科研产出
嗜热多聚半乳糖醛酸酶AfPGA性质表征及其在果胶低聚糖制备中的应用
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PGA）在食品加工领域中具有良好的应用前景。本研究旨在实现烟曲霉（Aspergillus fumigatus）HBFH5来源的嗜热多聚半乳糖醛酸酶AfPGA的异源表达及性质表征，并探究其制备菠萝皮果胶低聚糖（pectin oligosaccharides,POS）的应用潜力。结果表明，多聚半乳糖醛酸酶AfPGA属于GH28家族，蛋白分子质量为39.2kDa，最适温度为70℃，在55℃处理1h酶活力基本维持稳定；最适pH值为5.0，在pH2.0～12.0范围内处理1h能维持80%以上活力；对多种金属离子和化学试剂具有较强的抗性。以多聚半乳糖醛酸为底物时，重组酶AfPGA的Km为1.05 mg/mL,Vmax为52.6μmol/（min·mg）。分子动力学模拟分析发现，常温多聚半乳糖醛酸酶ADPG2的均方根偏差和均方根波动均高于嗜热多聚半乳糖醛酸酶AfPGA，除此以外，重组酶AfPGA制备的菠萝皮POS具备较强的抗菌活性，能够明显抑制沙门氏菌（Salmonella）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、大肠杆菌（Escherichia coli）和志贺氏菌（Shigella）生长，同时菠萝皮POS还具备良好的抗氧化性能。本研究丰富了嗜热半乳糖醛酸酶资源，可为该酶在POS的制备应用中提供一定的理论支撑。
关键词： 多聚半乳糖醛酸酶 嗜热酶 分子动力学模拟 果胶低聚糖 抑菌活性 抗氧化性
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草豆蔻果挥发油代谢组及抑菌活性时空特异性分析
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究不同成熟期（花后29、47、73 d）果皮（P1～P3）和种子（S1～S3）挥发油的得率、代谢组与抑菌活性。采样时种子颜色分别为绿色、浅褐色、黑褐色。用超临界CO2萃取法提取挥发油，通过气相色谱-质谱联用技术结合保留指数进行定性和定量分析，再进行多元统计分析，同时测定抑菌活性，最后通过谱效关联分析筛选抑菌活性的潜在质量标志物。结果表明，种子含油率极显著高于果皮。代谢组学共鉴定到代谢物125个，果皮和种子代谢物种类相似，均以萜类为主，但含量差异显著，果皮中含氧二萜烯类代谢物含量极显著高于种子。层次聚类和主成分分析结果显示果皮和种子显著分离，且随着成熟分离扩大。用正交偏最小二乘判别分析筛选到组间差异代谢物（differentially accumulated metabolites,DAM）124个。在花后29、47、73 d，果皮与种子间DAM分别有91、94、96个，均以含氧单萜烯类、倍半萜烯类、含氧倍半萜烯类为主。对DAM进行京都基因与基因组百科全书通路分析发现，差异通路多与抗逆性有关，可能影响抑菌活性。抑菌实验结果显示，果皮对枯草芽孢杆菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌抑菌活性显著高于种子。谱效关联分析筛选到果皮抑菌活性的潜在质量标志物30个，以含氧单萜烯类、倍半萜烯类、含氧倍半萜烯类为主。综上，草豆蔻果挥发油代谢组和抑菌活性具有显著时空特异性，突出了果皮作为中药废弃物具有潜在利用价值，并为草豆蔻在食品、药品的研发及应用提供参考。
关键词： 草豆蔻 果皮 种子 挥发油 代谢组 抑菌活性 农业废弃物
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护色剂对全组分芒果汁高温灭菌过程的品质和风味影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究5种护色剂（β-环糊精、柠檬酸、氯化钙、植酸、抗坏血酸）对全组分芒果汁（whole?mango?juice,WMJ）高温杀菌过程中色泽和风味（滋味、挥发性物质）的影响，并全面分析5-羟甲基糠醛、还原糖、游离氨基酸、类胡萝卜素、总酚的变化以揭示其护色机理。结果表明，5种护色剂都能减少WMJ在高温杀菌过程中的色泽劣变，其中抗坏血酸的护色效果最好。抗坏血酸减缓了美拉德反应的发生，减少了类胡萝卜素和酚类物质的降解，其中类胡萝卜素和总酚含量比无添加组分别高26.85%和39.68%；添加柠檬酸和氯化钙也能减缓美拉德反应的发生；β-环糊精可以抑制类胡萝卜素降解。高温灭菌后，WMJ的酸味减弱、鲜味和咸味增加且出现苦味，添加5种护色剂均能提升WMJ的酸味，降低苦味和鲜味，且氯化钙增加了WMJ滋味的丰富度。高温杀菌处理会导致WMJ的挥发性香气损失，β-环糊精和抗坏血酸的使用可以减少挥发性香气的损失。本研究可为全组分芒果汁的生产及护色剂的选择提供理论参考。
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脱氢醋酸钠处理对澳洲坚果果实保鲜效果及内生菌群落组成的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究设定0、0.1、1 mmol/L和10 mmol/L共4种浓度的脱氢醋酸钠(sodium dehydroacetate,SD)溶液,分析其延长澳洲坚果果实货架期的效果。结果表明,0 mmol/L SD溶液处理的澳洲坚果果实采后贮藏过程中呈现质量下降、质量损失率和腐烂率明显上升的趋势,贮存时间不宜超过16 d。贮藏16 d时,1 mmol/L SD溶液处理澳洲坚果果实腐败率显著下降23.34%。微生物学组学分析表明,1 mmol/L SD溶液会使澳洲坚果果实样品内生细菌芽孢杆菌属(Bacillus)失去优势菌群地位,果实内生细菌群、内生真菌群拮抗关系减少,从而抑制果实腐烂。综上,1 mmol/L SD溶液可以抑制澳洲坚果果实腐烂,提升其品相并延长保存时间。
关键词： 澳洲坚果 脱氢醋酸钠 腐烂率 内生菌 微生物多样性
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基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法
《林业科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种（芒果、橡胶、紫薇、樱花）4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻（上午或下午）,斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量。同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10%左右。比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6%。【结论】在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义。
关键词： 太阳短波辐射 激光点云 计算机模拟模型 树木三维重建 林木辐射传输
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β-乳球蛋白-多酚纳米颗粒稳定的百香果籽油Pickering乳液及其性质
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究以β-乳球蛋白负载3种多酚(阿魏酸、槲皮素、香草酸)制备的β-乳球蛋白三配体复合物纳米颗粒(β-lactoglobulin triple ligand complex nanoparticles,β-LGCNPs)作为乳化剂,采用超声波破碎法制备百香果籽油Pickering乳液,考察Pickering乳液在不同粒子质量分数和油相比例条件下的粒径、稳定性、微观结构、抗氧化性、消化性、流变特性及脂质氧化产物.结果表明,百香果籽油Pickering乳液是由β-LGCNPs吸附在油水界面稳定的水包油型(O/W)乳液,其粒径与颗粒含量呈正比,与油相比例呈反比,当颗粒质量分数为1.5%、油相比例为30%(体积分数)时,乳液平均粒径达到(5.78±0.10)μm.在不同离子强度和pH值条件下乳液稳定性好,展现出比百香果籽油更强的抗氧化性,且自由基的清除作用与颗粒含量呈剂量依赖关系.肠道消化2 h后,乳液中游离脂肪酸释放率达到(65.17±1.52)%,较百香果籽油提高了26.65%.流变学分析展现剪切变稀现象,表明该乳液属于非牛顿流体,随着剪切频率的提高,弹性模量和黏性模量都增大.在15 d储藏期内,Pickering乳液中脂质氧化产物(氢过氧化物和丙二醛)的生成量和脂质氧化速率降低.综上所述,由β-LGCNPs稳定的Pickering乳液改善了百香果籽油的稳定性、抗氧化活性、消化性及脂质氧化,有利于拓宽百香果籽油在食品领域的应用.
关键词： Pickering乳液 β-乳球蛋白 多酚 百香果籽油 抗氧化活性 消化性
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咖啡豆品质评价体系构建及国产咖啡豆品质评价
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索我国咖啡豆用于现磨咖啡和速溶咖啡两种用途时的品质评价方法，筛选评价指标，首先通过Delphi评价法和序关系分析法从基本品质指标中筛选主要品质指标，构建品质指标体系。随后测定采自云南和海南不同产区53个咖啡豆样品的主要品质指标成分差异，基于相关性分析、主成分分析和聚类分析筛选不同用途咖啡豆的特征性品质指标，基于样品的主成分综合得分进行逐步多元线性回归。最终筛选出粒度、口感、香味、碳水化合物含量为速溶咖啡用咖啡豆特征性品质指标；粒度、口感、香味、咖啡因含量为现磨咖啡用咖啡豆的特征性品质指标，确定适用于速溶咖啡的主栽品种为卡蒂姆和铁皮卡，主产区为云南；适用于现磨咖啡的咖啡豆主栽品种为卡蒂姆，主产区为云南。
关键词： 咖啡豆 品质评价 主成分分析 特征性指标 指标筛选
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香草兰精油Pickering乳液制备、性质及功能性研究
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为对植物精油进行有效保护,控制其缓慢释放并扩大其应用范围,以香草兰精油为原料,通过剪切超声技术制备以辛烯基琥珀酸淀粉(OSA淀粉)为固体颗粒的Pickering乳液,测定其在贮藏期间的稳定性及香气释放速率,探究乳液消化过程中的变化,并对精油及乳液的抗炎性和MCF-7细胞抗增殖性进行对比.结果表明,香草兰精油Pickering乳液液滴表面光滑,颗粒完整,最小粒径为0.54μm.Pickering乳液可有效提高精油贮藏稳定性.与香草兰精油相比,乳液有效降低内部精油的香气释放率约100倍.Pickering乳液具有显著的抗消化能力,游离脂肪酸释放率在120 min内达到22.35%.香草兰精油制备Pickering乳液后依旧保持较高的抗炎活性,与未经处理的MCF-7细胞相比,二者均具有较强抗增殖作用.结论:用OSA淀粉稳定香草兰精油制备的Pickering乳液可有效增加精油溶解度,提高稳定性,扩大应用范围.本试验可为香草兰精油的应用,特别是功能性物质的应用提供理论依据.
关键词： 香草兰精油 Pickering乳液 抗炎活性 MCF-7抑制
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多腔室秸秆原位炭化还田设备设计
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：原位炭化还田技术可将田间秸秆就地直接转化为生物炭,改善土壤结构,解决秸秆直接还田腐解慢、出苗率低、病虫害严重等问题。但目前炭化还田设备仍存在炭化不均匀,运行稳定性差,生产效率低等问题。该研究基于精准控氧控温炭化要求,在前期样机基础上,创新研发了立式多腔限域式炭化反应器,研制强化物料定向流动的多翅片型扰动部件,并运用ANSYS Workbench进行仿真模拟和结构优化,研制热解气清洁燃烧及高温烟气换热回用系统,集成秸秆捡拾粉碎系统及田间作业机具,研制立式多腔室秸秆原位炭化还田设备。以玉米秸秆为原料进行炭化试验,设备秸秆处理量为500 kg/h,生物炭产率为125 kg/h,固定碳含量为50.30%,系统能量利用率为70.66%,产出的炭达到Ⅰ级生物炭还田标准,燃烧烟气中颗粒物、NO_x、SO_x等排放均满足国标要求,整机系统运行稳定,满足设计标准,为秸秆直接炭化还田提供了技术及装备支撑。
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考虑倒伏与粮仓容积的再生稻头季机收路径规划
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提升机具作业效率和质量、减少土壤碾压等，该研究提出一种同时考虑作物倒伏状态、碾压面积和收获机粮仓容积的路径规划算法（harvester grain bin capacitated arc routing problem,HGBCARP）。该算法由作业信息处理模块和作业路径规划模块组成，作业信息处理模块将农田边界、卸粮点位置、作物倒伏方向及面积、位置等信息转化成可处理的数据形式并传输给路径规划模块，然后由路径规划模块进行作业行方向划分、作业行遍历顺序寻优、转弯方式生成、碾压面积计算等，最终得到最优路径规划结果。采用改进遗传算法，分别以3种再生稻收获机、2种传统水稻收获机和3种不同田块为对象，以行驶路径长度、碾压面积、收获粮食量为评价指标，采用回转式收获路径和HGBCARP式收获路径规划开展对比试验。结果表明，HGBCARP式比回转式收获路径碾压面积每公顷减少11.79%～27.20%，可使倒伏的机收头季稻增收1.64%～1.95%；同时在3种不同田块条件下进行仿真试验，HGBCARP式比回转式收获路径可使碾压面积每公顷减少7.25%～20.09%。使用电动无人履带式底盘对不同收获路径进行田间模拟收获试验，HGBCARP式收获路径与传统牛耕往复式及回转式收获路径相比，碾压面积减少约11.21%～28.03%，在路径长度减少约6.81%～23.46%，验证了HGBCARP式路径规划方法的有效性，研究结果可为智能化作业路径规划研究提供参考。
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