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酮体及其研究进展论文

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酮体及其研究进展论文

表2 运动疗法的适应证(略)表3 运动疗法的禁忌证和限制指征(略)3.3 运动的实施运动疗法泛指把运动作为一种治疗手段,是人全身大肌肉群参加的周期性连续性有氧运动。病人只有根据自己的疾病情况来选择适当的运动项目、合适的运动强度,以及掌握好运动实施的时间和运动持续时间。见表4。才能获得明显而持久的收益,从而使糖尿病的控制变得易行、经济而且有效。表4 运动单位交换表(略)4 血糖监测糖尿病患者由于体内胰岛素功能的丧失或缺乏不能充分发挥作用,而血糖升高直接影响病情,造成各种急慢性并发症,故必须对糖尿病患者进行血糖监测,根据血糖结果来评估饮食、用药、运动情况以及是否需要调整。患者及家属应学会使用血糖仪监测血糖,最好保持空腹血糖<6.1~7.8 mmol/L,餐后血糖<8.0~10.0 mmol/L,并定期做尿液检查,查有无酮体,若血糖监测居高不下或尿酮体持续阳性者,应立即就医。5 评估与展望糖尿病非药物治疗是糖尿病综合治疗中不可少的重要部分。做好糖尿病非药物治疗,一方面可以减少糖尿病药物的过多使用,另一方面还可以延缓糖尿病各种并发症的产生和发展,减少糖尿病患者日益高涨的医疗费用,节约大量的社会资源,给糖尿病患者带来巨大的益处。在糖尿病饮食治疗、运动治疗、血糖监测、糖尿病教育方面还有许多值得研究和探讨的领域,也是当前糖尿病研究的热点之一。参考文献:[1] WHO.Definition,diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications, report of a WHO consultation[J].Geneva, 1999:1.[2] 钱荣立.糖尿病的代价.1999世界糖尿病日口号[J].中国慢性病预防与控制,1999,7(6):241.[3] 胡传峰,李立明.2型糖尿病危险因素研究进展[J].中国全科医学,2002,4(4):235.[4] 宋 玲,王爱芹.健康教育在糖尿病防治中的地位和作用[J].中华临床医药杂志,2002,3(9):84.[5] 李凤英,房 健,王 丽,等.糖尿病患者护理中的饮食指导[J].中国临床康复,2002,6(9):1362.[6] 许曼音.享受健康人生-糖尿病细说与图解[M].上海:上海文献技术出版社,2002,36:118.[7] 郭晓杰,殷继东,吴翠英.饮食疗法在糖尿病治疗中的作用[M].中华实用医学,2002,4(16):61.[8] 黄 莉,蔡筱彦.糖尿病的护理[M].国外医学护理学分册,1996,15(4):150.[9] 王淑英,呼瑞英.糖尿病人的饮食控制及护理[J].护理研究,2002,16(1):32.[10] 张笃香,吕海云,刘爱柱.糖尿病病因及饮食疗法[J].时珍国医国药,2001,12(5):455.[11] Boule NG,Haddad E, Kenny GP, et al .Effects of exercise on glycemic control and body mass in type 2 diabetes mellitus:a meta-analysis of controlled clinical trials[J].JAMA,2001,286:1218.[12] Aiello LP, Wong J , Cavallerano JD, et al . Retinopathy. In: Ruderman N, Devlin JT ,Schneider S ,Kriska A ,ed .Handbook of Exercise in diabetes .2nd ed[J]. Alexandria,Va: American Diabetes Association,2002:401.[13] Ross R , Dagnone D, Jones PJ ,et al . Reduction in obesity and related conmorbid condition after diet-induced weight loss exercise-induced weight loss in men:a randomized . controlled trial[J].Ann Intem Med,2000,133:92.[14] 胡永善,冯光斌,吴毅,等.运动对糖尿病大鼠肝细胞胰岛素受体的影响[J].中国康复医学,1997,12(3):109.[15] Maiorana A, O,Driscoll G , et al . The effect of combined aerobic and resistance exercise training on vascular function in type 2 diabetes[J].J Am Coll Cardiol ,2001,38:860.[16] 吴 毅.运动对糖尿病大鼠骨骼肌细胞膜胰岛素受体及葡萄糖运载体的影响[J].中国康复医学,1998,13(27):45.

脂类代谢与人体健康 脂类物质包括脂肪和类脂二类物质,脂肪又称甘油三酯,由甘油和脂肪酸组成;类脂包括胆固醇及其酯、磷脂及糖脂等。脂类物质是细胞质和细胞膜的重要组分;脂类代谢与糖代谢和某些氨基酸的代谢密切相关;脂肪是机体的良好能源,脂肪的潜能比等量的蛋白质或糖高1倍以上、通过氧化可为机体提供丰富的热能;固醇类物质是某些激素和维生素D及胆酸的前体。脂类代谢与人类的某些疾病(如酮血症、酮尿症、脂肪肝、高血脂症、肥胖症和动脉粥样硬化、冠心病等)有密切关系,因此,脂类代谢对人体健康有重要意义。 一、脂类的消化与吸收 1.脂肪的消化与吸收 食物中的脂肪在口腔和胃中不被消化,因唾液中没有水解脂肪的酶,胃液中虽含有少量脂肪酶,但胃液中的pH为1~2,不适于脂肪酶作用。脂肪的消化作用主要是在小肠中进行,由于肠蠕动和胆汁酸盐的乳化作用,脂肪分散成细小的微团,增加了与脂肪酶的接触面,通过消化作用,脂肪转变为甘油一酯、甘油二酯、脂肪酸和甘油等,它们与胆固醇、磷脂及胆汁酸盐形成混合微团。这种混合微团在与十二指肠和空肠上部的肠粘膜上皮细胞接触时,甘油一酯、甘油二酯和脂肪酸即被吸收,这是一种依靠浓度梯度的简单扩散作用。吸收后,短链的脂肪酸由血液经门静脉入肝;长链的脂肪酸、甘油一酯和甘油二酯在肠粘膜细胞的内质网上重新合成甘油三酯,再与磷脂、胆固醇、胆固醇酯及载脂蛋白构成了乳糜微粒,通过淋巴管进入血液循环。 2.类脂的消化与吸收 食物中胆固醇的吸收部位主要是空肠和回肠,游离胆固醇可直接被吸收;胆固醇酯则经胆汁酸盐乳化后,再经胆固醇酯酶水解生成游离胆固醇后才被吸收,吸收进入肠粘膜细胞的胆固醇再酯化成胆固醇酯,胆固醇酯中的大部分掺入乳糜微粒,少量参与组成极低密度脂蛋白,经淋巴进入血液循环。食物中的磷脂在磷脂酶的作用下,水解为脂肪酸、甘油、磷酸、胆碱或胆胺,被肠粘膜吸收后,在肠壁重新合成完整的磷脂分子,参与组成乳糜微粒而进入血液循环。 二、脂肪的代谢 1.脂肪酸的合成 体内的脂肪酸的来源有二:一是机体自身合成,以脂肪的形式储存在脂肪组织中,需要时从脂肪组织中动员。饱和脂肪酸主要靠机体自身合成;另一来源系食物脂肪供给,特别是某些不饱和脂肪酸,动物机体自身不能合成,需从植物油摄取。它们是动物不可缺少的营养素,故称必需脂肪酸。它们又是前列腺素、血栓素及白三烯等生理活性物质的前体。前列腺素可使血管扩张,血压下降,并能抑制血小板的聚集。而血栓素作用与此相反,有促凝血作用。白三烯能引起支气管平滑肌收缩,与过敏反应有关。 脂肪酸的生物合成是在胞液中多酶复合体系催化下进行的,原料主要来自糖酵解产生的乙酸辅酶A和还原型辅酶Ⅱ,最后合成软脂酸。软脂酸在内质网和线粒体分别与丙二酰单酰辅酶A和乙酸辅酶A作用,均可以使碳链的羧基端延长到18~26℃。机体还可利用软脂酸、硬脂酸等原料,在去饱和酶的催化下,合成不饱和脂肪酸,但不能合成亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等必需脂肪酸。 2.脂肪的合成 脂肪在体内的合成有两条途径,一种是利用食物中脂肪转化成人体的脂肪,另一种是将糖转变为脂肪,这是体内脂肪的主要来源,是体内储存能源的过程。糖代谢生成的磷酸二羟丙酮在脂肪和肌肉中转变为 磷酸甘油,与机体自身合成或食物供给的两分子脂肪酸活化生成的脂酰辅酶A作用生成磷脂酸,然后脱去磷酸生成甘油二酯,再与另一分子脂酰辅酶A作用,生成甘油三酯。 3.脂肪的分解 脂肪组织中储存的甘油三酯,经激素敏感脂肪酶的催化,分解为甘油和脂肪酸运送到全身各组织利用,甘油经磷酸化后,转变为磷酸二羟丙酮,循糖酵解途径进行代谢。胞液中的脂肪酸首先活化成脂酰辅酶A,然后由肉毒碱携带通过线粒体内膜进入基质中进行 氧化,产生的乙酰辅酶A进入三羧酶循环彻底氧化,这是体内能量的重要来源。 4.酮体的产生和利用 脂肪酸在肝中分解氧化时产生特有的中间代谢产物——酮体,酮体包括乙酰乙酸、 羟丁酸和丙酮,由乙酰辅酶A在肝脏合成。肝脏自身不能利用酮体,酮体经血液运送到其它组织,为肝外组织提供能源。在正常情况下,酮体的生成和利用处于平衡状态。 三、类脂的代谢 1.胆固醇的代谢 体内胆固醇主要在肝细胞内合成,胆固醇在体内不能彻底氧化分解,但可以转变成许多具有生物活性的物质,肾上腺皮质激素、雄激素及雌激素均以胆固醇为原料在相应的内分泌腺细胞中合成。胆固醇在肝中转变为胆汁酸盐,并随胆汁排入消化道参与脂类的消化和吸收。皮肤中的7-脱氧胆固醇在日光紫外线的照射下,可转变为维生素 ,后者在肝及肾羟化转变为1,25- 的活性形式,参与钙、磷代谢。 2.磷脂的代谢 含磷酸的脂类称为磷脂,由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂,它包括卵磷脂和脑磷脂,是构成生物膜脂双层结构的基本骨架,含量恒定为固定脂。卵磷脂是合成血浆脂蛋白的重要组分。由鞘氨醇构成的磷脂称为鞘磷脂,是生物膜的重要组分,参与细胞识别及信息传递。磷脂酸是合成磷脂的前体,在磷酸酶作用下生成甘油二酯,然后与CDP-胆碱或CDP-胆胺反应生成卵磷脂和脑磷脂。鞘氨醇由软脂酸辅酶A和丝氨酸反应形成。鞘氨醇经长链脂酰辅酶A酰化而形成N-酸基鞘氨醇,即神经酰胺,又进一步和CDP-胆碱作用而形成鞘磷脂。 四、血浆脂蛋白代谢 1.血脂的组成及含量 血浆中所含的脂类统称血脂,它的组成包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离的脂肪酸等。血脂的来源有二:一为外源性,从食物摄取的脂类经消化吸收进入血液;二是内源性,由肝、脂肪细胞以及其它组织合成后释放入血液。血脂受膳食、年龄、性别、职业以及代谢等的影响,波动范围较大。正常人空腹12~24 h血脂的组成及含量见表1。 表1 正常成人空腹时血浆中脂类的组成和含量脂类物质 nmol/L mg/dl 脂类总量 4~7(g/L) 400~700甘油三酯 0.11~1.76 10~160胆固醇总量 3.75~6.25 150~250磷 脂 1.80~3.20 150~250游离脂肪酸 0.3~0.9 8~25血浆中脂类的正常值范围因测定方法不同而有一定的差别。另外,血脂含量与全身脂类相比,只占极小部分,但所有脂类均通过血液转运至各组织。因此,血脂的含量可以反映全身脂类的代谢概况。 血脂的来源与去路如下:2.血浆脂蛋白的分类、组成及功能 正常人血浆含脂类虽多,却仍清彻透明,说明血脂在血浆中不是以自由状态存在,而与血浆中的蛋白质结合,以血浆脂蛋白的形式运输。载脂蛋白主要有apoA、apoB、apoC、apoD和apoE等五类,还有若干亚型。血浆脂蛋白的结构为球状颗粒,表面为极性分子和亲水基团,核心为非极性分子和疏水基团。各种血浆脂蛋白因所含脂类及蛋白质量不同,其密度、颗粒大小、表面电荷、电泳行为及免疫性均有不同,一般用超速离心法和电泳法将它们分为四类,彼此对应,即:HDL高密度脂蛋白( 脂蛋白)、VLDL极低密度脂蛋白(前 脂蛋白)、LDL低密度脂蛋白( 脂蛋白)和CM乳糜微粒。CM是在空肠粘膜细胞内合成,转运外源性脂肪;VLDL是在肝细胞内合成,转运内源性脂肪;LDL是在血浆中由VLDL转变而来,转运胆固醇至各组织;HDL是在肝细胞内合成,转运胆固醇和磷脂至肝脏。 五、脂类代谢紊乱引起的常见疾病 1.血浆脂蛋白的异常引起的疾病正常时,血浆脂类水平处于动态平衡,能保持在一个稳定的范围。如在空腹时血脂水平升高,超出正常范围,称为高血脂症。因血脂是以脂蛋白形式存在,所以血浆脂蛋白水平也升高,称为高脂蛋白血症。根据国际暂行的高脂蛋白血症分型标准,将高脂蛋白血症分为6型,各型高脂蛋白血症血浆脂蛋白及脂类含量变化见表2。 表2 各型高脂蛋白血浆脂蛋白及脂类含量变化类型 血浆脂蛋白变化 血脂含量变化 发生率 Ⅰ 高乳糜微粒血症 甘油三酯升高 罕见 (乳糜微粒升高) 胆固醇升高 Ⅱa 高 脂蛋白血症 甘油三酯正常 常见 (低密度脂蛋白升高) 胆固醇升高 Ⅱb 高 脂蛋白血症 甘油三酯升高 常见 高前 脂蛋白血症 胆固醇升高 (低密度脂蛋白及极 低密度脂蛋白升高 Ⅲ 高 脂蛋白血症 甘油三酯升高 较少 高前 脂蛋白血症 胆固醇升高 (出现“宽 ”脂蛋白 低密度脂蛋白升高 Ⅳ 高前 脂蛋白血症 甘油三酯升高 常见 (极低密度脂蛋白升高) 胆固醇升高 Ⅴ 高乳糜微粒血症 甘油三酯升高 高前 脂蛋白血症 胆固醇升高 不常见按发病原因又可分为原发性高脂蛋白血症和继发性高脂蛋白血症。原发性高脂蛋白血症是由于遗传因素缺陷所造成的脂蛋白的代谢紊乱,常见的是Ⅱa和Ⅳ型;继发性高脂蛋白血症是由于肝、肾病变或糖尿病引起的脂蛋白代谢紊乱。 高脂蛋白血症发生的原因可能是由于载脂蛋白、脂蛋白受体或脂蛋白代谢的关键酶缺陷所引起的脂质代谢紊乱。包括脂类产生过多、降解和转运发生障碍,或两种情况兼而有之,如脂蛋白脂酶活力下降、食入胆固醇过多、肝内合成胆固醇过多、胆碱缺乏、胆汁酸盐合成受阻及体内脂肪动员加强等均可引起高脂蛋白血症。动脉粥样硬化是严重危害人类健康的常见病之一,发生的原因主要是血浆胆固醇增多,沉积在大、中动脉内膜上所致。其发病过程与血浆脂蛋白代谢密切相关。现已证明,低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白增多可促使动脉粥样硬化的发生,而高密度脂蛋白则能防止病变的发生。这是因为高密度脂蛋白能与低密度脂蛋白争夺血管壁平滑肌细胞膜上的受体,抑制细胞摄取低密度脂蛋白的能力,从而防止了血管内皮细胞中低密度脂蛋白的蓄积。所以在预防和治疗动脉粥样硬化时,可以考虑应用降低低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白及提高高密度脂蛋白的药物。肥胖人与糖尿病患者的血浆高密度脂蛋白水平较低,故易发生冠心病。 2.酮血症、酮尿症及酸中毒 正常情况下,血液中酮体含量很少,通常小于1mg/100mL。尿中酮体含量很少,不能用一般方法测出。但在患糖尿病时,糖利用受阻或长期不能进食,机体所需能量不能从糖的氧化取得,于是脂肪被大量动员,肝内脂肪酸大量氧化。肝内生成的酮体超过了肝外组织所能利用的限度,血中酮体即堆积起来,临床上称为“酮血症”。患者随尿排出大量酮体,即“酮尿症”。酮体中的乙酰乙酸和 羟丁酸是酸性物质,体内积存过多,便会影响血液酸碱度,造成“酸中毒”。 3.脂肪肝及肝硬化 由于糖代谢紊乱,大量动员脂肪组织中的脂肪,或由于肝功能损害,或者由于脂蛋白合成重要原料卵磷脂或其组成胆碱或参加胆碱含成的甲硫氨酸及甜菜碱供应不足,肝脏脂蛋白合成发生障碍,不能及时将肝细胞脂肪运出,造成脂肪在肝细胞中堆积,占据很大空间,影响了肝细胞的机能,肝脏脂肪的含量超过10%,就形成了“脂肪肝”。脂肪的大量堆积,甚至使许多肝细胞破坏,结缔组织增生,造成“肝硬化”。 4.胆固醇与动脉粥样硬化 虽然胆固醇是高等真核细胞膜的组成部分,在细胞生长发育中是必需的,但是血清中胆固醇水平增高常使动脉粥样硬化的发病率增高。动脉粥样硬化斑的形成和发展与脂类特别是胆固醇代谢紊乱有关。胆固醇进食过量、甲状腺机能衰退,肾病综合症,胆道阻塞和糖尿病等情况常出现高胆固醇血症。 近年来发现遗传性载脂蛋白(APO)基因突变造成外源性胆固醇运输系统不健全,使血浆中低密度脂蛋白与高密度脂蛋白比例失常,例如APO AI,APO CIII缺陷产生血中高密度脂蛋白过低症,APO-E-2基因突变产生高脂蛋白血症,此情况下食物中胆固醇的含量就会影响血中胆固醇的含量,因此病人应采用控制膳食中胆固醇治疗。引起动脉粥样硬化的另一个原因是低密度脂蛋白的受体基因的遗传性缺损,低密度脂蛋白不能将胆固醇送入细胞内降解,因此内源性胆固醇降解受到障碍,致使血浆中胆固醇增高。 5.肥胖症 肥胖症是一种发病率很高的疾病,轻度肥胖没有明显的自觉症状,而肥胖症则会出现疲乏、心悸、气短和耐力差,且容易发生糖尿病、动脉粥样硬化、高血压和冠心病等。除少数由于内分泌失调等原因造成的肥胖症外,多数情况下是由于营养失调所造成。由于摄入食物的热量大于人体活动需要量,体内脂肪沉积过多、体重超过标准20%以上者称为肥胖症。预防肥胖,要应用合理饮食,尤其是控制糖和脂肪的摄入量,加上积极而又适量的运动是最有效的减肥处方。 脂肪是人体内的主要储能物质,机体所需能量的50%以上由脂肪氧化供给;脂肪还协助脂溶性维生素的吸收,因此,脂肪是人体的重要营养素之一;包括胆固醇、胆固醇酯和磷脂等在内的类脂广泛分布于全身各组织中,是构成生物膜的主要物质,它与膜上许多酶蛋白结合而发挥膜的功能,胆固醇还是机体内合成胆汁酸、维生素 和类固醇的重要物质。脂类代谢受多种因素影响,特别是受到神经体液的调节,如肾上腺素、生长激素、高血糖素、促肾上腺素、糖皮质类固醇、甲状腺素和甲状腺刺激素促进脂肪组织释放脂肪酸,而胰岛素和前列腺素的作用则相反。适量的含脂类食物的摄入和适当的体育锻炼,有利于脂类代谢保持正常,一旦某种因素发生变化引起脂类代谢反常时,便导致疾病,危害人体健康。

理解和分析论文中叙述、描写、议论、抒情等多种表达方式综合运用的特点和作用。理解和分析论文中常用的表现手法(象征、对照、衬托等)和修辞手法(比喻、拟人、排比等),理解记叙性语言准确、生动的特点。论文虽然以叙述、描写为主要表达方式,但常常借助议论、抒情、说明来开拓意境,深化主题。

糖尿病是影响人民健康和生命的常见病,属于内分泌代谢系统疾病,以高血糖为主要标志,临床上出现烦渴、多尿、多饮、多食、疲乏、消瘦、尿糖等表现。糖尿病是因为胰岛素分泌量绝对或相对不足而引起的糖代谢,蛋白质代谢,脂肪代谢和水、电解质代谢的紊乱。 糖尿病任何年龄均可发病,但是60岁以上的老年人平均患病率为4.05%。 糖尿病酮症酸中毒是糖尿病的危重情况,是由于胰岛素严重不足而引起,病人血糖异常升高,脱水,迅速进入昏迷、休克、呼吸衰竭,死亡率为10%。 (一)酮症酸中毒是糖尿病的危重情况: 当各种诱因使糖尿病加重时,人体内脂肪分解加速,脂肪分解产生脂肪酸,大量脂肪酸经肝脏进行β氧化产生酮体,酮体是β�羟丁酸、乙酰乙酸、丙酮的总称。正常情况下血中酮体很少,为2毫克/100毫升血,尿中酮体不能检出。在酮症酸中毒时,血中酮体升高达50毫克/100毫升血以上称为酮血症;尿中出现酮体,称为酮尿。酮体以酸性物质占主要部分,大量消耗体内的储备碱,逐渐发生代谢性酸中毒。发生酮症酸中毒时,病人糖尿病的症状加重,同时伴有酮症酸中毒的表现。 (二) 糖尿病酮症酸中毒的诱因: 1、糖尿病治疗不当 胰岛素治疗中断或不适当减量;降糖药突然停药或用量不足;未经正规治疗的糖尿病。 2、感染 糖尿病人并发肺炎、泌尿系感染、坏疽等感染时。 3、饮食不当 暴饮暴食或饮食不节(洁)引起呕吐、腹泻。 4、其他 严重外伤或手术后。妊娠和分娩。 (三) 糖尿病酮症酸中毒的临床表现: 1、早期 糖尿病加重的现象如极度口渴、多饮、多尿、全身无力。 2、病情迅速恶化 出现食欲不振、恶心、呕吐、腹痛、腹胀。腹痛较重,常被误诊为急腹症。当酮症酸中毒好转时,腹痛很快消失。 3、精神及呼吸症状 头痛、嗜睡,烦躁,呼吸深而大,呼气时可有烂苹果味,酮体浓度高则气味重。 4、脱水症状 由于多尿和呕吐腹泻引起。病人皮肤干燥,弹性差,眼球下陷,淡漠,很快进入昏迷。由于失水而出现脉弱、血压降低、四肢发冷等休克表现。部分病人有发烧现象,体温38~39℃。 5、化验橙查 尿糖�~�,尿酮体阳性;血糖显著升高,多数300~600毫克/每100毫升血(16.7毫摩尔~33.3毫摩尔/每升血),少数可达1000毫克/每100毫升血(55.5毫摩尔/每升血);血酮体增高。其他的化验检查都可以出现不正常,如血中白细胞计数增高,血钠、氯、钾离子均可降低。 6、注意与其他情况引起的昏迷进行鉴别 糖尿病人在家庭中突然出现昏迷时,大多可能有两种情况,一种是酮症酸中毒引起,另一种可能为低血糖昏迷,一般是在血糖低于50毫克/每100毫升血(2.8毫摩尔/每升血)时发生,表现为面色苍白,出冷汗,神志不清,但呼吸、心跳等一般情况尚好。注射葡萄糖后病人迅速清醒。在家庭中无法鉴别这两种昏迷时,应及时送医院检查后再做处理。 (四) 救护措施: (1)应用胰岛素。这是抢救治疗的关键。必须在医院或医生指导下应用。根据病情皮下或静脉注射或静滴普通胰岛素。一般可酌情皮下注射12~20单位,再给予静滴每小时4~8单位量滴入,大多在24小时内控制病情,此时应停用其他降糖药。 (2)纠正脱水。能口服的尽量口服饮水。昏迷病人要给予静脉补液,24小时内可输液3000~6000毫升,心脏病或肾功不好的病人酌情减量。 (3)昏迷病人头侧位,及时清除呕吐物,保持呼吸道通畅和口腔清洁。有缺氧情况者给予吸氧,已发生感染的适当应用抗菌药物。 (4)详细记录病人的出入量,如饮水量、进食量、呕吐量、尿量、便量,报告给医生,提供诊断治疗依据。 (5)糖尿病酮症酸中毒病情复杂、严重、发展快,在治疗前后均要进行多种化验检查,以调整胰岛素的用量,输液量及种类。最好将病人送至医院急救,以免造成严重后果。 糖尿病患者患有勃起功能障碍(ED)的比例在50%以上。

发酵食品及其研究进展论文

浅谈食品工业中产香酵母的应用论文

1引言

产香酵母又名酯酵母,是一类能合成具有芳香气味的酯类物质,如今产香酵母早已不局限于产酯而是在生产过程中能产生让人喜欢闻的香味的各种酵母,香气多为醇类、酯类、酚类、酮类、芳香类等具有挥发性风味的物质,主要的香气类型有:花香型、清香型、果香型等,常被广泛应用于酿造、调味品、功能饮料、无醇饮料、食品等领域的增香。

2产香酵母在农产品中的应用

2.1产香酵母在果酒中的应用

果酒的口感、风味以及质感在果酒发酵酿造生产中起着很重要的作用,尤其是其中的风味是评价果酒优质的一个重要指标。因此果酒增香已成为现今果酒发酵酿造中的一个热门研究课题。果酒品质丰富、种类多样。张大为等从酥梨自然发酵汁中得到了一株不仅糖利用力低而且还可以增加梨酒香味的东方伊莎酵母,并将其作为梨酒生产中的产香菌使用。曹新志等从四川自贡本地梨果中筛选出了一株产香酵母FL-5,产酒精、产酸、产酯能力较好,且发酵周期短。何义从梨果园中分离出一株产香性能好的酿酒酵母Y-5,确立了梨酒酿造工艺,发酵产生的风味明显优于工业菌株ADY,能较好地保留鸭梨的原香味。赵海霞等则从苹果皮中分离出一株孢汉逊酵母属的产香酵母,适合苹果酒酿造,所得苹果酒品质优良,具有苹果酒的典型风味。古其会[5]等从多种成熟的水果皮上分离出一株对病原菌有抑制作用的产酯酵母,可用于番木瓜酒的酿造,经过分子生物学鉴定为梅奇酵母。王雪莹从甜橙果皮上筛选出两株性能优良的酵母S017和F076,其中S017产酯量高达86.75%,而F076发酵过程中产生的萜类物质相对含量比S017高,具有保留原料特殊香气组分的能力。艾方等从柑桔中分离出了两株能够耐受较高的盐、糖浓度的产香酵母,现已用于浓缩果汁和低醇果酒的增香。沈昌从水果、土壤中分离筛选出产香能力较强的酵母N-2,用于紫甘薯发酵酿造,经优化发酵工艺得到了花色苷含量保存多、还原糖浓度低、酒精度高、色泽鲜丽的紫甘薯发酵产品。此外李剑芳从自然发酵猕猴桃汁中分离出一株柠檬形克勒克氏产香酵母E-45,经鉴定为能产醇类、酯类等芳香物质的低发酵力产香酵母,可用于葡萄酒等果酒的增香。自然选育出的产香酵母菌株与工业菌株比较,具有专一性酿造的优势。曹新志等筛选出的产香酵母FL-5与安琪酵母DC-2相比,FL-5酿造的果酒风味更优。袁丽从不同水果中筛选出两株产香酿酒酵母菌GY1、GY2并与安琪酵母相比,GY1、GY2均优于安琪活性酵母。张翠英也从葡萄皮中筛选出一株产香酵母经诱导得到一株在低温条件下仍具有较强的发酵能力,与优良葡萄酒酵母比更具优势。王雪莹分离的S017以果酒干酵母为对照,S017所酿造的甜橙果酒色泽、澄清度、酒香均具备优质果酒的感官品质,在酿造工业中有较好的应用前景。

2.2产香酵母在白酒中的应用

在白酒生产中为了增加酒中的独特风味通常会加入某些化学物品以增加酒的香气,可最终酒中的香气都较为单一。自然酿造的白酒通常会以酒曲窖泥为分离源,筛选耐高温、性能优异、适合白酒增香的产酯酵母,经酿造的白酒经产酯酵母自身合成的风味物质比添加化学物质更多样化,风味更丰富独特,因此越来越多的白酒生产也用产香酵母增香。通常产香酵母的筛选都从大曲发酵的酒液或糟醅中筛选。郭志从泸州老窖窖泥中分离出一株耐受高温的酵母菌,属于异常汉逊酵母属。通过产香条件的响应面优化,得到耐受高温酵母,产生的2-正戊基呋喃、苯乙醇等香气物质,产量比原来浓香型大曲高出约两倍左右。蒲春等从大曲中筛选出一株酶活性高的产香酵母菌并对其功能特性进行测定,产香浓郁,可与其它产酒量高的菌种混合发酵。张春林对大曲发酵液进行了酵母分离,筛选出产香酵母ZY-1和GY-3,通过模拟探索出发酵中产生香气成分的机理,提出了产香酵母是大曲中风味物质形成的重要原因。顾宗珠等从酒曲中筛选出一株产酯量高的酵母,通过正交试验确定最适培养条件,提高白酒品质生产。王晓丹等从贵州某酒厂酒醅中筛出一株产乙酸乙酯的平常假丝酵母、一株产乙酸苯乙酯的毕赤氏酵母。对两株菌进行感官评价和GC-MS检测,结果显示两株酵母即产酒又产香、可将其用于香料和酒类发酵。周世水等从酒曲富集液中筛选出一株Y2-7,发酵后酒精度可达60%、总酯量为2.1g/L,酒液醇香明显。

2.3产香酵母在低醇饮料中的应用

酵母类群中有一类酵母的产酒能力极差、但产酯、产酸、产酮类物质优良,市场对保健品的推行下,各种无醇、低醇饮料出现在生活中,为了此类饮料的广泛应用,满足广大消费人群,工业生产中常用低醇产酯酵母来提高风味。程晨从自然发酵果浆中筛选出发酵速度快且风味好的酵母C7,并将其用于低醇饮料的工艺研究,效果显著。赵晓[20]通过对五株不同来源酵母菌进行生物学特性进行研究,最后筛选出一株适合格瓦斯发酵的酵母菌Y3,可以用于生产具有面包香气的格瓦斯。格瓦斯是以谷物及果蔬为原料经由酵母菌和乳酸菌发酵一种含低度乙醇的饮品,它即具有啤酒的淡爽、香醇的特征,也具有碳酸饮料的清凉爽口特性在。低醇发酵的工艺研究中,孙丙升[21]在新疆,青海,陕西,甘肃四个地采集土壤并进行筛选,最后选出优良的白地霉GS28B和SX71A做为无醇类饮料的生产菌株,根据菌种生理特性,正交试验确定两株菌的最佳工艺组合:温度为24℃,蛋白质含量为1.0g/L,摇床转速为160r/min,GS28B接种量为5.0%,SX71A接种量为2.0%,通过GC-MS测定香气成分为酯类和2-苯乙醇,发酵生产中乙醇含量只有0.02%和0.03%,基本达到了无醇要求,毒理学评定也确定了此类无醇饮料对身体无毒。

2.4产香酵母在调味品中的应用

酵母由于功能各异、长发酵产物丰富,自身理化性质有别,不同环境的酵母会有不同的特性,酵母生存环境分布十分广泛,伴随着酿酒酵母的不断发现,研究者将菌源扩展到食品、调味品等领域,筛选出具有特殊能力的产香酵母,避缺选优的应用于调味品及农产品中。闫美从辣椒酱中筛选出一株耐盐性高达24%的鲁氏产香酵母,主要产具有玫瑰花香的苯乙醇。并与球拟酵母应用于酱油酿造。王刚等从泡菜和豆浆中筛选出一株具有潜在应用价值的产香酵母YG28B、YG28B,与活性干酵母用于发酵面包,风味独特。韩志双等从发酵豆瓣酱中筛选出一株产特殊香味物质、耐盐、发酵力强且产香的异变球拟酵母,在豆瓣酱发酵过程中能增添风味和口感。匡钰从菠萝皮上筛选出一株发酵性能好的酿酒酵母,用于果醋的发酵酿造,所得菠萝果醋具有菠萝的特殊香气,果香爽口。冯杰在对酱油发酵研究中,以一株耐高盐增香酵母菌埃切假丝酵母为研究对象,用浓度为240g/L的氯化钠对菌株进行驯化以提高酵母在酱醪中的适应能力,并通过对发酵工艺的调控,采用两阶段添加法研究了酵母对酱香风味质量的促进,较对照组酵母对主要酱香物质均有所增加,进一步丰富了酱油成分,促进了酱油的风味,提高了酱油的品质。为了提高虾酱的香气和品质,连鑫等从虾酱中分理处一株季氏毕氏产香酵母,该菌产香能力较强,耐盐度达10%,经过驯化可作为虾酱复合发酵剂的菌株使用,用于提高香气度低盐虾酱的发酵。高健等从莴苣中得到一株产香酵母命名为G0901,主要产柠檬烯,相对含量可达20%。较现今柠檬烯生产大多从植物精油中提取,G0901的分离为利用微生物高效生产柠檬烯提供了较好的研究材料。单艺等从传统云南糯米酒中分离出一株产酯能力较强的Y2,通过实验测试,可用于增加酯香味米酒生产中。张世秀等从天然点浆剂酸浆中分离出一株产香性能好的酵母CF610,所产香气浓郁,主要香味物质为苯乙醇。梁辉等从传统腊鱼中分离出两株产香酵母:季也蒙毕赤酵母和平滑假丝酵母,并对两株菌进行理化性质分析,平滑假丝酵母发酵适应性优于季也蒙毕赤酵母,可成为新型肉品发酵剂。

2.5产香酵母在烟叶中的应用

通常多酚等香味前体物质产生的已酸甲酯、苯乙酸甲酯、愈创木酚、异戊醇等挥发性香味物质,对改善烟叶香味品质具有重要的应用价值。张知晓从烟叶中分离出一株产香白地霉13-1,白地霉具有脂肪酶活性,经过线性相关性比较证明脂肪酶是影响白地霉酯类挥发性物的关键因素之一。用白地霉发酵烟叶能显著减低烟叶中还原糖。吕品等从自然陈化的白肋烟叶中分离出产生特殊酸性物质的酵母CB-2,并将其用于香料生产,发酵出的香料具有提高卷烟烟气香气质、降低干燥感和刺激感,柔和了烟气。马海昌也表明利用生香酵母对烟梗发酵液发酵,得到的香料口感以及风味都比枯草芽孢杆菌好。

3产香酵母在酿造中的工艺技术

3.1工艺参数优化

生产中单一的菌株只能提高单方面的风味,而与其它菌株混合运用不仅能很好的利用发酵液中的原料,而且混合发酵时可以产生多种芳香类物质是单一菌种不能合成的。陆振群从优质白酒曲中筛选诱导出一株产乙酸乙酯量多的生香酵母S8,但浓香型白酒的主要香味成分是已酸乙酯,为了获得已酸乙酯,将产酯酵母S8与已酸菌复合培养,能产生大量的已酸乙酯,为浓香型白酒的生产提供了一定的研究意义。丁玉振研究了产香酵母的发酵规律和在醇香果汁生产工艺上的应用。通过实验论证证明低温能有效的控制菌株的发酵进程,低温有利于发酵香气的纯正和圆满,确定在10℃下发酵香气浓郁,将产香酵母与低温发酵工艺结合应用。

3.2共固定化技术

共固定化技术是固定化技术和混合发酵技术基础上发展起来的新技术,将几种细胞同时包埋与同一载体形成稳定的固定化细胞系统。可发挥不同微生物的协同作用。贺江将产酯酵母AS2.300用于多菌种共固定化技术进行苹果醋的酿造,当酵母菌1450、产酯酵母AS2.300、乳酸菌按比例(6∶3∶1)发酵可得到品质良好的苹果醋,相比酵母菌和醋酸菌共固定化颗粒酿造,其发酵性能可以长时间稳定,比酵母菌与醋酸菌共固定化更具优势。同时也避免了液体发酵和固体化技术在品质上的`不足,发酵速率也明显高于文献报道的数据。王克明等[38]在多菌种固定化技术应用于各类发酵的研究中,将红曲霉菌、葡萄酒酵母、产香酵母、嗜酸乳酸菌按比例(3∶2∶2∶1)发酵成苹果酒饮料;将根霉、酿酒酵母、产香酵母按比例(4∶3∶2)发酵成保健红醋,并确定此比例是最佳菌种配量。通过实验得出发酵功能稻米乳饮料的多菌种配比为根霉、酿酒酵母、产香酵母、嗜酸乳酸菌的比例(4∶2∶2∶1)[40]。探讨了苦瓜保健醋中根霉、酿酒酵母、产香酵母、醋酸菌的比例(4∶2∶2∶1)。以酿酒酵母、产香酵母按(4∶1)比例发酵海藻酒、效果显著[42]。以苦瓜为原料,采用固定化酿酒酵母、产香酵母(4∶1)酿造苦瓜酒。

4产香酵母在细胞工程中的应用

随着酿造工艺的发展,饮品的增多,微生物的利用也越来越频繁,从自然界中直接分离的菌株已不适合直接用于工业生产。为了获得更优良的菌株,构建工程菌成了现在的主要手段,在微生物中主要运用诱导育种及原生质体融合技术来获取工业菌种。

4.1原生质体融合技术应用

林小江利用原生质体融合技术将生香酒曲中分离的生香酵母HTE-2和经诱导选育的低甲醇酿酒酵母LM-1进行融合得到PF1。通过生理特性测定,酿酒工艺优化(温度19.07℃、时间5d、糖度17.34%、pH值4.34、接种量2%)使甲醇含量下降,总酯含量提高。以大米、小麦为原料用PF1酒曲可酿造高品质的蒸馏酒。张大为[45]从陕西兴平市梨园里面采样分离出两株酵母,一株酿酒酵母,一株产香酵母,通过原生质体融合技术,将两种菌的优良性状相结合构建基因工程菌。通过理化性质的测定,所融合的酵母具有产酒率高,产香率高的优良酵母,利用中草药代替二氧化硫的作用并与工程菌结合酿造。金磊也从陕西兴平市果园采样筛选出酿酒酵母YDJ05和产香酵母YS03通过原生质体融合技术将YDS05作为亲本菌株X,YS03通过EMS诱变得到一株精氨酸营养缺陷型菌株Y,将XY融合,筛选出一株发酵能力强,产香能力强的双亲优良特性作为适合酿造梨酒的酵母菌株。李锐利从小曲酒的酒曲中分离筛选出高产乙酸乙酯酵母菌株Y1,通过原生质体融合,诱变育种等手段对菌株进行改造得到BY2,稳定性好。并对酵母产酯条件进行了研究,最后将选育的菌株用于清香型小曲白酒酿造,可提高清香型白酒的质量。王林松利用原生质体融合技术以产香优良酵母PF14为融合亲本X,发酵力好的酵母为融合亲本Y进行融合筛选得出具有两种酵母性能的菌株。通过GC-MS对其香气进行鉴定分析,对工程菌株进行了发酵动力学研究,很好的解释和预测了发酵过程中的动态变化。

4.2诱变育种

彭帮柱以酿酒酵母菌株作为诱变出发菌株,利用甲基磺酸乙酯(EMS)进行诱变,得到一株产香的赖氨酸缺陷性突变株,将其作为亲本与发酵力强的酵母进行原生质体融合,通过GC-MS对融合子进行香气成分鉴定,最后筛选出三株产香、发酵能力均强的增香型适合苹果酒酿造的菌株。张翠英以葡萄味分离源,筛选出具有较好产香能力的YU2.28并通过60Coγ射线诱导果酒酵母菌YU2最后选育出耐低温的S15.3。将这两种菌混合发酵后产品比市售的干白葡萄酒品质更佳,对产香酵母发酵的培养基配方进行了研究,最后得出在pH值5.5,添加2%乙醇,0.1%乙酸,培养温度18度,并以玉米粉为基质生长,产香能力强且成本低廉。

5结论与展望

目前,国内对产香酵母已较为全面和广泛的应用,但仍存在有待发展的地方。比如产香酵母菌发酵食品的种类和产量上与发达国家相比还有一定的距离。许多产香酵母的制品还没有形成工业化生产,应最大程度利用产香酵母菌发展产品的优势,研究开发更多的新型品种,使之投放市场。产香酵母分离筛选应用仅仅局限于可以培养的酵母,然而在自然界中可被培养的菌株仅占酵母类群的很小一部分,限制了产香酵母的应用。酵母菌群在发酵过程中不应局限于几种酵母的应用,因多菌群相互作用,可使风味多样化,而在现在的果酒酿造中还是运用单一酵母较多,产香型酵母的研究主要局限在酿造和调味品的应用。还未广泛的应用于其他生活领域;如酵母酶类的应用、产香物质的提取等。在工业生产中大多数都没有根据特殊的菌株去生产具有特异性的产品还是沿用常用的工业菌株,限制了产香酵母的发展。在我国在酿造工艺中技术相对于发达国家还有一些差距,酿造时有害微生物的存在不可避免,而如何避免产香酵母与有害微生物的竞争、如何保证产生的香味物质不被破坏不会挥发方面的研究存在不足。因此,在优良菌株的选育方面需进一步研究以提高产品的产量和品质。产香酵母也是一种重要的单细胞微生物,与人类日常生活和工业应用有这密切的联系。作为酵母的一种也是人类利用最早,应用最广泛,人类直接食用最多的一种微生物。具有发酵,营养强化,增味等功能。当今世界食品发展的潮流是保健食品,即不仅具有食品色香味,而且还具有调节人体生理功能的作用。因此从产香酵母菌发酵食品特点来看,所发酵的食品则属于保健食品,符合时代要求,有强大的生命力和广阔的前景。利用产香酵母开发更多的有利于人体健康的食品,应用高新技术开发酵母在食品上得使用。随着分子生物学、遗传学、基因工程等的发展,从分子水平出发研究产香酵母将会成为研究的主要方向。基因工程菌的建立也会加快产香酵母的应用,在以后各种菌株的应用中,酵母菌群的生态平衡发酵有望成为热门课题。在工业生产中、微生物的发酵生产比化工工业生产相对较环保、产率高、产物副作用小等优势,产香酵母在以后的发展中有望在日用品、农用品、食品、保健品、化妆品等领域广泛应用。

发酵工程的前景 2007-08-14 10:36:17 本文已公布到博客频道校园·教育分类 关于发酵工程的个人观点:1 该学科前途无量,需要发展:发酵工程作为最早从事微生物学的研究领域,在过去的3个世纪中为人类的生活、生存、社会的发展作出了重大的贡献。但这些都是过去的成就。发酵工程与现在的生物工程(基因工程)相比,是处于劣势,因为其是个老学科,在很多人看来,其没有什么大的学问,通过一些操作过程的控制和菌种的筛选难以达到基因工程那样迅捷的效果。但目前发酵工程不断在发展自己,不断整合其他学科的优点来发展自己:1 上游方面:在菌种选育方面与基因工程相结合,从源头上来发展自己的优势。但这一方面存在很大的问题,因为搞基因的人对发酵不很熟悉,使得许多基因工程菌难以发酵生产产品,而且基因工程菌发酵的乙酸问题到现在还没有解决;另一方面,基因工程领域的专家对发酵工业具有很大应用价值的菌种还没有做深入研究(我指的是国内情况),国内还没有哪个基因中心对工业微生物进行基因测序,据我知道,华中农业大学已经在农业微生物方面已经与基因中心在进行农业微生物的测序工作,而工业微生物还没有第一个吃螃蟹的人,主要是因为工业微生物这个菌种生产上不行了,换个就是了,舍不得花钱。当然哦,测序的费用也很大,需要基因工程进一步提高技术降低测序成本。2工艺方面: 在过程控制中,与微生物学、微生物生理学、计算机工程、控制工程、化工工程等学科相结合,将过程操作变数与微生物生理状态结合起来。基于微生物反应原理的培养基组成优化;基于微生物代谢特性的分阶段培养策略;基于代谢通量分析的发酵优化策略。等等策略的利用,华东理工大学的多尺度控制策略(叶勤教授等)就是将化工领域的策略运用到微生物学领域的典型范例,并取得很大的成就(华北制药等等)。3 下游方面:也是我个人认为最薄弱、最需要发展的方面。从我所知道的情况,目前我们很多产品都能通过发酵工程发酵生产出来,但我们没有办法将其从发酵液中拿出来,这是我们发酵工程最需要解决的问题。为什么会出现这样的问题呢?因为搞发酵工程的人大多是搞微生物学或者食品方向的,缺乏化学工程的学术背景,而发酵产品提取需要化工背景的人来做,但我们国家化学工程方面的人不屑于做这些事情,一方面是发酵工程方面的人搞不定产品的提取,一方面是化工背景的人不屑于做这样的事情,才导致我们国家很多发酵产品虽然能发酵出来,但不能提出出来进入市场。2 该学科在积极拓展自己的领域:最明显的例子是交叉学科的出现,如发酵工程与环境工程的交叉形成了环境生物技术,与化工交叉的生物化工,与纺织工业交叉的纺织生物工程等的等。

计算思维的研究及其进展论文

计算思维的论文,要求要写计算思维产生的背景我知道的也就这么多,肯定,不一直我能非常想象的

如何构建以计算思维为核心的大学计算机课程认知体系,以适应不同层次学校和不同专业学生的需求,已成为新一轮大学计算机课程改革的关键。以下是我为大家精心准备的:浅谈计算思维和计算过程的大学计算机课程认知体系相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!

浅谈计算思维和计算过程的大学计算机课程认知体系全文如下:

近年来,以计算思维为核心的大学计算机课程教学改革正在许多高校进行,课程应该“讲什么、如何讲”是改革的关键,也是一线教师最为关切的问题。不同层次的高校和不同的专业对大学计算机课程的培养目标和专业需求不尽相同,因此,如果能够构建一个大学计算机课程认知体系的最小集,在此基础上让一线教师在培养目标框架内按照一定的思路进行扩充套件,不仅能解决“讲什么”的问题,还能解决“如何讲”的问题。

文中提到的大学计算机课程是指通识教育中的大学计算机基础,最小集是指不同层次、不同专业学生所需掌握的知识、能力和思维的最低要求,这样写的目的是试图构建起大学计算机基础教学稳定的、核心的认知体系,让大学计算机基础的课程教学像大学数学、大学物理一样,成为传授知识、培养应用能力、训练计算思维的大学通识教育课程。

1 对计算思维的再认识

关于计算思维,许多文章都引用美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在2006 年给出的定义:计算思维是运用电脑科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的思维活动。很显然,运用电脑科学的基础概念很容易使人认为计算思维是建立在电脑科学基础上的只有计算机学科才有的一种新的思维形式。事实上,计算思维和其他的思维形式一样,是伴随人的思维活动而存在和发展的,如中国古代《易经》中的八卦将自然现象中的阴阳用符号表达形式化表示,然后按一定的规则或演算法推算计算出其他的自然现象,这是一个典型的古人运用计算思维解决问题的例子,充分说明计算思维是古已有之的一种思维形式。另外,该定义还容易使人认为计算过程只能由计算机执行。事实上,《易经》中的“运算”是由人执行的;图灵的计算模型出现在计算机之前,计算过程自然由人执行。

因此,周教授在2010 年又重新给出定义:计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的一个思维过程,其解决问题的表示形式应该能有效地被资讯处理代理执行。该定义清晰明了、简单易懂,同时使计算思维的培养具有了一定的可操作性。

周以真教授重新定义的计算思维,有4 个递进式要点:①形式化问题;②形式化问题的解决方案;③解决方案的形式化表示;④解决方案的形式化表示能够被有效执行。这4 个递进式要点是对一个问题解决的过程性描述,指明了用计算思维解决问题的方法、步骤和要求。

基于上述认识,笔者认为对于计算思维的定义应该引用周教授2010 年的定义较为合适。此外,我们还应当认识到计算思维在人的思维活动中是一个复合的思维形式,以“形式化、程式化、机械化”为主要特征。在“形式化问题”得以解决的过程中,必然伴随其他思维形式,而计算思维起到“统领”的作用,如问题的形式化表示和“解决方案”的设计必然会涉及抽象思维、逻辑思维等数学思维形式,也会涉及构造等工程思维形式,因此“计算思维是数学和工程思维的互补与融合”;从周以真教授2010 年的定义中不难看出,计算思维以“形式化、程式化演算法、机械化机械地执行程式”为主要特征,因此教师在培养学生计算思维的同时还要完善其他思维形式的培养,这样才能建立起由计算思维“统领”的综合思维能力。

2 对计算本质的再认识

英国数学家图灵认为,计算是计算者人或机器对一条两端可无限延长的纸带上的一串符号来自有限符号集执行指令,一步一步地改变纸带上的符号,经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的符号串的变换过程。简单地说,计算就是按照一定的规则进行的资料符号串变换,计算过程是人或机器对规则的执行过程。如果把资讯来自自然界或人类社会的符号化过程和资料的资讯化过程也作为计算过程的一部分。

其中,从资料到新资料的计算是一种狭义的计算,以数学计算为代表;从资讯到新资讯的计算是一种广义的计算,以计算机资讯处理为代表,如数值计算、符号计算、神经计算、自然计算、社会计算、情感计算、云端计算等,都只是计算的物件资料或资讯不同而已,计算的本质和过程都是一样的,其中体现的思维形式也是一样的。与狭义计算和广义计算相对应,计算过程也可分为狭义计算过程和广义计算过程,本文所说的计算过程是指广义计算过程。

3 计算过程与计算思维培养

电脑科学有两大基本问题:一是自动化计算的实现,二是基于计算机的问题求解。第一个问题的解决过程涉及资讯的符号化表示、资料编码、计算机器的构造、计算规则演算法和程式的制订和执行等一系列电脑科学最基本的概念、原理和方法;第二个问题的解决过程少了机器的构造这一环节,是各学科领域在计算机基础上的问题求解。显然,第二个问题以第一个问题为基础,两个问题的解决都以“图灵计算”为指导,以计算过程为思路;而计算思维正是在问题求解的整个计算过程中所体现的思维形式。以计算过程为主线思路构建大学计算机课程的认知体系,不仅能让学生学到电脑科学最基本的概念、原理和方法,而且可以让学生学到问题求解的基本思路,体会科学家的思维过程,从而有效地培养学生的计算思维。

4 大学计算机课程认知体系的最小集

计算思维的培养需要根据培养目标选择合适的知识载体,构建合适的认知体系,选择恰当的教学方法。对非计算机专业的学生而言,由于大学计算机课程的“通识性”和“基础性”以及学时的局限,很有必要选择一些“大众化”的内容构建一个最小的认知体系。

以计算思维的培养为核心、以计算过程为主线构建一个大学计算机认知体系的最小集,是指按计算过程所承载的电脑科学最基本的概念、原理和方法选择内容及内容的呈现次序。计算过程包括自动化计算的实现过程、基于计算机的问题求解过程、基于应用软体的问题求解过程以及异地资料环境的网路计算过程。该思路不仅体现电脑科学的两大基本问题,而且体现人们的认知过程和思维过程,具体内容如下。

1计算与计算机概述:资讯与资料;什么是计算;什么是计算机;前人对计算机的探索历程和思维过程。

2基础理论:资讯符号化包括进位计数制和资讯编码;逻辑运算;算术运算与逻辑运算的统一;计算的物理实现。

3自动计算的实现:指令和程式;冯·诺依曼计算机;储存器;中央处理器;指令和程式的执行过程。

4现代计算机系统:现代计算机硬体系统;现代计算机软体系统。

5基于计算机的问题求解:问题求解基础;演算法基础;演算法设计;演算法实现——程式设计语言和视觉化计算工具raptor。

6基于应用软体的问题求解——以办公自动化应用为例:文书处理;文稿演示;资料处理。

7计算机网路:什么是计算机网路;网路通讯基础;计算机组网与连线;计算机网路传输过程;网路应用;资讯与网路安全。

5 需要说明的问题

上述第1 到第4 部分内容主要是“如何实现自动化计算”,该部分以计算过程为主线参照计算过程示意图,围绕“如何实现自动化计算”这一基本问题展开。第5 部分内容主要是基于计算机器无应用软体进行问题求解,也以计算过程为主线,同时按计算思维定义的4 个要点思考问题,注意该部分主要是演算法而不是程式设计,演算法的执行可以用raptor 实现。第6 部分内容可以看做是基于计算机器有应用软体的问题求解,按问题求解的思路展开,侧重问题案例的设计和解决过程中遇到的较为稳定和本质不因介面改变而变化的知识讲解,如文书处理中的字元、段落、页面、目录、页首页尾和其他物件的属性及其关系等;文稿演示中的幻灯片和物件表演方式及其控制等;资料处理中的公式、函式和资料分析等。第7 部分内容主要是计算环境变化后异地计算机之间的资料交换问题,围绕“如何连线、如何交换”这一基本问题展开。

6 结语

一线教师只有充分认识计算和计算思维的深刻内涵,才能在培养计算思维的教学中有所作为,才能有效组织和展示教学内容,达到最佳的计算思维培养效果。上述研究只是在充分认识计算和计算思维的前提下,以计算过程为主线对现有大学计算机知识体系的一次重构,重构的知识体系只是相对稳定的最小 *** 。由于学校层次不同、学生专业差异以及技术发展日新月异,因此对认知体系深度和广度进行扩充套件也是必要的,至于怎样扩充套件、遵循什么原则等还需要进一步研究。

缩聚反应的研究进展及其应用论文

缩聚反应缩聚反应(Condensation Polymerization) 具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生有简单分子(如H2O、HX、醇等)的化学反应。兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义,反应产物称为缩聚物。其特征是: 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应 比如说酯化反应就是一个典型的缩聚反应反应中有低分子副产物产生,如水、醇、胺等 。缩聚反应的本质可看作是取代反应。缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-,故大部分缩聚物都是杂链聚合物 缩聚物的结构单元比其单体少若干原子,故分子量不再是单体分子量的整数倍 缩聚反应(Condensation Polymerization):即缩合聚合反应, 单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。该反应常伴随着小分子的生成。具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生有简单分子(如H2O、HX、醇等)的化学反应。如:甲醛跟过量苯酚在酸性条件下生成酚醛树脂(线型)在碱性和甲醛过量条件下,则生成网状高分子再如:由对苯二甲酸和乙二醇含成聚酯树脂缩聚反应是合成高分子化合物的基本反应之一,在有机高分子化工领域有重要应用。缩聚反应的特点是:大多数为可逆反应和逐步反应,分子量随反应时间的延长而逐渐增大,但单体的转化率却几乎与时间无关。根据反应条件可分为熔融缩聚反应、溶液缩聚反应、界面缩聚反应和固相缩聚反应四种;根据所用原料可分为均缩聚反应、混缩聚反应和共缩聚反应三种;根据产物结构又可分为二向缩聚或线型缩聚反应和三向缩聚或体型缩聚反应两种。具体来说,缩聚反应又可分为以下几种:1)缩聚反应、缩合聚合反应、condensation polymerization 2)缩聚反应、polycondensation、condensation polymerization 3)线型缩聚反应 4)体型缩聚反应 5)共缩聚反应、copolycondensation 6)混缩聚反应、mixed polycondensation 7)均缩聚反应、homogeneous polycondensation、homopolycondensation 性质:1) 缩合聚合反应的简称。是将许多相同的或不相同的低分子物质相互作用,生成高分子物质,同时析出小分子,如水、醇、氨、卤化物等的反应。同种分子的缩聚(如氨基酸)反应称为均缩聚;不同种分子的缩聚称为共缩聚;相同官能团的同系物加乙二醇、一缩二乙二醇与苯酐反应或乙二醇与苯酐及顺酐反应,这种共缩聚有时称为混缩聚反应。缩聚反应按反应条件可分为熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚四类;按产物的结构可分为线型缩聚反应与体型缩聚反应两类。2)一种或几种含有二个以上官能团的单体化合成为聚合物同时析出低分子副产物(如水、氯化氢等)的过程。例如二元酸和二元胺经缩聚而成聚酰胺,同时生成水。缩聚反应的特点是:大多数为可逆反应和逐步反应,分子量随反应时间的延长而逐渐增大,但单体的转化率却几乎与时间无关。根据反应条件可分为熔融缩聚反应、溶液缩聚反应、界面缩聚反应和固相缩聚反应四种;根据所用原料可分为均缩聚反应、混缩聚反应和共缩聚反应三种;根据产物结构又可分为二向缩聚或线型缩聚反应和三向缩聚或体型缩聚反应两种。3)见二向缩聚。4)见三向缩聚。5)两种以上的双官能团化合物进行的缩聚反应。例如一种二元胺H2N(CH2)nNH2和两种二元酸HOOC(CH2)nCOOH、HOOC(CH2)mCOOH之间进行的缩聚。6)带有两个官能团的两种单体进行的缩聚反应。例如一种二元胺H2N(CH2)nNH2和一种二元酸HOOC(CH2)nCOOH进行的缩聚。7)由一种带有两个官能团的单体进行的缩聚反应。如某些氨基酸H2N—R—COOH的缩聚。

据我所知 好像没有生成卤化氢 的反应消耗的倒是有 乙醇和氯化氢反应生成氯乙烷和水

高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展,介绍高分子材料成型加工技术的发展情况,探讨其创新研究,并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5.8%,2000年增加至1.8亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过1.5亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献: [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999. [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435. [3]瞿金平,聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利9O101034.0,I990;美国专利5217302,1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要:随着生产和科技的发展,以及人们对知识的追求,对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词:高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “ 以塑代钢” ,“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等, 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂, 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒, 以改善种子外观和形状, 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料, 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 温敏材料, 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等, 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势 ,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料,如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展,高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题,智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃,它是新材料,分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献,我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系,我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚,但目前来看也取得了不错的进步,我们应提高其整体技术水平,致力于创新的高分在聚合反应和方法,开发出多种绿色功能材料和智能材料,以提高人类的生活质量,并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献: [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》,中国石化出版社,1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,1999 猜你喜欢: 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文

太阳能电池现状及其研究进展论文

硅基太阳能电池的发展及现状每年逐渐增长。单晶硅太阳能电池产量年增长速度为1-3倍,单晶硅太阳能电池行业产量占全球产量的比例也由2002年1.07%增长到2008年的近15%。商业化单晶硅太阳能电池的效率13%-14%提高到16%-17%。

太阳电池又称光伏电池,是一种能有效地吸收太阳辐射能,并使之转变成电能的半导体器件。它可单独地作为光探测元件,例如在照像机中使用,主要是经过串联和并联,以获得所需的电压及电流来作为供电电源使用。太阳电池的外观就如一张薄的卡片或一片薄的玻璃片一样,与普通电池外观不同,它自身也不能储存电能,即没以有光时就不发电,如果晚上要用它,就要与蓄电池配合使用。 太阳电池的面积每100㎝2在强阳光下约产生1瓦的电,我们常说的1度电是1千瓦小时,也就是1千瓦这样的电池工作1小时才能产生1度电。 太阳电池发展概况 太阳能光伏发电,可视为迄今为止最美妙、最长寿和最可靠的发电技术。与太阳能发电相比,它另涉及半导体器件,既无运动部件,又无流动工质,因此,避免了机械维修和工质腐蚀的问题,是可再生能源和可持续发展的可靠能源。 硅太阳电池的发展,始于1954年在,美国贝尔研究所试制成功,次年便被用做电信装置的电源,1958年又被美国首次应用和于“先锋1号”人造卫星。宇宙开发极大地促进了太阳电池的开发。与此同时,地面用太阳电池的研究也在不断开展,特别是1973年的能源危机,又大大加速了地面太阳电池的发展。许多国家为开发、利用太阳能电池,为阳光发电的研究投入了相当数量的资金。迄今为止翱翔于太空的成千个飞行器中,大多数都配备了太阳能电池系统。第一颗人造卫星上天,是光伏技术开发利用的起点,经过近五十年的发展,它已形成一门新的光伏科学与光伏工程。无论是在宇宙飞行中的应用,还是作为地面发电系统的应用,从开发速度、技术成熟性和应用领域来看,光伏技术都是新能源中的佼佼者。 太阳电池作为有潜力的可再生能源,在地面上逐渐得到推广。太阳电池的成本及售价也在逐年下降,多年来太阳电池的产量一直以10-25%的增长率在增加。1990年世界太阳能电池组件的产量70MW(兆瓦),我国为1.2MW,主要是用在太阳光照好的边远地区。到2001年全世界太阳电池的产量达到350MW,我国太阳能电池的实际产量已达到4.5MW,累计安装量已超过20MW。我国是个发展中国家,地域辽阔,有许多边远省份和经济欠发达地区。据统计目前我国尚有700万户(2800万人口),还没有用上电,60%的有电县严重缺电。这些地区在短期内不可能靠常规电力解决用电问题,光伏发电则是解决分散农、牧民用电的理想途径,市场潜力非常巨大。 光伏发电具有许多优点:如:安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得,不受地域限制,无须消耗燃料,无机械转动部件,故障率低,维护简便,可以无人值守,建站周期短,规模大小随意,无须架输电线路,可以方便地与建筑物相结合等,这些优点都是其它发电方式所不及的。 目前国际上大量使用的电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池三种,这三种电池约各占1/3的市场,我国目前有7个太阳电池生产线,主要是生产单晶硅及非晶硅太阳电池,多晶硅太阳电池也有少量生产。我国生产单晶硅太阳电池的效率在12-13%,多晶硅太阳电池在10%,非晶硅太阳电池在5-6%。晶体硅太阳电池在研究上是朝着高效率化、薄片化、大面积化的方向发展。1995年我国晶体硅太阳电池组件的参考价格为45元/瓦,非晶硅太阳电池组件为25元/瓦,仍为常规能源的几倍,但在无电地区及拉线不方便的地方,已产生了良好的经济效益。

太阳能电池行业主要上市公司:目前国内太阳能电池制造行业的上市公司主要有通威股份(600438.SH)、隆基股份(601012.SH)、中利集团(002309.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、协鑫集成(002506.SZ)、东方日升(300118.SZ)、中来股份(300393.SZ)、航天机电(600151.SH)、亿晶光电(600537.SH)、爱旭股份(600732.SH)、天合光能(688599.SH)、拓日新能(002218.SZ)、爱康科技(002610.SZ)、亚玛顿(002623.SZ)等。

本文核心数据:太阳能电池产业链、中国太阳能电池产量、太阳能电池出口情况

产业概况

1、定义分类:太阳能电池是光伏行业重要一环

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光伏电池”,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。

根据半导体材料的不同,可以将太阳能电池分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、异质结、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。

2、产业链剖析

我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。太阳能电池属于光伏产业整体的一环,太阳能电池制造行业下游产业主要光伏发电市场,上游则主要是原材料行业。

目前,我国太阳能电池行业参与者众多,在上游太阳能电池配件行业有福莱特、通灵股份、安彩高科和明冠新材等;上游太阳能电池原材料行业则有众合股份、中环股份和有研新材等;中游电池制造行业,则有阿斯特、隆基、东方日升、中来股份等多家国内外知名企业。

产业发展历程:行业发展愈发成熟

我国太阳能电池行业发展大致经历了四个阶段,目前我国太阳能电池行业随着光伏行业整体技术的不断成熟,国家补贴的不断滑坡,行业发展逐渐进入成熟阶段,行业发展从过去依赖国家补贴逐渐向以市场需求为主导转变,企业通过规模化,产业化发展,整合行业,从而获取超额收益。

上游供给情况:中国多晶硅产量持续增长

我国多晶硅产业2005年以来在政策推动下起步,一路历经产能过剩、淘汰兼并,行业集中度不断提高。部分先进企业的生产成本已达全球领先水平,产品质量多数在太阳能级一级品水平。据中国光伏协会统计数据显示,2012年以来,我国多晶硅产量持续增长,2020年,全国多晶硅产量为41.95万吨,同比增长22.7%。

下游发展情况:光伏发电量仍保持较快增速

据国家能源局统计数据显示,2015年以来,我国光伏发电量增长迅速。2015年,全国光伏发电量仅为392亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,同比增长26.08%。2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.40%,虽近年来增速有所放缓,但仍保持着较高增长。

产业发展现状

1、供给:太阳能电池产量不断创新高

从我国太阳能电池生产数量来看,我国太阳能电池产量从2015年以来波动增长,2020年受疫情影响,行业产量增速也仅是较2019年小幅下降,2021年1-11月,我国太阳能电池产量已达到21113.5万千瓦,已超过2020年全年的数据。

2、需求:光伏发电装机容量不断增长

我国太阳能光伏行业虽起步较晚,但发展迅速,尤其是2013年以来,在国家及各地区的政策驱动下,太阳能光伏发电在我国呈现爆发式增长,据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高,2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降16.6%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年光伏装机量大幅回升,2020年,全国光伏发电新增装机48.20GW,同比增长59.5%。

从累计装机容量来看,据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2013年,全国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2020年已经增长至253.43GW。在2013-2020年,全国光伏发电累计装机容量已超过10倍增长。截至2021年前三季度,全国光伏发电累计装机277.83GW。

3、出口:太阳能电池出口数量不断增长

从出口情况来看,我国是光伏产业大国,2015-2021年我国太阳能电池出口数量逐年增加,尤其是2019年,行业出口快速增长。根据海关总署数据显示,2015年我国太阳能电池出口数量仅有63249万个,到了2019年增加到245273万个,较2018年同比增长120.23%。截至2021年11月,我国太阳能电池出口数量已经达到291927万个,已超过2020年全年数量。

产业竞争格局

1、企业竞争:我国光伏企业数量众多

从企业品牌竞争来看目前我国太阳能电池行业竞争格局根据企业经营范围可以分为光伏一体化组件生产企业和专业电池生产厂商,两种类型企业均具有代表企业。

目前,我国太阳能电池制造行业上市企业数量众多,其中隆基股份在太阳能电池产量相比于其它企业有较大的领先。太阳能电池产业产业链上的其它代表性企业产能/产量情况如下:

注:统计的企业为公布相关产能/产量数据的上市企业,未公布具体产能/产量数据的上市企业未纳入统计中。

2、区域竞争:行业发展主要集中在华东地区

自2015年以来,我国太阳能电池的产量规模逐年提升,产业主要集中在华东地区。2020年,我国太阳能电池产量最多的地区是华东,占全国产量的73.2%,西南地区产量为9.42%,排名第二。在各省市中,江苏省产量最多,为5383.4万千瓦,是浙江产量的近两倍;浙江产量排在第二位,为2860.06万千瓦;安徽产量排名第三,为2060.7万千瓦。

产业发展前景及趋势预测

1、 产业将进入整合阶段

“十四五”规划提出要构建现代能源体系,推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。大力提升光伏发电规模,加快发展东中部分布式能源,建设一批多能互补的清洁能源基地,“十四五”期间非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右。

2021年5月11日,国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》,明确提出2021年全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右,后续逐年提高,确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。

随着我国太阳能电池行业的快速发展,光伏技术的不断成熟,太阳能电池产品发展将趋于智能化、轻量化和集成化;而行业补贴的不断滑坡,将不断促使行业的市场化发展,因此降低成本仍将是行业发展未来几年的主题,并且在这一大背景下,行业整合将进一步加剧,企业间兼并重组事件数量预计将大幅增加。

2、需求将推动行业产量持续快速增长

前瞻认为2021年我国太阳能电池行业产量将随着碳中和碳达峰政略的落实以及全球对环保能源需求的快速增加,从而继续保持高增长,行业产量将突破23000万千瓦。在随后的几年,我国太阳能电池行业虽然将受国家补贴下滑的负面影响,但由于整体绿色能源市场需求潜力巨大,因此太阳能电池需求仍将快速增长,而更多的则是行业内部的兼并重组,企业通过这一形式获取规模收益。前瞻预计2027年,我国太阳能电池产量将达到85000万千瓦,年复合增速约30%。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国太阳能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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