科研产出
微酸性电解水对采后香葱抑菌特性及贮藏品质的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究微酸性电解水（slightly acidic electrolyzed water,SAEW）对香葱采后贮藏品质的影响，本实验分析低温（（4±1）℃）贮藏条件下不同质量浓度（0、100、200 mg/L和300 mg/L）SAEW浸泡处理5 min后香葱采后抑菌特性及贮藏品质的变化。结果显示，较对照和其他质量浓度（100 mg/L和300 mg/L）SAEW处理相比，200 mg/L SAEW浸泡处理更好地维持了采后香葱的外观品质并抑制了其菌落总数的增长。进一步的研究结果显示，200 mg/L SAEW浸泡处理可有效抑制香葱中质量损失率和腐烂率的增加，减缓叶绿素、VC、可溶性糖以及可溶性蛋白含量的下降，减少有害物质总游离氨基酸、丙二醛和亚硝酸盐的积累。综上，200 mg/L SAEW浸泡处理不仅能有效抑制低温贮藏期间香葱中菌落总数的增长，而且可有效延缓该过程中香葱营养品质的流失，从而提高香葱的保鲜效果。因此，SAEW可作为一种维持采后香葱贮藏品质，延缓其衰老进程的有效杀菌、保鲜措施。
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高邮鸭蛋特征品质指标分析
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为挖掘高邮鸭蛋品质特征指标，采用代谢组学等技术对高邮鸭蛋的蛋品质指标、基础营养指标及小分子代谢物进行测定分析。结果显示，高邮鸭蛋的蛋质量、蛋形指数、蛋黄色度、哈夫单位、蛋白高度、蛋黄指数、粗蛋白质量分数指标高于其他品种；总氨基酸、鲜味氨基酸、支链氨基酸、总脂肪酸、不饱和脂肪酸含量较高，饱和脂肪酸含量低，表明高邮鸭蛋的部分感官蛋品品质参数、氨基酸和脂肪酸水平可表征高邮鸭蛋的特征品质。基于代谢组学技术绘制高邮鸭蛋的代谢指纹图谱，通过主成分分析（principal component analysis,PCA）、偏最小二乘法分析（partial least-squares discrimination analysis,PLS-DA）模型、层次聚类分析（hierarchical clustering analysis,HCA）等方法挖掘高邮鸭蛋的特征组分。蛋黄中鉴定出252个化合物，差异化合物22个，蛋清中鉴定出184个化合物，差异化合物40个。其中，尿苷5’-单磷酸、鸟苷5’-单磷酸、N-乙酰基-D-葡萄糖胺为主要差异营养物质，蛋黄中的花生四烯酸为高邮鸭蛋特有营养成分，蛋清中的吲哚在高邮鸭蛋中未检出。
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基于显微高光谱成像技术判别食源性致病菌种类的方法研究
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高，但是过程复杂、耗时漫长，易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法，能够借助显微镜技术突破传统光谱成像的灵敏度和分辨率极限，并利用可见/近红外光谱为单个致病菌细胞添加高分辨率的图像和光谱信息。以空肠弯曲杆菌、大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌为检测对象，采用显微高光谱成像技术进行数字化表征和数据采集，结合双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）算法对各致病菌细胞的图像和光谱数据进行建模分类。结果显示，显微尺度的致病菌光谱数据呈现可判别的分布规律，新采用的Bi-LSTM网络在光谱数据集中表现优异，在三种致病菌的分类任务中取得了91.0%的平均准确率，而传统的线性判别分类器（LDA）和支持向量机分类器（PCA-SVM）的平均准确率分别为80.1%和88.5%。但是，仅依赖光谱数据进行致病菌种类判别仍然存在较为严重的假阳性问题，尤其是在大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌的分类中存在错误分类。图像信息的加入则能够显著改善各分类的识别准确率，其中Bi-LSTM分类器取得了高达98.1%的准确率，LDA和PCA-SVM均取得了95.3%的准确率。研究结果表明，显微高光谱成像技术在食源性致病菌的特异性光谱和图像表征中具有优势，提出的Bi-LSTM网络能够直接处理高维的图谱特征，两种技术的融合在食源性致病菌细胞级别的早期检测应用中展现潜力。
关键词： 食源性致病菌 细菌细胞检测 显微高光谱成像技术 光谱识别
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无人机多光谱影像的小麦倒伏信息多特征融合检测研究
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：为探究多特征融合方法在作物倒伏领域快速精准识别中的适用性，利用无人机获取多田块冠层尺度的不同倒伏率麦田多光谱数据，对原始倒伏图像进行图像拼接、辐射校正、几何校正等预处理，并利用重归一化差值植被指数和阴影指数分别剔除土壤和阴影背景，提取小麦倒伏DSM模型和植被指数分别与多光谱图像进行多特征图像主成分变换融合，筛选差异性较大的纹理特征，采用支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）和最大似然法（MLC）监督分类模型对多光谱和DSM融合图像、多光谱和归一化植被指数（NDVI）融合图像、多光谱图像和纹理特征图像进行监督分类，并采用总体精度（OA）、 Kappa系数和提取误差综合评价各监督模型的分类性能和倒伏提取精度。分类结果表明：各监督分类方法在不同倒伏区域提取结果建模效果趋势一致，SVM和ANN整体提取精度高于MLC,在高倒伏区域，多光谱与NDVI融合图像的SVM监督模型（OA:92.63%, Kappa系数：0.85,提取误差：1.11%）提取效果最好；在中倒伏区域，多光谱与DSM融合图像的SVM监督模型（OA:90.35%, Kappa系数：0.79,提取误差：9.34%）提取效果最好；在低倒伏区域，均值纹理特征图像的ANN监督模型（OA:91.05%, Kappa系数：0.82,提取误差：8.20%）提取结果较好。本研究将DSM模型、植被指数、纹理特征与多光谱图像进行融合对比，并对多特征融合方法能否高精度有效提取小麦倒伏信息进行了探究，结果表明无人机多光谱遥感结合特征融合技术能有效提取小麦倒伏面积，提取效果优于单特征小麦倒伏图像。本研究结果可为助力小麦倒伏灾情调查数据的精确获取方法提供参考。
关键词： 无人机遥感 图像处理 多光谱 特征融合 倒伏 小麦
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基于根区温度和肥料浓度耦合的草莓生长调控
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度，该研究设置3个根区温度水平（不加温（8℃）、16、22℃）和3个肥料浓度水平（0.5、1.5、2.5 g/L），共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影响。结合层次分析法和CRITIC客观赋权法，运用优劣解距离法对各处理进行基于草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的综合评价。结果表明：1）采用根区加温对设施草莓生长有促进作用。在采摘第3茬果实时，加温到16℃和22℃的处理下可以采摘的草莓植株数量相较于不加温处理明显增加。2）肥料浓度对草莓生长综合评分的影响大于根区温度。高肥料浓度（2.5 g/L）会降低草莓产量，中肥料浓度（1.5 g/L）不仅能增加单果质量，还能提高肥料偏生产力和水分利用率，具有更好的经济效益。3）基于TOPSIS综合评价建立了设施草莓生长综合评价体系，得出评分最高的处理为T5处理（16℃，1.5 g/L）。通过寻找最优区间，结果发现根区温度在13.10～18.47℃，肥料浓度在1.43～1.87g/L时，设施草莓生长效果较好。该研究结果可为设施草莓冬季及早春的温度和肥水管理提供理论依据。
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基于气相色谱-离子迁移谱分析不同产地秋月梨品质差异
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同产地秋月梨品质特征,对6 个产地秋月梨果实品质指标进行测定,并利用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)测定其挥发性香气成分.结果显示,河南宁陵县秋月梨可滴定酸含量显著高于其他产地,部分产地秋月梨之间可溶性固形物含量、总黄酮与总酚存在显著差异(P<0.05).6 个产地秋月梨梨皮和梨肉中共鉴定出76 种挥发性香气成分,其中酯类23 种、醛类20 种、醇类11种、酮类4种、烯烃类1种、酸类3种、其他类14种,梨皮中挥发性香气成分比梨肉中多24种.河北魏县检出特有挥发性香气成分乙酸异丁酯、丁酸甲酯和异戊醛.通过指纹图谱和相似度分析较好实现了不同产地秋月梨区分.该研究提供了不同产地秋月梨品质和挥发性香气信息,GC-IMS技术具有实现秋月梨产地区分和产地溯源的潜在应用前景.
关键词： 秋月梨 气相色谱-离子迁移谱 挥发性香气成分 产地 指纹图谱
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基于YOLO v7-RA的火龙果品质与成熟度双指标检测方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：已有火龙果检测方法仅针对单一性能指标，难以满足农业真实场景的需要，为此提出了一种精准高效的火龙果品质与成熟度双指标检测方法。首先，利用自适应鉴别器增强的样式生成对抗网络扩充火龙果图像，建立复杂环境火龙果数据集。采用伽马变换进行图像增强，凸显火龙果特征，降低光照环境的影响。其次，提出了YOLO v7-RA模型。通过设计ELAN＿R3替代ELAN（Efficient layer aggregation network）模块，减少主干网络对重复特征的提取，增强模型对细粒度特征关注度，提高双指标检测准确率。融入混合注意力机制（Mixture of self-attention and convolution, ACmix）,增强模型对特征的提取和整合能力，降低杂乱背景信息干扰。最后，通过实验验证了YOLO v7-RA模型的检测性能。实验结果表明，该方法精准率为97.4%,召回率为97.7%,mAP0.5为96.2%,FSP为74 f/s,实现了检测精度与检测速度的均衡。即使在遮挡情况下，YOLO v7-RA模型检测精准率仍达到91.4%,具有较好泛化能力，能够为火龙果智能化采摘的发展提供技术支持。
关键词： 火龙果 深度学习 品质 成熟度 StyleGAN2-ADA YOLO v7
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水稻根内生菌Bacillus sp.RE35耐受及累积吸附Cd的机制
《科学通报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水稻根内生菌Bacillus sp.RE35,通过液体培养实验研究其对Cd的耐受和累积吸附机制.结果表明,菌株RE35对Cd的最大耐受浓度可达600 mg/L,最大吸附容量为28.49 mg/g,对1和5mg/L Cd2+的去除率可达88.4%和80.4%.当Cd浓度低于20mg/L时,菌株RE35对Cd2+的去除以胞内累积为主,随着Cd浓度升高,菌株三磷酸腺苷酶活性显著增强,透射电子显微镜和X射线能谱结果显示Cd均匀地分布于菌株细胞内.当Cd浓度高于20mg/L时,胞外吸附对Cd2+的去除具有重要作用,其分泌的胞外聚合物中蛋白质组分增加.X射线光电子能谱和傅里叶变换红外吸收光谱结果显示,菌株胞外蛋白质的氨基和酰胺等基团与Cd的吸附密切相关.本研究阐明了高Cd耐受性内生菌RE35对不同浓度Cd的累积吸附机制,为内生菌菌剂开发提供了宝贵的菌种资源信息.
关键词： 水稻内生菌 镉耐受性 胞内累积 胞外吸附 芽孢杆菌
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酶解与发酵联合处理对牛蒡根风味的影响
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：用酶解和发酵联合处理新鲜牛蒡根，在活性多糖充分溶出的基础上，通过乳酸菌发酵改善牛蒡根的不良风味。以牛蒡酶解液中多糖含量和风味评分为指标，通过正交试验确定酶解最佳条件为：纤维素酶添加量4%，料液比1∶6，温度55℃，酶解时间1.5 h，超声功率200 W。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析显示，醛类及萜烯类化合物例如苯乙醛、Β-瑟林烯、A-姜黄烯是引起牛蒡不良风味的主要来源，在酶解、发酵过程中会转化为具有愉悦风味的酮类和醇类。主成分分析和聚类分析结果表明，经不同方式处理的牛蒡液中挥发性风味物质苯乙醛、Β-瑟林烯、A-姜黄烯存在较大差异，酶解与发酵联合处理可有效改善牛蒡根不良风味。
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利用空间-光谱双分支特征和动态选择的高光谱影像农作物分类
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：高光谱遥感可以捕获地表近乎连续的光谱曲线,以较高的光谱诊断能力对地表农作物进行精细分类与识别。传统基于深度学习的高光谱分类算法中空间、光谱特征捕捉利用困难、冗余特征筛选能力不足、模型约束过于单一等问题,导致农作物类型复杂且样本分布不均区域分类模型性能下降。该研究提出一种基于空间-光谱双分支动态特征选择的高光谱分类算法,在结合通道注意力机制和空间注意力机制进行空间-光谱特征提取的基础上,通过门控卷积层对提取到的特征进行相关性的计算和处理,实现空间维度和通道维度上的特征动态选择,并分别从空间、光谱和联合特征3个角度对分类结果约束,结合分类损失函数实现高光谱影像的分类任务。结果表明,在JAAS（Jiangsu academy of agricultural sciences,江苏省农业科学院）高光谱农作物分类数据集上,该研究算法总体精度、Kappa系数分别为99.35%和99.20%,相较于专为高光谱分类设计的算法CDCNN（contextual deep convolution network,上下文深层卷积网络）、 WCRN（wide contextual residual network,广义上下文残差网络）、 DBDA（double-branch dual-attention mechanism network,双分支双注意力机制网络）、DCNN（dual-channel convolution network,双通道卷积网络）分别提升了4.91%和6.12%、6.82%和8.53%、2.12%和2.63%、2.04%和2.54%;在公开数据集WHU-Hi-HanChuan区域,总体精度、Kappa系数分别为99.49%、99.41%,相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.67%和1.96%、3.23%和3.80%、2.00%和2.35%、1.10%和1.29%;在WHU-Hi-Longkou区域,总体精度、Kappa系数分别为99.8%、99.74%,相较于CDCNN、WCRN、DBDA、DCNN分别提升了1.30%和1.71%、0.59%和1.74%、0.71%和0.93%、0.57%和0.76%。所提方法在样本分布不均的不同作物识别上均具有较高的识别准确率,可为基于高光谱影像的地物复杂且样本分布不均地区的农作物分类提供指导。
关键词： 遥感 高光谱影像 农作物分类 空谱联合特征 门控卷积 多输出特征约束
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