科研产出
不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储.在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一.该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制.结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过 5d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜.秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高.覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为 20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与 16.13%(无覆盖).相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低.3种处理下腐殖化指数分别为 15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜).二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径.分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键.
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氮添加与凋落物处理对橡胶林砖红壤有机碳组分及酶活性的影响
《环境科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究氮添加与凋落物处理对土壤有机碳组分及酶活性的影响对调控人工林生态系统恢复具有重要意义.于海南岛西部橡胶林地开展野外微区模拟试验，采用二因素完全随机设计，设置4个氮水平[不施氮(CK,0 kg·hm-2·a-1，以N计，下同)，低氮(LN,50 kg·hm-2·a-1)，中氮(MN,100 kg·hm-2·a-1)和高氮(HN,200 kg·hm-2·a-1)]以及2种凋落物处理[凋落物去除（LR），凋落物保留（L）]，分析0～10 cm和10～20cm土层的土壤理化性质、总有机碳（SOC）及其组分、酶活性等指标.结果表明，土壤pH随N添加量增加以及凋落物的去除呈显著降低的趋势（P ＜0.05）.土壤NO3--N和NH4+-N含量随N添加的增加显著增加，N添加和凋落物处理对NO3--N和NH4+-N含量有显著的交互效应.与L处理相比，LR降低了土壤SOC及其各组分含量，其中轻组有机碳（LFOC）含量降幅最大，在0～10 cm和10～20 cm土层降幅分别为29.0%～81.4%和23.5%～58.4%.不同凋落物处理条件下，SOC及其各组分含量随N添加量的增加均呈先增加后降低的趋势，LN处理显著高于HN处理.N添加和凋落物处理对SOC、 LFOC（0～10cm）和重组有机碳（HFOC）含量有极显著的交互作用（P ＜0.01）.与L处理相比，LR处理在CK和LN处理条件下的土壤多酚氧化酶（PPO）活性显著降低，而在MN和HN条件下，LR处理的PPO含量显著增加；方差分析显示，N添加和凋落物处理对PPO和0～10 cm土层的纤维素酶（CBH）活性有极显著影响的交互作用，土壤酶活性[β-葡萄糖苷酶（BG）、 PPO、 CBH]对N添加处理的响应程度均大于对凋落物处理的响应.相关性分析表明，SOC含量与微生物生物量碳（MBC）、颗粒态有机碳（POC）、 LFOC以及HFOC含量之间呈极显著正相关关系.总体来看，凋落物保留与低N输入对橡胶林地土壤碳库以及酶活性具有较好的协同作用.
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益智精油化学成分分析及其对单核细胞增生李斯特氏菌的抑菌机理
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：以姜科植物益智果实为原料,采用水蒸气蒸馏法提取其精油,采用气相色谱-质谱联用技术分析益智精油的化学成分;通过滤纸片法和微量对倍稀释法分别测定益智精油对单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)的抑菌圈、最低抑菌质量浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)及最低杀菌质量浓度(minimum bactericidal concentration,MBC),评价其抑菌活性,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察益智精油对菌体微观形态的影响,并通过测定菌体的生长曲线、电导率变化、大分子物质泄漏、超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)活力和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量探究益智精油对单核细胞增生李斯特氏菌的抑菌机理.结果表明:从益智精油中共鉴定出45种化合物,以萜烯类、芳香烃及萜类含氧衍生物为主,其中巴伦西亚橘烯、圆柚酮、2,6,10,10-四甲基双环[7.2.0]十一烷-1,6-辛二烯、(2S,4aR,8aR)-4a,8-二甲基-2-(丙-1-烯-2-基)-1,2,3,4,4a,5,6,8a-八氢萘、(2R,8R,8aS)-8,8a-二甲基-2-(丙-1-烯-2-基)-1,2,3,7,8,8a-六氢萘和对伞花烃为相对含量较高的化合物;此外,益智精油可显著抑制单核细胞增生李斯特氏菌活性,其抑菌圈直径为14.20 mm,MIC和MBC分别为0.195、0.781 mg/mL,生长曲线测定发现,益智精油抑菌活性呈浓度依赖性;扫描电子显微镜和透射电子显微镜显示益智精油可破坏单核细胞增生李斯特氏菌细胞形态结构,改变菌体细胞膜的通透性,造成细胞内大量电解质、大分子内容物(核酸和蛋白质)泄漏,破坏菌体内SOD系统原有的动态平衡状态,导致SOD活力变化,同时诱导大量自由基生成,导致菌体细胞内脂质氧化程度升高,使MDA含量增加.综上,益智精油作用于单核细胞增生李斯特氏菌导致菌体细胞一系列变化,从而抑制菌体的生长并导致其凋亡,是益智精油中多种成分、多靶点协同作用的结果,初步分析萜烯类、芳香烃类和酮类物质是其抑菌的主要有效成分,为益智作为食品行业天然抑菌剂的开发利用提供了科学理论依据.
关键词： 益智精油 化学成分 单核细胞增生李斯特氏菌 抑菌机理
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褪黑素对冷藏后芒果果实冷害和后熟的影响及生理机制
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：以采后‘贵妃’芒果为试材，在0.5 mmol/L褪黑素（melatonin,MT）溶液中浸泡1 h，晾干后置于4℃贮藏28 d，随后转移至室温（25℃）贮藏4 d，探究MT对冷藏后芒果果实冷害（chilling injury,CI）和成熟的影响及相关机理。结果显示，MT处理有效降低了芒果果实的CI指数，提高了可溶性固形物含量、呼吸速率和乙烯释放量并加速了色相值和硬度下降；MT处理促进了水溶性果胶和螯合性果胶含量升高，提高了多聚半乳糖醛酸酶、β-半乳糖苷酶和纤维素酶活性，加速了果胶甲酯酶活性下降，从而导致细胞壁降解和果实软化。此外，MT处理提高了果实1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶活性及其编码基因MiACS和MiACO的表达水平，同时上调了MiETR1、MiERS1、MiERF1、MiEIN2、MiCBF1和MiICE1并下调MiCTR1基因的表达。上述结果表明MT能有效改善冷藏后芒果果实后熟恢复能力并减轻其CI。
关键词： 芒果 褪黑素 冷害 货架期 细胞壁代谢 乙烯生物合成
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菠萝蜜多糖在DSS肠炎大鼠血液中的代谢标志物分析
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用超高液相串联四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS/MS）分析菠萝蜜多糖（JFP-Ps）在DSS肠炎大鼠血清中代谢物全谱的变化，代谢组学分析技术探究JFP-Ps在DSS肠炎大鼠血液中的差异代谢标志物。结果表明，JFP-Ps主要引起氨基酸、多肽及其类似物、嘌呤和嘧啶及其衍生物、脂类和类脂分子等代谢物的变化。大鼠血清中与肠炎相关的代谢通路有5条，分别为精氨酸的生物合成、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢途径。结论：JFP-Ps可通过调节氨基酸代谢及影响相关通路，改善DSS肠炎大鼠的症状。
关键词： 菠萝蜜多糖 肠炎大鼠 血液 超高液相串联四极杆飞行时间质谱 代谢组学
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镍/木棉纤维衍生碳复合材料的制备及吸波性能研究
《功能材料 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：近年来，生物质碳因成本低廉、易制备、理化性能优异和具有多孔结构被广泛应用于吸波领域。然而，其吸波性能仍然受较高电导率引发的不良阻抗限制。在此，使用镍（Ni）改性木棉纤维，并使用不同的碳化温度获得镍/木棉纤维衍生碳（Ni/C）复合材料。扫描电镜结果表明，随着碳化温度的升高，Ni颗粒的尺寸增加，且木棉纤维表面出现更多的缺陷结构。XRD和XPS结果证明了Ni和木棉纤维衍生碳的成功复合。Raman结果表明碳化温度的升高导致碳组分石墨化程度增加，提高了复合材料的传导损耗能力。最后，我们将复合材料与石蜡以5∶95的超低填充比例混合，Ni/C-800展现出-52.6 dB的反射损耗值和8.32 GHz的有效吸收带宽。复合材料优异的吸波性能取决于衰减能力和阻抗匹配的协同、介电损耗和磁损耗的共同作用以及大比表面积和中空多孔结构造成的多重散射能力的增强。
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基于自适应RBF神经网络具有模型不确定性的四旋翼无人机指定时间预设性能控制方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点，在飞行过程中很容易受到外界干扰，进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此，提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先，针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立，并且在执行任务过程中存在外部未知扰动问题，提出了一种基于指定时间预设性能控制方法，将四旋翼无人机的轨迹跟踪问题转换为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪问题；其次，在设计控制器过程中，为了解决“微分爆炸”问题产生的滤波器误差，引入一种新型滤波误差补偿方法，通过RBF神经网络逼近外部未知扰动，并将预测结果补偿给控制器以提高轨迹跟踪的鲁棒性。最后，应用仿真模拟方法验证无人机控制系统稳定性和性能优势，通过飞行试验验证，微风聚拢环境下实际飞行轨迹与仿真模拟结果趋于一致，自主轨迹跟踪起降位置偏差小于1 cm,证明了所提出算法的有效性。
关键词： 四旋翼无人机 RBF神经网络 轨迹跟踪控制 预设性能约束 模型不确定性
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不同pH值环境下β-乳球蛋白与咖啡中3种主要多酚之间的相互作用
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用多光谱学和分子对接技术,探究在不同pH值条件下,咖啡中的3种主要多酚(绿原酸、咖啡酸和阿魏酸)与牛乳中β-乳球蛋白间的非共价相互作用及对蛋白结构的影响.结果表明,在两种pH值环境下,3种咖啡多酚均通过静态猝灭有效地猝灭β-乳球蛋白的荧光,在pH 7.4、温度298 K时,绿原酸、咖啡酸和阿魏酸对β-乳球蛋白的猝灭常数(Ksv)分别为6.53×104、3.16×104 L/mol及3.09× 104 L/mol,结合位点数分别为1.20、1.02和1.14,能量转移效率分别为34.55%、24.56%和21.35%;pH 3.0、温度298 K时,Ksv分别为7.18×104、5.24×104 L/mol及7.12×104 L/mol,结合位点数为1.28、1.18和1.25,能量转移效率分别提高至34.70%、30.42%和29.65%.在pH 7.4时,β-乳球蛋白α-螺旋含量降低,β-折叠含量增加;pH 3.0时,β-折叠含量增加,无规卷曲含量降低.分子对接结果表明,3种多酚主要通过氢键和范德华力以及疏水相互作用结合在β-乳球蛋白的疏水口袋.本研究初步揭示不同pH值条件下咖啡乳饮料中β-乳球蛋白和绿原酸、咖啡酸及阿魏酸间的相互作用机制.
关键词： 多酚 β-乳球蛋白 非共价相互作用 多光谱技术 分子对接
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3种凝胶结构对天然橡胶塑炼特性的影响
《高分子材料科学与工程 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：天然橡胶（NR）加工过程中的熟化作用及后续的贮存硬化会导致橡胶烃分子链端基或异常基团与非胶组分形成交联结构产生凝胶。按照凝胶产生的3个主要阶段，可以将凝胶分为胶乳熟化凝胶、凝块熟化凝胶和贮存硬化凝胶，分别制备了含胶乳熟化凝胶的生胶（NR-L）、含凝块熟化凝胶的生胶（NR-C）和含贮存硬化凝胶的生胶（NR-S），研究了凝胶结构的形成方式与NR性能之间的联系。塑炼特性结果表明，门尼黏度和凝胶含量在塑炼时间2 min内快速下降，但NR-L的下降速率要明显慢于NR-C和NR-S，塑炼结束后也保持了更高的门尼黏度值和凝胶含量，说明凝胶网络结构的强度不同，NR-L的网络结构强度更高；氮含量方面，NR-L最高，NR-C最低，酯基含量方面，NR-L最高，NR-S最低。温度扫描应力松弛试验结果表明，NR-L的网络结构主要是由磷脂为枝化点的天然网络组成，NR-S的网络结构主要由以蛋白质为枝化点的天然网络组成。同时，以磷脂作为枝化点的天然网络强度高于以蛋白质作为枝化点的天然网络。
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凝固方式对天然橡胶脂肪酸含量及性能的影响
《高分子材料科学与工程 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：脂肪酸是天然橡胶（NR）中重要的非胶组分之一。文中通过2种品系（热研73397和IAN873）、3种凝固方式（甲酸凝固、硫酸凝固、自然凝固）和2种标准胶工艺(全乳标准胶工艺(WF)、凝胶标准胶工艺(TSR))制备样品，研究了凝固方式对天然橡胶中脂肪酸含量的影响，探明脂肪酸含量变异性对NR力学性能的影响。结果表明，凝固方式会对非胶组分带来明显影响，其中硫酸凝固方式下样品脂肪酸含量保持效果最佳，而自然凝固方式下样品的下降幅度最为明显。在力学性能方面，在WF工艺下，非胶组分的适当降解有利于硫化反应的进行，这对应于自然凝固方式硫化胶具有最高的力学性能，而硫酸凝固的力学性能最低；在TSR工艺下，随熟化时间的延长，自然凝固硫化胶的力学性能降低。相同工艺下，IAN 873品系的重均分子量和凝胶含量均高于热研73397，而经过凝块熟化后甲酸和自然凝固样品的凝胶含量均不同程度的增加，但硫酸凝固的凝胶含量几乎没有变化，其TSR工艺样品的凝胶含量最低，这说明硫酸凝固阻碍了熟化过程中橡胶分子链发生结构化。
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