科研产出
湿热处理对豆粉营养品质及面团物化特性的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用湿热处理研究不同豆粉抗氧化、营养特性及面团性质的影响。结果表明：随着湿热处理时间的延长，红豆粉和豌豆粉的总酚、黄酮含量及其抗氧化能力呈先增加后降低的趋势，分别在0.5 h和1.0 h时达到最大，而白芸豆粉总酚、黄酮含量呈增加趋势，在8.0 h达到最大；湿热处理对2,2’-联氮双-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）阳离子自由基清除率和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率趋势与总酚、黄酮含量一致；3种豆粉的主要脂肪酸种类分别为棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、顺-11-二十碳一烯酸和油酸；湿热处理2.0 h及以上，对白芸豆粉中油酸、亚油酸和顺-11-二十碳一烯酸含量有显著影响；湿热处理后红豆粉和白芸豆粉中游离氨基酸参与美拉德反应，含量显著下降，而豌豆粉中更多结合态的氨基酸游离出来，使其含量升高；扫描电子显微镜观察微观结构结果显示，随着湿热处理时间延长，蛋白质变性和部分淀粉发生糊化，出现孔洞、黏附等现象；淀粉的重结晶使得豆粉的峰值黏度、谷值黏度和回生值下降，抗剪切力变差；面团水分分布测定结果显示，湿热处理后红豆粉的弛豫时间T21、T22增加，红豆粉成团性优于其他面团；湿热处理使混合豆粉热机械特性中的蛋白弱化度增强，抑制了淀粉的回生，降低了老化度，有益于提升产品品质。
关键词： 湿热处理 杂豆 营养品质 糊化特性 水分分布 热机械学特性
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4种小米糠组分的理化性质和风味成分分析
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：以不同碾磨程度的小米糠为原料，通过测定小米糠中营养成分、水分分布、水合特性、色度、糊化特性和挥发性成分，探究不同小米糠组分营养成分、理化性质和挥发性成分的差异。结果显示，4种小米糠（S1～S4）的脂肪、蛋白质、灰分、淀粉和水分质量分数均存在显著差异。其中S3米糠含有10.96%蛋白质和26.05%脂肪，营养价值最高。同时，S3米糠具有流动性强，起泡能力强（5.54%）且稳定性高（82.86%）等优良特性，但高含水量、含油量不利于S3米糠贮藏。相关性分析显示淀粉、蛋白质营养成分会直接影响小米糠加工性质（水合特性、起泡性等）。此外，S1～S4米糠中分别检测出72、47、70、51种挥发性物质。4种小米糠中存在10种差异性挥发性物质，己酸甲酯、己醛、棕榈酸甲酯等6种化合物在S1米糠中含量最高，十二烷、正己醇等4种化合物在S2米糠中含量最高。4种小米糠中壬醛的香气活性值分别为702、444、110、51，可以有效区别4种小米糠。本研究有利于精准化分离工艺和选择性使用，可以实现资源利用的最大化。
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基于无人机高光谱遥感与机器学习的小麦品系产量估测研究
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为快速、准确地估测小麦产量，有效提高育种工作效率，本文以小麦品系为研究对象，收集小麦灌浆期无人机高光谱数据和产量数据。首先基于递归特征消除法筛选出特征波长作为模型输入变量，然后利用岭回归（Ridge regression, RR）、偏最小二乘回归（Partial least squares regression, PLS）、多元线性回归（Multiple linear regression, MLR）3种线性算法和随机森林（Random forest, RF）、梯度提升回归（Gradient boosting regression, GBR）、极限梯度提升（eXtreme gradient boosting, XGB）、高斯过程回归（Gaussian process regression, GPR）、支持向量回归（Support vector regression, SVR）、K最邻近算法（K-nearest neighbor, KNN）6种非线性算法构建单一算法产量估测模型并进行精度比较，最后基于Stacking算法构建多模型集成组合，筛选最佳集成模型。结果表明，基于不同算法的产量估测模型精度差异显著，非线性模型优于线性模型，基于GBR的产量估测模型在单一模型中表现最优，训练集R2为0.72,RMSE为534.49 kg/hm2,NRMSE为11.10%,测试集R2为0.60,RMSE为628.73 kg/hm2,NRMSE为13.88%。基于Stacking算法构建的集成模型性能与初级模型和次级模型的选择密切相关，以KNN、RR、SVR为初级模型组合，GBR为次级模型的集成模型有效提高了估测精度，相比单一模型GBR,训练集R2提高1.39%,测试集R2提高3.33%。本研究可为基于高光谱技术的小麦品系产量估测提供应用参考。
关键词： 小麦品系 产量估测 无人机高光谱 遥感 机器学习 Stacking算法
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长期秸秆深翻还田及养分管理对潮土有机碳矿化影响
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了明确耕作方式与养分管理对华北潮土土壤有机碳矿化的影响。基于连续15 a(2007—2022年)耕作与养分管理模式长期定位试验开展研究，长期定位试验分为农民习惯耕作管理模式（秸秆不还田+浅旋耕RP-S,rotate plow without straw return）和高产耕作管理模式（秸秆还田+深翻耕DP+S,deep plow with straw return）2个主处理，以及对照施肥（CK）、农民习惯施肥（CON）和优化施肥（OPT）3个副处理，共计6个处理。于2022年10月，采集表层（0～20 cm）土壤样品，分析土壤有机碳及活性碳组分含量与土壤碳库管理指数，并采用室内培养法，测定土壤有机碳矿化速率，利用一级动力学方程拟合土壤有机碳潜在可矿化量和碳半周期，应用结构方程模型揭示长期不同耕作模式与养分管理措施下，土壤有机碳的周转规律。多年试验数据得出，在RP-S条件下，C/N(SOC and TN ratio)总体呈逐渐下降趋势，在DP+S条件下，C/N总体呈先降后增趋势。秸秆还田+深翻耕处理显著提高了土壤活性有机碳组分含量(P<0.05)，且碳库管理指数（CPMI, carbon pool management index）提升显著(P<0.05)。与农民习惯施肥相比，优化施肥可以显著提高土壤有机碳含量12.35%。在DP+S条件下，优化施肥显著提高了土壤易氧化有机碳（ROC,readily oxiedozable carbon）与CPMI。各处理土壤有机碳矿化速率均在1 d达到最大，而后1～10 d迅速下降，10 d后缓慢下降直至稳定，有机碳矿化速率随时间呈对数函数型变化，不同处理土壤有机碳矿化速率均符合一级动力学模型。秸秆还田+深翻耕显著提高了累积矿化率（潜在可矿化量与土壤有机碳的比值）23.59%，而优化施肥可以显著降低累积矿化率22.12%。土壤有机碳矿化累积量（Ct）与土壤有机碳（SOC,soil organic carbon）、土壤活性碳组分和土壤碳库管理指数均呈极显著正相关关系(P<0.01)，与土壤潜在可矿化有机碳量（C0）呈显著正相关关系(P<0.05)，结构方程模型表明，耕作管理、微生物碳（MBC,microbial biomass carbon）和ROC是影响土壤有机碳周转能力和固碳能力的直接因素，耕作与施肥管理可通过对土壤有机碳及活性碳组分的影响，间接影响土壤有机碳周转能力，进而影响土壤固碳能力。长期秸秆深翻耕还田结合优化施肥有利于提高土壤固碳能力，促进农田资源的增碳及可持续利用。
关键词： 秸秆 还田 潮土 长期施肥 耕作方式 土壤有机碳矿化
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植物乳杆菌体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维对肠道菌群及产短链脂肪酸的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维和外源添加乳酸菌对肠道菌群及短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的影响,本研究采用粪便滤液和植物乳杆菌对藜麦水不溶性膳食纤维进行体外发酵,通过气相色谱测定产生的SCFAs含量,并通过16SrDNA测序分析菌群结构和丰度的变化.结果表明,藜麦水不溶性膳食纤维和植物乳杆菌的添加能够改变肠道菌群的结构和丰度.在门水平上,添加藜麦水不溶性膳食纤维和植物乳杆菌发酵12h后都能够增加拟杆菌门的丰度;在属水平上,藜麦水不溶性膳食纤维增加了有益菌(普雷沃氏菌属)的丰度.与粪便滤液体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维相比,外源添加植物乳杆菌组显著增加了SCFAs的产量.综上所述,植物乳杆菌体外发酵藜麦水不溶性膳食纤维能显著改变肠道菌群的丰富度和多样性,并且能够促进SCFAs的产生,有利于肠道健康.
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糙小米发芽过程中挥发性成分与脂肪酸的内在关系
《中国食品学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：糙小米发芽会促进功能成分和营养成分的增加,同时也会导致特殊气味的产生,严重影响其品质.为了调控和改善发芽糙小米的品质,需探明这些气味成分的来源.对"冀谷39"和"冀创一号"2个糙小米品种进行24 h的发芽处理,利用顶空固相微萃取结合气-质谱联用技术分析挥发性成分的变化,结果表明:5种醛类、2种酮类、2种酯类等成分主要在发芽12 h后形成,而10种烷烃、4种烯烃类主要形成于发芽0~12 h.这些挥发性成分主要形成于脂肪酸的酶促氧化时,软质酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸在糙小米发芽过程中先增加后降低,模拟试验显示油酸经酶促氧化形成壬醛和癸醛,亚油酸经酶促氧化形成3-辛烯-2-酮和(E)-2-辛烯醛,而亚麻酸经酶促氧化形成十二烷和壬醛.
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基于生态功能区的河北省生态系统服务权衡与协同分析
《地理学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：生态系统服务权衡与协同分析是当下生态系统服务的研究前沿和热点，可为生态系统管理提供科学依据。本文基于河北省生态功能区划分，选取粮食生产、碳储存、土壤保持和水源涵养4种生态系统服务，利用空间叠置法分析了2017年河北省不同生态功能区生态系统服务的权衡/协同关系，主要结论为：（1）河北省粮食生产总量为3828万t，五大生态区的贡献排序为低平原生态修复区（PY）＞燕山太行山生态涵养区（YS）＞环京津生态过渡带（HJJ）＞坝上高原生态防护区（BS）＞沿海生态防护区（YH）。（2）河北省碳储存、土壤保持、水源涵养服务的总量分别为8567万t碳、470161万t土、656875万t水。3种服务呈现相似分布，以燕山太行山生态涵养区贡献量最高（均超过75%），其余各生态功能区贡献量普遍较低。（3）河北省全域不同生态系统服务之间以强权衡和低协同关系为主，强权衡、低协同、弱权衡、高协同的比例分别为48.15%、45.92%、5.09%、0.83%。（4）河北省强权衡关系生态系统的主导功能与其所处生态区功能定位基本一致，强权衡关系的生态系统可为生态功能区主导功能的发挥提供保障。本文可为管理者从生态功能区的角度优化生态系统服务权衡/协同关系提供新思路。
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球磨改性对小米全粉理化特性及其面条品质特性的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：小米兼具营养价值与药用价值，为提高小米的附加值和小米面条的加工品质，本实验利用球磨技术对小米全粉进行改性处理，探究不同球磨处理时间（0.5、1、2、4、6、8 h）对小米全粉营养成分、水合特性、糊化特性、流变特性、结晶结构及面条品质的影响，并分析部分理化性质与面条品质的相关性。结果表明，随着球磨时间延长，小米全粉的结晶结构破坏较明显，损伤淀粉质量分数显著增加，直链淀粉质量分数不断减少（除8 h外），面粉亮度由77.27升至81.37。同时，球磨处理使小米全粉峰值黏度、谷值黏度和最终黏度均显著上升（P＜0.05），分别由1 478、665 Pa·s和1 384 Pa·s提升至3 271（球磨1 h）、982 Pa·s（球磨2 h）和2 199 Pa·s（球磨2 h），同时使水合特性（持水力、膨润力）显著提升（P＜0.05）。当球磨时间为4 h时，面团的凝胶网状结构愈发均匀致密，制作的小米面条质构、蒸煮品质均最佳。相关性分析结果表明，面条质构特性（弹性、胶黏性、咀嚼性）、感官品质（色泽、外观、黏性）与直链淀粉质量分数呈极显著负相关（P＜0.01），与损伤淀粉和支链淀粉质量分数整体上呈极显著正相关（P＜0.01）。面条的蒸煮品质（断条率）与直链淀粉质量分数呈极显著正相关（P＜0.01），与损伤淀粉和支链淀粉质量分数呈极显著负相关（P＜0.01）；且糊化黏度与面条品质相关性也较强。综合分析，球磨技术对小米全粉的改性处理可用于生产较高品质的小米面条。
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不同鱼皮肽抗氧化活性及结构特性的比较
《中国食品学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：鱼皮是水产品加工的主要副产物,因利用率较低而备受关注.为更好地了解不同鱼皮肽的抗氧化活性及结构特性,采用碱性蛋白酶分别水解三文鱼皮、鲟鱼皮和鳙鱼皮.通过水解度(DH)、三氯乙酸氮溶指数(TCA-NSI)和分子质量评估鱼皮肽的水解程度,根据 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率、·OH自由基清除率、Fe2+螯合活性和还原力检测鱼皮肽的抗氧化活性,并比较 3 种鱼皮肽的结构特性.结果表明:鲟鱼皮肽的DH(22.34%)和多肽含量(48.65%)最高,分子质量最低,其水解效果最好.3 种鱼皮肽的抗氧化活性呈浓度依赖性,其中鲟鱼皮肽抗氧化活性显著高于鲟鱼皮肽和鳙鱼皮肽(P<0.05).鲟鱼皮肽的疏水性和荧光强度较高,且含有较高含量的疏水性氨基酸,这些对抗氧化活性有积极的影响.傅里叶变换红外光谱证实不同鱼皮肽的内部微环境和蛋白质二级结构有一定差异,造成其抗氧化活性的差异较大.本研究可为鱼皮肽的制备及开发应用提供一定的理论依据.
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