海洋资源与利用领域成果汇编

海洋资源与利用领域成果汇编
天津科技大学(TianjinUniversityofScienceand
Technology),位于天津市,是中央和地方共建、天津市重
点建设高校,入选国家“111计划”、教育部“卓越工程师
教育培养计划”高校、天津市“双一流”建设高校、国家建
设高水平大学公派研究生项目、国家“特色重点学科项目”
建设高校、国家级新工科研究与实践项目、国家级大学生创
新创业训练计划、中国政府奖学金来华留学生接收院校,为
CDIO工程教育联盟、“一带一路”高校食品教育科技联盟成
员单位。学校创建于1958年,时名为河北轻工业学院,是全
国首批4所轻工类本科院校之一,隶属轻工业部。1959年,
天津大学制浆造纸专业的主要师资和实验设备调入学校。1
964年,北京轻工业学院发酵工学专业、无锡轻工业学院塑
料成型加工专业先后调入学校。1968年,学校改名为天津轻
工业学院。1971年,天津大学制浆造纸专业全部调入学校。
1972年,北京轻工业学院盐化专业和轻工业部塘沽盐业专科
学校合并后划归学校。1998年,学校的管理体制改为中央与
地方共建、以天津市管理为主。2002年。经教育部批准,学
校更名为天津科技大学。
本技术以淡化浓海水为进滩卤水,优化自然蒸发及
卤水工艺条件,采用真空膜蒸馏技术浓缩淡化浓海水和(或
)盐田初级制卤区重新改造设计的方案,可实验淡化浓海水
直接生产日晒海盐,有效节约传统滩晒初级制卤区面积,在
保证日晒海盐产质量的同时,有效解决了浓海水排放带来的
环境压力问题。
研究成果已在以淡化浓海水为原料年产40万吨盐田示
范工程中得到产业化应用。
为向淡化浓海水生产日晒海盐工程设计提供计算依据
,我们基于人工神经网络模型,通过模拟盐田系统建立了自
然蒸发多因素协同作用的卤水自然蒸发数学模型,首次获得
了空气温度、湿度、风速、太阳幅照、卤水温度、卤水浓度
等多因素及其协同作用对卤水蒸发速率的定量影响规律,建
立自然因素与卤水因素与蒸发速率相互作用数据库,并优化
了淡化浓海水为原料自然蒸发过程的制卤及结晶工艺条件,
揭示了钠镁比值、蒸发速率、卤水深度对成卤率的作用机理
。
研究成果已在以淡化浓海水为原料年产40万吨盐田
示范工程中得到产业化应用。
首次建立多级膜蒸馏浓缩淡化浓海水制卤工艺并实
现产业化,膜蒸馏过程通过利用低品位热源实现海水浓缩,
产出淡水中无机盐脱除率均可达99.9%。
成果应用于天津长芦海晶集团年产40万吨海盐产业化
示范工程,成卤周期由45天降至30天,盐田单产从每公顷6
6吨提高至175吨,制卤能力提高160%。
膜蒸馏过程通过利用低品位热源实现海水浓缩,产
出淡水中无机盐脱除率均可达99.9%
成果应用于天津长芦海晶集团年产40万吨海盐产业
化示范工程,成卤周期由45天降至30天,盐田单产从每公顷
66吨提高至175吨,制卤能力提高160%。
(1)海卤水资源综合利用;(2)盐与健康及盐产
品高值化;(3)膜及膜分离技术;(4)多相催化和膜催化
。
针对海岛和野外用水需求,利用双膜法和离子交换
技术,开发车载和撬装式海水淡化装备,分别应用于海岛的
海水淡化、防化应急车载脱盐与重金属处置装备。
原水为我国南海海域海水,电导率为45000——4600
0uS/cm,水温为20——35℃,pH值为7.5到8.5。原海水经
过超滤系统处理后,进入两级反渗透进行脱盐。一级产水作
为普通生活用水,洗衣、洗澡等;二级产水达到饮用标准,
可用于饮用和做饭等。
在双膜法海水淡化工艺中,连续超滤作为预处理降低
了化学药剂的加入量,体现了环境友好性;在反渗透装置中
采用高效的能量回收装置,先进的能量回收技术降低了电耗
,使每吨产水电耗控制在4kW·h以下,明显降低了反渗
透海水淡化装置制水成本。
海水经双膜法深度处理后,脱盐率>99%,主要
离子去除率>98%。
该系统在南海海域已经有在应用,出水效果稳定,
为海南岛军民的生活用水提供了可靠保障。
(1)海卤水资源综合利用;(2)盐与健康及盐产
品高值化;(3)膜及膜分离技术;(4)多相催化和膜催化
。
中华绒螯蟹健康养殖技术在复合生物制剂净化养蟹
水体、绿色免疫增强剂提高蟹体免疫力、优质饲料提高河蟹
规格等技术方面有创新。
使用本技术后,可提高河蟹增重率10%以上,降低病
害发生率15%以上,避免较大经济损失,显著提高经济效益
和生态效益。
渤海银鲳人工驯养及苗种繁育技术研究。
本项目主要研究,渤海银鲳人工驯养技术,在曹妃甸
周围海域定置网捕获活泼健壮无伤的银鲳野生鱼作为驯养亲
鱼,然后送往海发养殖车间暂养驯化,驯养条件与自然海区
的条件相似;从渤海采集卵巢发育到Ⅲ-Ⅳ、Ⅳ、Ⅴ期的银鲳,
采用重量法进行了生殖力的研究;银鲳精子超低温保存技术
研究,确定影响精子存活率的顺序,筛选精子冷冻液最佳配
方;银鲳海上人工授精、受精卵孵化技术研究,先后在渤海
湾海域出海50余次,在海上选择性腺成熟较好的雌雄银鲳;
银鲳苗种培育技术研究,培育银鲳仔鱼22万余尾,12d仔鱼
平均成活率36.35%,随后投喂糠虾和鱼宝饲料(日本株式会
社生产),继续培育,培育平均全长6.8cm、平均体重5.3g
的银鲳幼鱼2万余尾;盐度对银鲳仔稚鱼生长和成活率的影
响;抗应激保健剂对银鲳幼鱼生长及免疫机能的影响,抗应
激保健剂能够明显促进银鲳幼鱼生长,明显提高银鲳酚氧化
酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的
活性,从而明显提高银鲳幼鱼的存活率,对于当前实施的海
水养殖品种结构调整、推动产业升级、增加渔民收入以及满
足市场需求,具有重要的现实意义。
本发明涉及一种四角蛤蜊糖胺聚糖在制备抗血栓药
物或保健品上的应用,该四角蛤蜊糖胺聚糖是由四角蛤蜊软
体部,采用酶解、离心及醇沉的方法制备成的高纯糖胺聚糖
,该高纯糖胺聚糖用于抗血栓药物或保健品的制备,该高纯
糖胺聚糖用于抗血栓药物或保健品的使用剂量为200μg-500
μg/kg/d,而且,所述抗血栓药物为药剂学上允许的任何口
服剂型、注射剂型及何外用剂型。
本方法反应条件温和、糖胺聚糖得率及纯度高,抗血
栓作用效果好;而且,本方法采用四角蛤蜊作为提取客体,
四角蛤蜊是渤海湾常见的低值贝类,原材料成本低,而糖胺
聚糖得率不降低,大大降低了产品成本。
卤虫是海水鱼和甲壳类水产育苗不可或缺的生物饵
料,是育苗成本的重要组成部分。
虽然卤虫卵孵化使用简单、营养较全面,但育苗企业
在应用过程中普遍忽略水产苗种特殊营养和健康需求、孵化
技术缺乏标准化,造成卤虫卵资源浪费、育苗成本上升。
本项目来源于天津科技大学亚洲区域卤虫参考中心A
R-ARC(与联合国粮食和农业组织合作建立)多年的科研成
果和企业服务经验,涵盖以下“卤虫在水产育苗中高效利用
关键技术”:
(1)依托亚洲唯一的卤虫种质库和数据库,掌握不
同卤虫品系的孵化和营养特性,根据水产苗种的不用摄食习
惯和营养需求,提供个性化解决方案;
(2)掌握卤虫卵脱壳和标准化卤虫孵化技术,提高
卤虫卵孵化率,降低孵化过程中有害微生物的滋生;
(3)掌握卤虫营养强化技术,通过卤虫的生物包裹
作用将高级不饱和脂肪酸和免疫增强剂等输送到苗种消化道
内,满足苗种的营养和健康需求;
(4)掌握室内高密度卤虫培养技术,提供营养稳定
、生物安全和个体大小均一的卤虫拟成体和成虫产品,满足
特殊品种水产养殖的饵料需求。
SAS和响应面相结合的方法优化四角蛤蜊和泥螺糖
胺聚糖提取工艺,确定最佳工艺条件,掌握四角蛤蜊和泥螺
高纯糖胺聚糖制备关键技术;
发酵工程和酶工程技术发酵凡纳滨对虾下脚料,筛选
最佳发酵时间为48h、最佳营养糖类为葡萄糖、最佳固液比
为1:2,发酵后的固体物质进一步脱乙酰化和降解制备功能
性低聚壳聚糖,发酵液中加入枯草芽孢杆菌和豆粕粉,进一
步固体发酵,烘干制备营养价值很高的复合蛋白粉,实现了
对虾废弃物高值化利用的零排放。
主要创新点:符合"节能减排、资源利用最大化
、绿色环保"的宗旨,解决目前贝、虾加工业附加值低
、精深加工滞后、二次污染的关键技术问题,实现低值贝类
和对虾加工废弃物的高值化利用。
本设备主要功能完成了对水听器在5Hz-630Hz的灵
敏度、直流电阻的测量,保证了水听器的高性能。
该设备采用对比法对水听器进行测试。为了分别观察
两个水听器的响应曲线,并且对二者进行实时的对比测试,
采用主从机电路。主机电路与从机电路基本相同,可以通过
拨码开关来选择主从方式。
整个测试过程是:把标准水听器和待测水听器放入混
音箱中相同高度的位置;信号源产生正弦波信号,通过功率
放大器进行放大,驱动混音箱的扬声器产生声压;使标准水
听器和待测水听器同时接收声压信号,产生电信号由采集板
进行采集,通过算法求出待测水听器的灵敏度和直流电阻,
其值通过上位机软件进行显示;改变信号源产生的正弦信号
的频率,可以测出灵敏度的幅频响应曲线。
与同类型其它设备相比,该测试仪具有良好的图形化
、交互式的上位机界面,操作简单,使用方便。并且测试后
能够生成检测报告,与传统测试所采用的多参数分别用多个
仪器检测、数据人工汇总处理的方式相比,大大提高了检测
的效率,并增强了系统的通用性。
本设备主要功能是完成对固定频率点的水听器灵敏
度的测量,达到对水听器优劣的分选。
本设备设计以单片机为核心,单片机控制正弦信号发
生器产生一个固定频率信号给混音箱,混音箱产生震动作用
于水听器,使水听器产生一个电信号,由单片机控制的A/D
采集到该电信号,进行分析运算,计算出该频率点的灵敏度
。
本设备的关键点在于信号的采集和混音箱的设计,信
号的采集采用了放大电路和低通滤波电路,既有效的满足了
对微弱信号的检测,也对干扰噪声有一定的抑制;混音箱的
设计保证了声场的均匀性,也保证了测试的重复性和精确性
。
与其他同类型的测试仪相比,该测试仪体积小巧,可
以在不同的场合进行测试,操作简单,可以实现快速测试,
提高了测试效率。并且该测试仪已经应用在公司一段时间了
,在公司的测试显示,该设备的测试精度高,重复性好,并
且进行了连续长达10小时的测试,其性能稳定,且受温度变
化的影响较小,完全满足公司要求。
该项目主要通过对高产碱性蛋白酶突变菌株Hap3-
26-2进行离子注入诱变,并对其培养基和发酵条件进行了优
化。
同时还对所产碱性蛋白酶进行了纯化和性质研究。
最后对酶的放大实验和酶制剂制作进行了探索。
通过对发酵液采用絮凝、硅藻土过滤和膜过滤浓缩,
使酶液浓度达到380000μ/ml。酶活收率大于80%。
同时通过对酶液进行喷雾干燥,发现酶活力仍然能维
持在原活力的75%;使浓缩液体酶的稳定性在室温下保存一
年能维持原活力的80%以上。
该产品是指pH值在碱性范围内水解蛋白质肽键的酶类
,最适pH一般为9~11,因此,可以在碱性条件下保持良好
的活力,并催化蛋白水解,主要应用于加酶洗涤剂,在制革
、丝绸、饲料、医药等工业也有广泛的应用。
冷冻法海水淡化是通过低温下将海水中的水分冻结
为冰并与浓缩海水分离而获得淡化水的一种海水淡化技术,
可与海水冷热能利用相结合实现海水的综合利用。
该项目针对转筒式冷冻法海水淡化技术,对海水在转
筒表面的结冰过程、系统结构、部件型式与材料、制冷剂、
操作参数及其技术经济环境分析等进行了较系统的研究,在
海水淡化、海水供冷供热等领域均有广阔的应用前景。
水溶性纤维素可用作食品的增稠剂、稳定剂、填充
剂、配方助剂。
天津科技大学食品工程学院、天津市天轻食品发酵开
发公司经几年攻关,已率先试制出合格产品,填补了国内空
白。
该工艺流程:配料→保温及抽真空→达到反应条件反应
4~6小时氮气保护→正压排料→冷却→粉碎→包装成品。
该产品可以进一步加工成各种不同的剂型(粉剂、片
剂、胶囊)。
水溶性纤维素可用作食品的增稠剂、稳定剂、填充
剂、配方助剂。天津科技大学食品工程学院、天津市天轻食
品发酵开发公司经几年攻关,已率先试制出合格产品,填补
了国内空白。
系统采用数字化、智能化技术检测水体氧含量,并
实施视情、精准自动启停增氧设备,达到避险、节能、低碳
目标;同时,采用现代通信技术,可以实时获取养殖水体氧
含量信息与示警;系统可以实时的检测水中溶解氧值,根据
养殖户设定溶解氧的上下限,自动启停增氧机系统。
同时可采用太阳能提供动力,降低了水处理成本。
1.项目以集约化水产养殖风光互补供电增氧系统为
研究对象,采用以太阳能为主风力发电为辅的供电增氧,研
究了多元结构光伏阵列发电的机理,建立了一个改进的多元
结构光伏系统数学模型,提出了一种基于多目标粒子群优化
模糊算法、一种基于反步滑模控制的光伏逆变器控制策略和
一种光伏LCL型并网逆变器的积分滑模容错控制策略,研究
成果对于实现集约化水产养殖风光互补供电增氧的科学、合
理利用,具有一定的理论意义。
2.项目以探索集约化水产养殖的高效节能增氧为目的
,以风光互补发电系统为供电主体,结合批试验、野外现场
监测和数值模拟技术。
3.研究方法和技术路线系统、合理。设计了一套以太
阳能发电为主风力发电为辅的水体增氧系统,分析了封闭水
体溶氧量、温度、pH值等分布特征及其影响因素;研究了采
用风光互补供电为动力后,水质因子变化规律;并对集约化
水产养殖风光互补增氧系统进行了验证。
1.厘清中国海浮游植物分类、多样性、系统发生学
,进行快速定量检测
1).中国海浮游植物分类、多样性和系统学研究
首次系统更新整理了中国海区甲藻类的系统与分类特
征,对代表种进行描述;对中国海区浮游植物常见物种存在
的193个同物异名进行了修订。团队带头人作为责任编委20
11年组织《生物多样性》期刊第一次“海洋生物多样性”专
辑,http://www.biodiversity-science.net/CN/volumn/v
olumn1233.shtml,并正在组织2013出版的《生物多样性》
期刊第二次“海洋生物多样性”专辑。
2).中国海浮游植物定量分析技术及推广
首次在国内推广国际浮游植物标准分析方法—Uterm
?hl方法,因该方法需要较高的技术性和经验积累,目前团
队依然是国内极少数使用该方法的实验室,所获数据是国际
认可定量分析结果。
2.建立细胞体积生物量国际标准方法,进行中国海浮
游植物碳循环相关研究
1).建立了浮游植物体积/表面积-碳模型国际标准方
法,该方法业已成为国际标准方法,为世界各国广泛采用,
2003年论文成果发表在业内顶级期刊JournalofPlanktonRe
search,发表至今WebofScience引用160余次,http://pla
nkt.oxfordjournals.org/content/25/11/1331该论文被ES
I收录,该方法是估算浮游植物细胞碳的基础方法,是未来
估测中国海浮游植物碳库和发展遥感快速监测浮游植物生物
量的重要方法。
2).浮游植物初级生产及相关调控过程,对浮游植物
自然种群的生长进行了观察研究,工作主要集中在黄海中部
春季藻华和长江口春季有害藻华上,对影响浮游植物生长的
上行和下行控制作用展开了研究,重点研究了微量元素铁和
微型/中型浮游动物对自然种群的控制作用。
3).中国海浮游植物特定功能群研究,在国内积极展
开海洋浮游植物特定功能群固氮蓝藻(固氮)、今生颗石藻
(钙化)和硅藻硅质化等相关研究,目前国内此类研究很少
,在国内团队首次估算了南海和黑潮区蓝藻固氮速率和颗石
藻钙化速率
3.海洋酸化和生物碳汇应对全球变化这一关键问题,
我们进入海洋酸化这个只有10年的年轻学科领域进行重点研
究,发现了CO2分压增加情况下颗石藻钙化速率降低,这对
解释中国海碳“源”、“汇”格局具有重要作用。同时已经
完成酸化对海洋有毒硅藻产毒等相关研究,并正在展开酸化
对硅藻生长及硅的生物地球化学循环影响的相关研究。系统
厘清并总结浮游植物相关生物碳汇过程。
4.中国海及印度洋区域海洋学研究团队(2013年6月
统计结果)完成了中国海定量分析浮游植物群落样品共计1
5,442个,网采样品1,921个,接近于908项目所有浮游植
物采水样品(15,668个)。近期在国家自然科学基金委的
委托下,作为NSFC东印度洋航次的生态方面负责人率先展开
此区域生物海洋学研究。
5.国内率先开展海洋流变学研究,上世纪80年代前,
海洋学一直是物理海洋学主导的领域,环境决定生物是主流
思想。
但是,随着人为活动的影响,近岸富养化与赤潮的频
发,以及近代古海洋与生物地球化学学学科的发展,生物在
海洋生态系统中的作用越来越得到重视,生物对环境介质的
改变,直接导致交叉学科海洋流变学的产生在国家自然科学
基金的资助下,团队从TEP开始研究,逐渐发现流变学的重
要性,与国际知名专家IanJenkinson一起,撰写相关海洋流
变学论若干,为该学科前期探索奠定基础。
6.海洋生态环境保护研究,在天津市沿海海洋生态环
境保护方面以基础研究为指导,观测与模拟结合,评估与修
复并举,为滨海新区的建设提供“贴身服务”。围绕渤海生
态环境问题,以海洋初级生产过程和生物泵过程为核心,研
究富营养化和全球变化(酸化、升温为主的耦合变化)下的
渤海区生态系统变化及其趋势。综合分析比较人为活动和全
球变化对海洋生态系统的影响及其响应,针对国家重大需求
解决近海人为活动影响造成的环境污染导致生态系统破坏,
以及全球变化后中国近海生态系统结构变迁与生物资源变动
规律等重要问题,并深入了解天津市近岸海域海洋生态系统
基本的结构与功能,拟解决水体污染以及赤潮等重要环境问
题。
在对常规物理海洋、化学海洋和生物海洋生态参数进
行长足监测的基础上,积极引进新的技术方法和仪器设备。
为研究天津市临海的环境容纳量、生态系统服务功能评价、
海域功能区划、人为活动及全球变化对本区生态环境的影响
提供坚实的基础科学资料。全面提升天津市海洋科学水平,
为地方社会经济建设和国家战略需求服务。
碳模型国际标准方法,该方法业已成为国际标准方
法,为世界各国广泛采用,2003年论文成果发表在业内顶级期
刊JournalofPlanktonResearch,发表至今WebofScience引用
160余次,http://plankt.oxfordjournals.org/content/25
/11/1331。该论文被ESI收录,该方法是估算浮游植物细胞碳
的基础方法,是未来估测中国海浮游植物碳库和发展遥感快
速监测浮游植物生物量的重要方法。
该负责人擅长并从事的相关研究如下:
(1)浮游生物(包括浮游动物和浮游植物)类群鉴定
与分类,曾经研究过中国近海和印度洋的微型浮游动物的群
落结构组成及与环境条件的关系,西藏盐湖的浮游动物和浮
游植物的群落组成;
(2)浮游生态系统中食物链(浮游植物-浮游动物)
营养传递过程的摄食生态学,研究包括不同浮游动物类群对
浮游植物的摄食压力、食物链营养传递过程中的营养级联效
应等相关研究;
(3)酸化条件、改变的营养条件(包括富营养化、
N/P失衡)对浮游植物的生长和浮游动物的摄食生长以及从
浮游植物到浮游动物的营养传递效率的影响;从生态计量学
、生理学和生物地球化学循环三者结合的角度,研究食物链
的营养传递和生态系统的功能,探究元素物质供给与生物生
理生化过程之间的关系有助于进一步认识浮游动物对于复杂
多变环境的响应和适应机制。
曾主持完成国家自然科学青年基金“海洋酸化对东
印度洋微型浮游动物群落及摄食影响研究(项目号4130611
9)”。
以滨海地下水资源利用与污染控制应用基础研究为
主要研究方向
人们对食品的需求已经从基本的“保障供给”向“
营养健康”转变。
果蔬的功效组分及其分子机制尚未阐明,从而限制了
特色果蔬的开发利用和附加值的提升。
为此,项目组综合运用细胞生物学和营养组学从基因
-蛋白-细胞-整体动物等多角度、多层次系统筛选了果蔬减
肥降脂组分,并阐明了果蔬花色苷调控糖脂代谢的分子机理
。
在此基础上通过科学配伍已研发出功效显著,机理明
确的复合型减肥茶饮料,营养代餐粉,蛋白耙等系列减肥产
品。
该项目获得了国家科技支撑计划、国家自然科学基
金、天津市自然基金等项目支持。
天然产物、生物活性物质功能及机理研究;“食品
添加剂与功能配料生产和应用技术”、“天然活性物质及其
营养调控”,从食品添加剂的绿色制造和营养功能两方面提
高食品质量与安全水平;