,药理作用机理研究也不够深入,从整体上看缺乏横向的联系,因此要对百合进行系统全面的研究,可谓任重而道远。
百合化学成分提取分离研究,文献报道较多的百合皂苷和多糖类,其良好前景使得对它的提取有待于进一步研究改进,主要集中在简化工艺流程和引入新的研究方法,提高产物富集率和纯度上。
在水提醇沉法除蛋白方法比较中,从脱蛋白后的水溶性百合多糖损失和蛋白质去除效果来看,酶法与Seveage联用法优于Seveage法和三氯三氟乙烷与Seveage联用法,是一种很有效的植物多糖中脱蛋白方法。无论采用哪种,所得的水溶性百合多糖中蛋白质含量均在10%以上,其原因可能是百合水溶性多糖中部分蛋白质与多糖结合成紧密的糖蛋白复合物[28]。
百合是中华人民共和国卫生部审批通过的首批药食两用的植物,不仅临床上有着广泛的应用,而且作为加工保健产品的原料也极具有开发前景。因此对百合的栽培技术、功能因子的结构、含量、作用及在食品中稳定性等方面进行深入研究,使其最大限度地保留活性,是百合研究开发的趋势。
【参考文献】
[1]侯秀云,陈发奎.百合化学成分的分离和结构鉴定[J].药学学报,1998,33(12):923.
[2]侯秀云,陈发奎,吴立军.百合中的甾体皂苷的结构鉴定[J].中国药物化学杂志,1998,8(1):49.
[3]吉宏武,丁霄霖.百合皂苷的提取分离与结构初步鉴定[J].林产化学与工业,2001,21(3):48.
[4]吉宏武,丁霄霖,陶冠军.液相色谱-电喷雾电离质谱与电子轰击质谱联用筛选百合中的甾体皂甙[J].色谱,2001,19(5):403.
[5]吴晓斌,任凤莲,邱昌桂,等.百合皂苷的提取、纯化及其鉴定[J].广州化学,2005,30(2):36.
[6]吴晓斌,任凤莲,邱昌桂,等.百合皂苷的提取、纯化及其对羟自由基的清除作用[J].天然产物研究与开发,2005,17(6):777.
[7]杨秀伟,吴云山,崔育新,等.卷丹中新甾体皂苷的分离和鉴定[J].药学学报,2002,7(11):863.
[8]姜茹,匡永清,吴少华.百合免疫活性多糖的分离及其组成[J].第四军医大学学报,1998,19(2):188.
[9]刘成梅,付桂明,游海,等.百合多糖的纯化与化学结构鉴定研究[J].食品科学,2002,23(5):114.
[10]刘成梅,付桂明,涂宗则,等.百合多糖降血糖功能研究[J].食品科学,2002,23(6):113.
[11]赵国华,李志孝,陈宗道.百合多糖的化学结构及抗肿瘤活性[J].食品与生物技术,2002,21(1):62.
[12]ManalMShehata,王璋.百合中水溶性非淀粉多糖的分离与提纯[J].无锡轻工大学学报,2002,21(5):503.
[13]贺世洪,任凤莲,宋鸽.秋水仙碱的二阶导数极谱测定[J].湘潭大学自然科学学报,2001,23(4):78.
[14]何纯莲,李谷才,任凤莲,等.超临界流体萃取——高效液相色谱法测定百合中秋水仙碱[J].天然产物研究与开发,2003,15(1):5.
[15]李新社,王志兴.溶剂提取和超临界流体萃取百合中的秋水仙碱[J].中南大学学报(自然科学版),2004,35(2):244.
[16]郭朝晖,蒋生祥.中药百合的研究和应用[J].中医药学报,2004,32(3):27.
[17]任凤莲,邱昌桂,连琰.百合总皂甙的提取工艺[J].中南大学学报(自然科学版),2005,36(1):69.
[18]吉宏武,丁霄霖.百合总皂苷定量测定方法的研究[J].林业化学与工业,2003,23(4):54.
[19]吉宏武,丁霄霖.百合甾体皂苷元的气——质联用分析及其结构鉴定[J].无锡轻工大学学报,2003,22(3):84.
[20]刘成梅,付桂明,涂宗财,等.百合多糖提取的影响因素研究[J].食品科学,2002,23(2):87.
[21]滕利荣,孟庆繁,刘培源,等.酶法提取百合多糖及其体外抗氧化活性[J].吉林大学学报(理学版),2003,10(4):538.
[22]杨林莎,李玉贤,李秋杰,等.百合多糖提取、纯化工艺优选[J].中医研究,2005,18(1):25.
[23]杨林莎,李玉贤,李明丽,等.苯酚-硫酸比色法测定百合多糖的含量[J].中国中医药信息杂志,2004,8(11):704.
[24]杨华,阮振寰,姚宏.百合多糖的提取及蛋白含量测定[J].美中国际创伤杂志,2005,4(2):53.
[25]孙丽华,周彦钢,盛清,等.百合活性多糖的分离纯化与鉴定[J].浙江省医学科学院学报,2000,6(42):27.
[26]何纯莲,向建南,伍伟青.百合中秋水仙碱的分离应用研究[D].湖南大学硕士学位论文,2003,10:17,32.
关键词:中药,鉴定技术,进展
我国地大物博,蕴藏着极为丰富的中药资源,据统计有12000种之多。但药材种类繁多,来源复杂,既有同名异物、同物异名、一药多名等普遍现象;又有来源不同、地区习惯用药有别的客观事实。不但贵重稀有药材的伪劣品屡屡被发现,一些常用普通中药也会有混淆品出现,并且同一药材又有数种不同的等级规格;即使用同一药材其活性成分含量也有波动。。因此以现代分析技术对中药及其制品进行真伪鉴定、质量控制,对于中药的经营、生产、质量监督和控制及临床用药都有重要的意义和实用价值。本文从各鉴定技术的原理、特性及其应用展开综述。
1.显微鉴定
显微鉴定适用于含中药粉末的制剂,是鉴别药材真伪的最有效的手段之一,具有简便、快速、准确的优点。
由于中药的内部组织构造、细胞形态、内含物特征等,在不同的种群中是不同的,而在相同种群中则是一定的、固有的、比较稳定的,它不受外界因素的影响,因此常作为植物分类的依据。木质部的构造,导管的有无是区别被子植物及裸子植物的分界线,药物粉末中的细胞形态、大小,所含内含物的种类、特征等可以用来区别不同的品种,所以该项技术可用来鉴定所用药物的真伪。
另外,中成药组成药物多,中药间的粉末显微特征互相干扰,其鉴别远比单味生药粉末困难得多。通常根据处方,对各组成生药的粉末显微特征进行分析、比较,排除某些类似的细胞、组织及内含物等的干扰,选取各生药在该成药中较具专属性的纤维特征,作为显微鉴别依据。因此,单一粉末生药的主要特征在制剂中有时不一定作为鉴别依据,而有些次要的特征反而起鉴别作用。王世清、郑芸[1]对妇科再造丸的研究表明,当归、三七等的分泌细胞作为的显微鉴定的特征而其鉴别作用。
2.色谱鉴定
2.1.薄层色谱法
薄层色谱法是将固定相载体均匀涂布在具有光洁表面的玻璃板或其他支持物上,用毛细管或适当点样器将样品液滴加薄层的起始线上待溶剂挥散后,置于展开槽内,用一定的溶剂展开,取出干燥,检出或定量。在此过程中,不同的物质可以得到分离,但分离原理随所用的固定相不同而异[2]。
TLC是一种快速、灵敏、高效地分离微量物质的方法,是最简单的色谱技术之一,它具有操作方便、设备简单、分离效率高、专属性好、分离速度快、色谱参数易调整等特点,因而在中药鉴定中的应用广泛[3]。黄玉清[4]采用TLC鉴别牡丹皮及其伪品芍药根皮,结果显示,牡丹皮供试液与丹皮酚对照液位置上显相同的紫色斑点,芍药根皮供试液与芍药苷对照液相应的位置上显相同的蓝色斑点。赵志军[5]建立了益康胶囊的TLC鉴别方法,对方中组成药物人参、黄芪、何首乌、丹参及甲基橙皮苷进行鉴别。结果斑点清晰,分离效果好,专属性强,阳性对照无干扰。
2.2.气相色谱法
气相色谱是一种以气体为流动相,液体或固体作为固定相的分离分析技术。具有高效、快速、灵敏、微量的特点,唯一局限之处在于所分析样品应具有挥发性。气相色谱技术已广泛应用于中药材挥发油分析[6-8]。
由于中药挥发油成分复杂、种类繁多,气相色谱技术作为挥发油分离分析的有力手段,可以用来建立中药材挥发油及其成方制剂的指纹图谱库,为药材鉴别、质量评价及成方制剂和生产过程中半成品的质量控制提供检测方法。。王玉萍[9]以紫苏叶中紫苏醛为指标成分,采用内标法测定了不同产地、不同采收时间、不同放置时间紫苏叶中紫苏醛的含量,对紫苏叶的质量进行了评价。
2.3.高效液相色谱法
高效液相色谱法是在经典的液相色谱法的基础上,于20世纪60年代后期引入了气相色谱法的理论,迅速发展起来的一种色谱分离技术。由于高效液相色谱法具有用量少、分离效能高、专属性强、检测灵敏度高、分析速度快、适用范围广(样品不需气化,只需制成溶液即可)、色谱柱可反复使用的特点,因而在重要鉴别与鉴定方面的应用广泛。朱华等[10]采用高效液相色谱法对各种不同蛤蚧进行了鉴别,以防止以伪乱真现象。沙明[11]等利用高效液相色谱法的相对保留时间来鉴别地榆的真伪,还用峰面积比值来衡量该药材的品质优劣,为地榆提供一种客观、直观的质量评价方法。张思巨等[12]利用高效液相色谱法确认了三种胶之间的内在差异,简便、可靠地鉴别了阿胶、鹿角胶和龟甲胶,保证成品中所用阿胶的正源性。
3.红外光谱鉴定
在药物分析中,以红外光谱具有的“指纹”特性作为药物鉴定的依据,是各国药典共同采用的方法。但通常仅限于西药等单组分、单纯化合物的鉴定。由于中药材、中药饮片和成药本身都是远比西药复杂得多的混合物体系,它们的红外光谱是组成它们的所有化合物的红外光谱的叠加。因此对谱图如何进行整体解析以及如何设法消除中药主体成分的干扰等复杂而棘手的问题使得常规的红外光谱法在相当长时期内令人望而却步,从而未能在中药质量控制和管理中发挥其应有的作用。
然而,将红外光谱与计算机辅助解析技术(二维相关中外光谱法、模式识别和人工神经网络等)有机地结合应用于中药鉴定的若干报道,一系列的成果令人信服地向世人展示。这种将中药学、数学、分析化学相结合,实现优势互补的现代红外光谱技术,无疑会在中药的质量控制中扮演一个重要的角色[13]。刘小平[14]利用红外光谱的测定数据进行分析,将相同波数的数值归在一起,明显得到六味地黄丸及其缺不同药材后的红外光谱的数据存在一定的差异。
4.DNA分子鉴定
DNA分子作为遗传信息的直接载体,信息含量大,在同种或同品种内具有高度的遗传稳定性,且不受外界环境因素和生物体发育阶段及器官组织差异的影响,因此用DNA分子特征作为遗传标记进行中药鉴别更为准确可靠[15][16]。Shaw[17][18]等用AP-PCR对人参属3种药材人参、西洋参与三七及4种伪品桔梗、紫茉莉、土人参和商陆进行了鉴别研究,得到了能区别三种人参属药材与伪品的指纹图谱。
5.联用技术
5.1.气相-质谱联用技术
气相-质谱联用技术是将在标准电离条件下得到的大量已知纯化合物的标准质谱图存储在计算机的磁盘里,作为已知化合物的标准质谱谱库。然后将在标准电离条件下得到的、已被分离成纯化合物的未知化合物质谱图与计算机内存储的质谱谱库内的质谱图按一定的程序进行比较,根据匹配度程度检出这些化合物的名称、相对分子质量、分子式、结构式和相似度,从而对未知化合物进行定性分析。
气相-质谱联用技术适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物;用电子轰击方式(EI)得到的谱图,可与标准谱库对比。马松涛[19]等人利用气相-质谱联用方法分析了香紫苏油的化学成分,为香紫苏油的应用提供了依据。。
5.2.液相-质谱联用技术
液相-质谱联用技术自Horning于20世纪70年代进行开创性研究以来,经过20多年的发展已趋向成熟,各种商品化仪器相继问世,而且应用日益广泛,它集液相色谱的高分离效能与质谱的强鉴定能力于一体,对研究对象不仅具有足够的灵敏度、选择性,同时还能够给出一定的结构信息,分析快速而且方便,具有其他分析方法所不能比拟的优点[20]。黎先春[21]等人采用HPLC-ESI-MS分析方法能很好的分离和鉴别穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯。
除以上常用方法外,还有差热分析法[22]、X-射线衍射法[23]、生物芯片法[24]、电镜扫描法[25]、核磁共振波谱法[26]、示波极谱法[27]等新技术。
结语中药鉴定技术的迅速发展,对中药的真伪鉴别、质量控制有着重要的意义,它正向着标准化、科学化和信息化的方向发展。
参考文献:
[1] 王世清、郑芸.妇科再造丸的显微鉴定研究[J].中成药,2003,25(12):1026-1028.
[2] 安登魁.药物分析[M].济南:济南出版社,1992.361.
[3] 石俊英.中药鉴定学[M].中国医药科技出版社,2006.273-275.
[4] 黄玉清.牡丹皮及其伪品芍药根皮的鉴别[J].中国药事,2005,18(5):296.
[5] 赵志军,李敬荣,赵志强.益康胶囊的鉴别方法研究[J].安徽医药,2004,18(5):296.
[6] 高中华、张文立.多虑乙酰氯的气相色谱分析[J].氯碱工业,2007(5):32-33.
[7] 李晓、李英华、周其芳、王黎萍. 乙酰吗啉的气相色谱分析[J].辽宁化工,2007(4):285-286.
[8] 王振洪、宋湛谦、商士斌、叶伯蕙. 气相色谱分析方法在脂松香种类化学鉴别上的研究[J].林产化学与工业,2007(5)37-42.
[9] 王玉萍,朱兆仪,杨峻山.紫苏叶的质量研究-Ⅰ[J].药物分析杂志,2000,20(5):
[10] 朱华,林冬杰,莫小玲等.广西蛤蚧、泰国蛤蚧及其混伪品海蛤蚧(红瘰疣螈)的生药鉴定[J].广西中医药,1997,6:34-37.
[11] 沙明,曹爱民,刘春丽等.高效液相色谱保留时间比值法对中药地榆的鉴别研究[J].药物分析杂志,1998,18(增刊):74-76.
[12] 张思巨,汤亚池,张义等.阿胶、鹿角胶和龟甲胶的理化性质比较研究[J].中国药学杂志,1998,33(7):397-400.
[13]孙素琴,周群,秦竹.中药二维相关红外光谱鉴定图集[M].北京:化学工业出版社,2003
[14] 刘小平,宋青,陈笑宇,李宁.六味地黄丸的红外光谱鉴定研究[J].数理医药学杂志,2008.18(3):245-247.
[15]徐红,王峥涛,胡之壁.中药DNA分子鉴定的发展与应用[J]世界科学技术-中医药现代化,2003,5(2):24-30.
[16]周佐斌,葛刚.中药道地性的DNA分子鉴定[J].江西科学,2008,26(3):507-516
[17]Shaw P C, But PP H.Genomic fingerprinting as a means to identify gingeng roots.In:Bailey WG,Whiteheak C,Proctor J T A et al.(Eds) The chanllenges of the 21stcentury,Proceedings of the International Ginseng Conference Vancouver.Buraby,B.C.Canada,SimonFraser University pp.1994,112.
[18]Shaw P C,But P PH.Authentication of Panax species and their adulterant by random-primedpolymerase chain reaction.Planta Med.1995,61(5):466-469.
[19]马松涛,赵继飚,党俊伟等.用GC/MS联用技术分析香紫苏挥发油成分[J].河南科技,2003,21(6):725-727.
[20] 郭跃伟. 液相色谱/光谱(紫外、质谱及核磁共振)联用技术在中草药有效成分研究中的应用[J].天然药物研究与开发,2003,15(5):456-461.
[21]黎先春,王小如.中药材GAP实施过程中的关键分析技术[M].厦门:厦门大学出版社,2002.
[22]陈振江,许腊英,毛维伦等.热分析技术在中药及其制剂质控中的应用[J].中草药,1994,25(9):493.
[23]朱育平,陈逸,戴乐美等.马宝成分的分析与鉴别[J].中国中药杂志,1996,21(7):394.
[24]金伟,马翊澎,程海鹏等.生物芯片技术在中药研究中的应用展望[J].中草药,2001,32(11):1054.
[25] 许欣荣,赵华英,陈永林等.不同紫苏子和其伪品的扫描电镜观察[J].中国中药杂志,1997 ,22 8 :458.
[26]秦海林,赵天增,都恒青等.核磁共振波谱法鉴定天麻及其伪品[J].中药材,1994 ,17 6 :23
[27] 英华.六种贝母的示波极谱鉴别法[J].中草药,1990;21 4 :33.