科研产出
二氧化硫熏蒸激活硫代谢维持'木纳格'葡萄采后品质
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：硫化氢（H2S）是硫代谢中的重要产物，为探讨硫代谢在二氧化硫（SO2）维持鲜食葡萄采后品质中的作用，以及H2S在此过程中的潜在功能，以‘木纳格’葡萄为试材，分别使用500?μL/L?SO2和0.5?mmol/L?H2S抑制剂——DL-炔丙基甘氨酸（DL-propargylglycine,PAG）结合SO2处理。PAG于采摘前24 h喷洒，对照组使用蒸馏水处理。果实在（0±1）℃、相对湿度80%～90%条件下贮藏，每10 d测定硬度、落粒率、腐烂率、硫代谢物质含量、酶活性及相关基因表达水平，并进行相关性分析。结果表明：SO2处理能够维持果实硬度，抑制落粒率和腐烂率的上升。贮藏结束时，SO2处理组果实硬度比对照组高36.9%，落粒率和腐烂率分别比对照组低70.5%和83.7%。同时，SO2促进了硫代谢物质SO32-、H2S、半胱氨酸和谷胱甘肽（glutathione,GSH）的积累，通过上调硫代谢途径相关编码基因表达提高了亚硫酸盐还原酶、丝氨酸乙酰基转移酶、O-乙酰丝氨酸（硫醇）裂解酶、D-半胱氨酸脱巯基酶和L-半胱氨酸脱巯基酶、胱硫醚β-合酶和3-巯基丙酮酸硫转移酶的活性。上述结果说明SO2对硫代谢具有积极的正调控作用。相关性分析表明，SO32-、H2S和GSH与果实硬度呈极显著正相关，与落粒率和腐烂率呈显著或极显著负相关。PAG结合SO2处理通过抑制H2S的合成减弱了SO2对于硫代谢的调控，进而降低SO2的保鲜效果。综上所述，SO2能够通过增强硫代谢水平有效维持葡萄采后品质。
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基于改进UNet模型的核桃树枝条分叉点定位与修剪位置选择
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为定位核桃树枝条分叉点，筛选枝条修剪位置，该研究提出了基于改进UNet模型与图像处理的枝条分叉点定位与修剪位置选择方法。首先，改进语义分割模型，VGG16-UNet中添加MCA(multidimensional collaborative attention)模块，命名为VMfd-UNet，实现核桃树树干和枝条的识别与分割；其次，提取掩膜细化处理，根据枝条相交情况、相对位置关系，结合图像处理与深度信息定位枝条分叉点；最后，以k-means聚类枝条分叉点三维坐标的欧几里得距离计算出质心，取距离质心最近的枝条分叉点作为修剪位置。试验表明，VMfd-UNet在整个数据集上的平均像素精度m PA和平均交并比mIoU分别比VGG16-UNet高4.86、4.85个百分点，在验证集上表现优异，树干和枝条的mPA分别达到96.71%和90.42%,mIoU分别达到90.27%和79.86%，参数量为35.73 M。以枝条分叉点选择修剪位置，平均准确率达到83.2%。该研究可为核桃树准确定位修剪点提供位置参考与技术支持。
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覆膜年限和有机肥施用对花生田耕层土壤微塑料赋存特征的影响
《环境科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：地膜和有机肥料的大量投入已导致我国农田土壤微塑料污染日趋严重.为研究调查山东德州花生农田微塑料污染状况，分析了该区域不同覆膜年限（0、3、5和8 a）和有机肥施用对农田土壤中微塑料的丰度、粒径、颜色和形状等赋存特征的影响.结果表明，覆膜0、3、5和8 a后花生耕层土壤微塑料丰度的平均值分别为65.33、316.00、1 098.67和1 346.34 n·kg-1.随着土层深度的增加微塑料丰度降低，0～10、10～20和20～30 cm耕层中的土壤微塑料丰度分别为1 076.00、603.50和440.25 n·kg-1，并且增加覆膜年限和施加有机肥都显著增加了微塑料的丰度（P＜0.05）.粒径＜1 mm微塑料占总量的77.30%，且随着覆膜年限的增加，小粒径（＜1 mm）微塑料占比显著升高（P＜0.05），随着土层深度的增加，其占比亦逐渐增加，施加有机肥对微塑料粒径没有显著影响.微塑料颜色组成以透明（49.77%）为主，其次是黑色（16.35%）和白色（16.27%），覆膜年限和有机肥施加对土壤中微塑料的颜色影响不显著（P＞0.05），但覆膜年限显著增加了透明微塑料的占比.微塑料类型主要包括纤维类、薄膜类、碎片类、泡沫类和颗粒类，其占比分别为：49.77%、25.41%、19.15%、3.26%和2.41%.耕层土壤微塑料的主要聚合物类型包含聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS），分别占总量的21.37%、18.57%和19.77%.由此，山东德州花生田耕层土壤中普遍存在微塑料，且地膜和有机肥施用是其主要来源，这可为花生田耕层土壤微塑料污染物防控提供重要依据.
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恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：相对湿度作为干燥介质的重要参数，对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确，导致相对湿度的调控方式多依靠经验，造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程，降低相对湿度能够增大对流传质系数，加快物料表面水分蒸发；而对于传热过程，升高相对湿度能够增大对流传热系数，加快物料升温速率。相对湿度较高时，物料升温速率快，内部水分迁移量增大，但表面水分蒸发量较小；而当相对湿度较低时，物料升温速率较慢，内部水分迁移量较小，但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长，互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响，低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳，并能够提高复水性，降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构，能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较优的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为：干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小，及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小，不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小，从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数＞1且传质毕渥数＞0.1时，说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响，优化调控策略及适用性范围4个方面内容，明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理，为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。
关键词： 干燥 相对湿度 传热过程 传质过程 调控策略 适用性
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基于离散元法的耕层残膜拉伸性能研究
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：由于耕层残膜回收机关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的残膜离散元模型参数，在一定程度上制约了耕层残膜回收机残膜受力机理分析与机构优化改进。本文以棉田耕层残膜为研究对象，对耕层残膜含量和极限拉伸力进行测定，得到不同耕层深度、不同厚度的残膜含量和极限拉伸力。根据测定结果，利用EDEM软件选用Hertz-Mindlin with Bonding接触模型对耕层残膜进行离散元模型参数标定，选用单位面积法向刚度、单位面积切向刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径、接触半径为试验因素。通过Plackett-Burman试验，确定影响Bond键的主要参数有单位面积法向刚度、临界法向应力和粘结半径。通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验，最终确定最优的Bonding模型显著参数单位面积法向刚度、临界法向应力、粘结半径分别为2.36×10～5 N/m3、6.47×10～4 Pa、0.004 mm,对参数进行了仿真试验验证，误差为5.88%,满足要求。通过对比物理试验与仿真试验的拉伸过程耕层残膜状态与拉伸曲线，表明了耕层残膜模型合理性，为后期耕层残膜回收机仿真与膜土分离机理研究提供了理论支撑。
关键词： 棉田耕层残膜 极限拉伸力 离散元模型 Bonding模型 拉伸仿真试验
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绿洲农田氮磷利用与生产水平、经济和环境效益的协同效应分析
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：提高养分利用效率是西北绿洲农业发展的重要议题之一。该研究以新疆生产建设兵团农业生产系统为研究对象，明晰农田土壤表观氮磷养分流动特征，计算2000—2020年农田氮磷养分盈亏量与利用效率；采用斯皮尔曼相关性分析法探究其养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间的协同效应。结果表明：1)新疆生产建设兵团农田氮、磷输入以化肥为主，而输出以秸秆、籽粒和氨挥发为主。农田氮、磷盈亏量相对较高，2020年分别为147.54和47.61 kg/hm~2。农田氮、磷利用效率相对较低，分别在34.33%～44.05%和39.25%～49.54%之间波动。2)新疆生产建设兵团农田养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间存在权衡效应，而生产水平和经济效益存在协同效应。新疆生产建设兵团农业机械化生产获得良好收益，但以养分损失、环境污染为代价。发达国家农田养分利用与生产水平、经济效益协同促进，不牺牲环境效益。因此，建议新疆生产建设兵团优化肥料用量与结构，推广智慧农业技术管控肥水。该研究可为地区农业养分管理与绿色发展提供参考。
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机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题，设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置，利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成，通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能，以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素，残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验，建立了回归模型，分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响，并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速；影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为：粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验，得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90.4%、92.6%、92.2%,与理论优化值相对误差不超过2.0%,研究结果可为残膜混合物粉碎揉丝装置的设计提供参考。
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基于非靶向代谢组学解析猬木霉挥发性物质对香梨采后链格孢的抑制作用
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究探讨猬木霉M6-5挥发性物质对香梨采后黑斑病菌链格孢（Alternaria alternata）代谢物质、呼吸和能量代谢的影响。基于非靶向代谢组学技术通过液相色谱-质谱联用仪测定链格孢受M6-5挥发性物质处理后体内代谢物质的变化；测定M6-5挥发性物质熏蒸处理后0、3、5、7 d的链格孢呼吸速率，计算呼吸抑制率；采用液相色谱仪测定不同培养时间处理组和对照组链格孢ATP、ADP、AMP和能荷的影响。结果表明：M6-5挥发性物质处理后链格孢菌丝体上调的差异代谢物有6-戊基-2H-吡喃-2-酮、4-乙基苯甲醛、3,4-二甲基苯甲酸、4-苯基丁酸、2-甲氧基间苯二酚等，下调的差异代谢物有6-氨基烟酰胺、11-酮基乙酰胆甾醇、3-羟基康力龙、茉莉酸、苯甲酰芽子碱等。利用京都基因与基因组百科全书通路分析发现差异显著的通路为次生代谢物的生物合成。在培养时间结束（7 d）时，M6-5挥发性物质对链格孢的呼吸抑制率为（49.64±2.04）%；与对照组相比，M6-5挥发性物质处理显著降低了链格孢ATP、ADP、AMP的含量和能荷水平，说明M6-5挥发性物质处理使链格孢胞内维持在更低的能荷水平，能量代谢失衡，呼吸速率受抑制，进而影响了代谢物质的变化。
关键词： 非靶向代谢组 猬木霉 挥发性物质 链格孢 抑制作用
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预处理对赛买提杏片热风干燥特性和水分迁移的影响
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究不同预处理对赛买提杏片热风干燥特性及水分迁移规律的影响,以切分去核的赛买提杏片为原料,在消除酶促褐变的基础上,经4种预处理(热水漂烫、蒸汽漂烫、微波处理及硫处理),探究3个温度(40,50,60 ℃)下的干燥特性、水分有效扩散系数及活化能,并建立干燥动力学模型,研究模型参数与干燥温度间的关系.结合低场核磁共振(LF-NMR)和成像技术(MRI),通过横向弛豫时间和成像伪彩图的变化阐明干燥过程中杏片内部水分迁移规律.结果表明:与40℃相比,经4种预处理的杏片干燥耗时分别缩短41.67%,36.36%,53.85%,50.00%.Deff随着温度的升高而增大,主要在5.9637× 10-7~1.3530×10-6m2/s范围.基于干燥动力学进行模型拟合,漂烫及微波等热处理的最适模型均为Wang and Singh模型,R2分别为0.9929,0.9955,0.9942,而非热预处理的硫处理最适模型为Page模型(R2=0.9967).LF-NMR试验表明干燥前期主要由表面汽化为主,杏片中自由水最先被脱除,干燥后期由内部扩散控制,部分自由水转化为不易流动水和结合水,水分扩散速率降低.护色预处理结合热风干燥对杏片干燥特性及水分迁移均有一定影响.方差分析显示,4种护色处理方式在各温度干燥时Deff无显著差异(P>0.05),干燥温度对干燥过程中的水分扩散起决定性作用.结合低场核磁共振技术可知,微波和硫处理组杏片至干燥结束,在干燥温度50℃和60℃,干燥时间相较于漂烫处理组可缩短4 h.
关键词： 赛买提杏片 漂烫 硫处理 微波处理 模型验证 低场核磁
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猬木霉M6-5挥发性物质对香梨采后链格孢细胞膜和细胞壁的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究探讨了猬木霉M6-5挥发性物质对香梨采后黑斑病菌链格孢（Alternaria alternata）细胞膜和细胞壁的影响。首先将生长5 d的猬木霉培养基与含链格孢菌饼培养基对扣，测定30℃培养3、5、7 d的抑菌效果；通过扫描电镜和透射电镜观察处理组和对照组链格孢菌丝体；收集两组链格孢菌丝体，采用碘化丙啶（propidiumiodide,PI）染色法观察链格孢细胞膜完整性，测定电导率等细胞膜相关指标；使用钙荧光白（calcofluor white,CFW）染色法测定链格孢顶端生长细胞的形态变化，并进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AKP）活力和N-乙酰葡糖胺质量浓度分析。结果表明：在培养期间内，猬木霉产生的挥发性物质对链格孢均具有良好的抑菌效果，处理组链格孢菌丝出现皱缩、肿胀和部分断裂的现象，细胞质基质减少情况比对照组更严重，局部伴有质壁分离现象；而对照组菌丝则生长正常，孢子结构完整，切面结构清晰，胞质均匀，细胞壁和细胞膜结构正常。经猬木霉M6-5挥发性物质处理后，处理组链格孢电导率、丙二醛水平、蛋白质和核酸泄漏量均显著高于对照组；PI染色观察到处理组链格孢菌丝体发出红色荧光，说明猬木霉挥发性物质破坏了链格孢细胞膜的完整性，导致细胞内容物外泄，细胞膜的正常功能受到显著破环。CFW染色观察到两组链格孢菌丝体荧光强度无明显差异，处理组和对照组的AKP活力和N-乙酰葡糖胺质量浓度也无显著差异，说明猬木霉挥发性物质对链格孢细胞壁未产生破坏作用，其主要作用靶位也并不是细胞壁。综上，猬木霉M6-5挥发性物质的抑菌靶点是链格孢的细胞膜。
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