科研产出
草莓成熟度对果脯品质的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：测定不同成熟度（挂粉期、半红期、红熟期）蒙特瑞草莓制成草莓脯后游离糖、有机酸、水溶性果胶、花青素和酚类物质含量，以及水分自由度、质构、色差、微观结构和风味组成的差异。结果表明：草莓及草莓脯中游离糖均主要为果糖、葡萄糖、蔗糖，3种糖总量（以干质量计）分别为51.14～73.47 g/100 g与77.20～85.85 g/100 g，草莓脯中糖含量的增加主要表现为蔗糖含量的增加。3个成熟度草莓加工为草莓脯后，柠檬酸、苹果酸、水溶性果胶含量均显著降低。低场核磁对水分状态的分析显示，红熟期草莓脯结合水、半结合水、自由水的弛豫时间均显著高于其他两个成熟度，并且草莓脯中的主要形态水半结合水峰面积显著偏高。质构分析显示草莓与草莓脯的硬度随成熟度增加显著降低，草莓脯的弹性随成熟度增加呈下降趋势，而黏力呈上升趋势。在色泽上，草莓与草莓脯a*值随成熟度增加而显著增加。酚类物质的测定结果表明，随着成熟度提高，草莓内儿茶素、单宁、槲皮素含量显著降低；挂粉期草莓及草莓脯检测不到花青素，制成草莓脯后酚类物质和花青素含量均大幅减少。草莓与草莓脯的细胞面积随成熟度增加而增加，细胞圆度下降和孔隙度上升，说明细胞形态规则性和完整性下降。电子鼻测定结果显示，草莓与草莓脯随成熟度提高主要体现为氮氧化合物和甲基类化合物响应值增加，而草莓与草莓脯挥发性成分的差异主要体现在硫化物上。研究结果为草莓脯加工中草莓成熟度的选择提供了借鉴。
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不同预处理对荠菜中二甲基硫醚类物质形成的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究荠菜中二甲基硫醚类不良风味物质形成规律，采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术分析不同破碎程度（整株和切割）、不同放置温度（4℃和25℃）以及热处理的荠菜的挥发性风味物质，研究二甲基硫醚类物质及其有益前体物S-甲基-L-半胱氨酸亚砜含量的变化，并推测二甲基硫醚类物质形成机制。结果表明：新鲜荠菜中主要检测出(Z)-3-己烯醇等醇类物质以及(Z)-3-己烯醛等醛类物质。切割处理与放置温度显著影响荠菜中的主要风味物质，25℃的放置温度与切割处理使得荠菜更易产生二甲基二硫醚，同时经液相色谱-质谱联用技术测定，S-甲基-L-半胱氨酸亚砜呈显著下降趋势。Pearson相关性分析结果表明荠菜中二甲基硫醚类物质与S-甲基-L-半胱氨酸亚砜含量呈现显著负相关，推测出荠菜中二甲基硫醚类物质可能通过S-甲基-L-半胱氨酸亚砜经酶促转化形成。本研究明确了切割处理和放置温度是控制荠菜中二甲基硫醚类物质形成的关键因素，为荠菜风味及营养品质提升提供理论依据。
关键词： 荠菜 挥发性风味物质 二甲基二硫醚 S-甲基-L-半胱氨酸亚砜 二甲基三硫醚
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红壤关键带质子产生和消耗及其环境效应综述
《地学前缘 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：红壤在我国农业及经济社会可持续发展中占有重要地位。红壤关键带实质上是红壤区域自然和人为共同作用下由水-土-气-生-岩构成的地球表层系统。本文综述了红壤的酸化现状、红壤关键带中质子（H+）产生和消耗的过程与机制，以及这些过程所产生的生态环境效应。从关键带的视角，碳循环是土壤自然酸化过程中H+的主要来源。大气酸沉降（H+、氮、硫）和植物因生长对盐基离子(K+、Na+、Ca2+和Mg2+)的净吸收而产生的H+是自然生态系统下红壤中H+的主要来源，但化学氮肥施用带来的氮转化过程产生的H+和植物收获带走的盐基离子是农田生态系统中红壤酸化加剧的主导因素。氮在土壤中的转化过程和H+产生过程复杂，采用氮和氧双同位素的方法，可以定量化水体中硝态氮（NO3--N）的来源，从而定量不同来源氮对土壤中H+的贡献。矿物风化、阳离子交换、铁铝氧化物缓冲、硫酸根专性吸附和有机质的酸缓冲等均是红壤中存在的重要酸缓冲机制。这些过程交织在一起，不易量化单独的缓冲过程，难以准确定量红壤的酸化速率。借助矿物风化释放的盐基离子与硅的化学计量关系，可以解析不同风化程度的红壤地区H+用于硅酸盐风化和盐基交换的比例，从而更好地理解不同风化程度红壤对H+缓冲路径的差异。酸化不仅会改变土壤自身的物理和化学特性、活化重金属元素、引起铝毒等，还影响土壤中的微生物和植物生长，氮转化带来的NO3--N迁移和深部累积会对地下水污染带来潜在的风险。质子的消耗过程可以缓解H+产生所带来的生态危害。红壤区径流水保持中性，说明土壤消耗了所有输入的H+,目前依然具有一定的酸缓冲能力。针对以上红壤关键带的H+产生和消耗的研究现状，本文提出了对未来的研究展望，探讨了红壤关键带需要进一步深入探索的相关科学问题。
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基于CRISPR/Cas9技术的植物乳植杆菌YZH81胞外多糖合成基因簇功能鉴定
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：胞外多糖（exopolysaccharides,EPS）合成基因簇是揭示乳酸菌EPS构效关系的基础。本研究前期发现一株高产EPS的植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum YZH81菌株含有可能的2个EPS合成基因簇cps1和cps2，构建的YZH81?cps1菌株EPS产量下降。本研究首先利用CRISPR/Cas9技术敲除了YZH81菌株cps2基因簇。与YZH81相比，YZH81?cps1和YZH81?cps2的EPS产量分别下降了22.88%和35.42%，化学组成改变也较大，突变株均未检出鼠李糖单糖组分，而甘露糖和葡萄糖占比大幅提高。进一步利用蛋白质组学分析了不同发酵时间（10、32 h）两个不同cps簇的缺失相比于野生型YZH81菌株的差异蛋白29个和22个，京都基因与基因组百科全书和基因本体分析结果显示差异蛋白参与YZH81菌株的生物学过程、细胞组成的代谢与加工过程，但敲除cps2簇引起的差异蛋白功能更为丰富，包括脂质代谢、核苷酸代谢和肽聚糖的生物合成与代谢等。综上，本研究明确了YZH81菌株具有两个独立的不同cps簇，并分别承担了不同功能，为后期开展YZH81菌株的EPS益生功能构效关系的研究提供了理论支撑。
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水热炭基纳米硒对猪粪中温和中高温产甲烷及砷去除的影响
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：在消化过程中投加负载微量元素硒（Se）的纳米材料或生物炭基材料，是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒（SeHC），并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此，以含砷（以As计，4.43 mg/kg）猪粪废水为研究对象，开展批次厌氧消化试验，探究中温（37℃）和中高温（44℃）两种工艺条件下SeHC对猪粪厌氧消化产甲烷性能及发酵物中砷去除的影响。结果表明：SeHC相对未负载纳米硒的水热炭HC比表面积显著（P<0.05）增加15.1%，表面官能团（N-H、C=O、C-O和C-X）种类更为丰富；通过厌氧发酵产气性能监测及Gompertz模型拟合，发现中高温耦合外源SeHC处理组强化厌氧产甲烷效果最佳，SeHC处理组的P’（甲烷生产潜力）和Rm（最大产甲烷速率）分别较CK组显著提升72.20%和75.54%，提升率远高于中温条件下；添加SeHC对厌氧消化体系中的砷含量削减效果也最佳，中温下SeHC处理组的砷去除率为5.3%，是CK组的1.86倍，中高温下SeHC处理组的砷去除率为10.7%，是同等温度条件下CK组的3.2倍。综上所述，水热炭基纳米硒SeHC耦合中高温厌氧消化工艺，在同步提高厌氧消化性能和有害物质砷去除方面更具优势，研究结果将为今后水热炭基纳米硒材料功能开发及其在环境和能源领域的应用提供理论参考。
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海藻糖替代蔗糖浸渍处理对草莓脯品质的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为明确海藻糖全部或部分替代蔗糖浸渍对草莓脯品质的影响，研究海藻糖添加量为草莓质量的0%～40%（与蔗糖复合添加）时草莓脯的固增率、失水率、水分活度、游离糖含量、水分状态、质构以及色泽的变化规律。结果表明，随海藻糖添加量的增加，草莓脯固增率线性降低，而水分活度、海藻糖含量线性增加，3种状态水的弛豫时间与峰面积、色泽参数均呈二次函数分布，说明海藻糖和蔗糖的互作效应主要体现在对水分自由度和色泽的影响。另外，海藻糖的过多添加可加大草莓脯质构的个体差异，添加量为35%和40%时，黏力的变异系数分别为174%和67%，高于其他样品的变异系数（17%～46%）。研究结果可为海藻糖替代蔗糖在草莓脯中的应用提供参考。
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水田和旱地无人机飞播油菜适宜缓释肥用量
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为明确无人机撒播油菜缓释肥适宜施用量，为飞播油菜增产节本施肥提供依据，该研究设置了水田和旱地大田试验，各设不施肥（CRF0）、常规施肥（CF）和专用缓释肥300、600、900和1 200 kg/hm2（CRF300、CRF600、CRF900和CRF1200）6个施肥处理，分析飞播油菜产量构成、氮素吸收和土壤养分对缓释肥用量的响应特征。结果表明：水田飞播油菜产量整体低于旱地，尤其低施肥水平下；水田土壤硝态氮含量较旱地降低84.4%，硝铵比降低93.4%。缓释肥用量增加可大幅提高水田飞播油菜产量，与CF相比：CRF1200显著增产32.4%（P<0.05），单株角果数和收获密度分别显著增加33.7%和65.4%（P<0.05），地上部生物量显著增加45.0%～98.2%（P<0.05），播种-蕾薹期作物生长速率显著提高78.6%～106.7%（P<0.05）。缓释肥900 kg/hm2及以下时单株角果数显著减少27.6%～63.2%（P<0.05），其中CRF300和CRF600各生育期地上部生物量、氮吸收量及作物生长速率均受到显著抑制（P<0.05）,CRF900角果至成熟期作物生长速率显著降低54.7%（P<0.05）；旱地飞播油菜产量随缓释肥用量增加呈先增后降，CRF900较常规增产24.7%（P<0.05），主要是油菜播种-苗期、角果期-成熟期作物生长速率显著提高25.0%和3.75倍。与CRF900相比，CRF300和CRF600苗期-蕾薹期作物生长速率平均显著降低74.6%,CRF1200角果期-成熟期作物生长速率显著下降了39.5%（P<0.05）。综上，旱地基施900 kg/hm2缓释肥可有效协调飞播油菜生长前、后期的土壤氮素供应与植株氮素吸收，保证成熟期充足有效的角果数和植株密度。水田缓释肥用量1 200 kg/hm2促进飞播油菜冬前氮素和干物质积累，最终提高群体有效角果数而实现增产。
关键词： 产量 干物质积累 缓释肥 飞播油菜 氮素吸收 土壤氮
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超声预处理对荠菜微波干燥品质的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高荠菜的微波干燥品质，采用不同超声功率（4、6、8和10 W/g）对荠菜进行预处理，研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明：1)相较于未超声对照组，超声预处理显著降低了荠菜中过氧化物酶（peroxidase,POD）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性（P＜0.05），提高了干物质损失率；2)超声预处理后，荠菜内部细胞间隙及直径增大，荠菜的水分自由度增大，当超声预处理功率为6 W/g时，细胞结构较为完整；3)超声预处理促使荠菜微波干燥速率提高，超声预处理功率为6 W/g时，荠菜干燥速率较高，有效水分扩散系数为2.153 1×10-6 m~2/s;4)荠菜微波干燥动力学模型拟合结果显示，Page模型决定系数R~2（0.989 1～0.995 0）较高，均方根误差RMSE（0.024 2～0.035 1）及卡方值χ~2（0.000 6～0.001 2）较低，拟合效果最佳；5)超声预处理功率为6 w/g时，微波干制荠菜的复水比较高，叶绿素、总黄酮和总酚含量分别为39.29、24.66、7.70 mg/g，这3种营养成分含量均显著高于未超声对照组（P＜0.05）;6)相较于新鲜荠菜，超声预处理提高了微波荠菜干制品中的氮氧化合物、含硫化合物和芳香成分响应值及丰富度、咸味和酸味强度。综合分析，以6 W/g超声功率对荠菜进行预处理，荠菜微波干制品品质最佳。该研究可为荠菜精深加工提供一定的理论依据和技术参考。
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基于改进Mask R-CNN的笼养死鸭识别方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对规模化笼养肉鸭舍内死鸭识别采用人工作业方式时，存在作业效率低、劳动强度大、养殖成本高等问题，以层叠式笼养肉鸭为研究对象，提出了一种基于深度学习的笼养死鸭识别方法。为了采集数据，首先面向立体层叠式养殖环境设计了一款适用于肉鸭舍的自主巡检装备。针对笼养肉鸭舍铁丝网遮挡严重的问题，基于机器视觉对笼网进行修复，基于OpenCV对图像进行增强处理。构建了一种基于Mask R-CNN的死鸭识别模型，采用Swin Transformer对模型进行优化，解决了Mask R-CNN网络缺乏整合全局信息能力的问题。对比分析了SOLO v2、Mask R-CNN和Mask R-CNN+Swin Transformer模型识别笼内死鸭准确率。实验结果表明，在平均精度均值为90%的条件下，Mask R-CNN+Swin Transformer模型对笼内死鸭总体识别准确率可达95.8%,在自主巡检装备上的检测效果优于其他主流的目标检测算法。
关键词： 机器视觉 笼养肉鸭 死鸭识别 Mask R-CNN
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秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响
《环境科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径(径流、侧渗、下渗)氮流失特征研究还较为缺乏.对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响,并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度,对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判.结果表明,秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度.稻季氮总流失量为9~17 kg·hm-2,占氮肥施用量的5%~7%.对秸秆管理而言,秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险;秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量,但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确.对肥料管理而言,有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失,以及37%的侧渗氮流失.综合产量数据,实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量,切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.
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