科研产出
羧基化柚子皮吸附Cd2+的性能与机制
《材料导报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索利用食品加工废弃物柚子皮制备一种重金属离子吸附材料的可行性,通过NaOH将柚子皮中甲酯化的羧基水解成羧酸,再利用TEMPO/次氯酸钠/溴化钠体系将柚子皮中C-6位伯羟基氧化成羧酸,制备出一种羧基化柚子皮吸附材料,同时采用FTIR、SEM-EDS和XPS对柚子皮和吸附Cd2+前后的羧基化柚子皮进行表征,研究其吸附机制.结果表明羧基化柚子皮中羧基含量为2.34 mmol/g,是改性前的10.64倍,且可以有效地去除水溶液中Cd2+.羧基化柚子皮吸附Cd2+更符合Langmuir和伪二阶动力学模型,属于单层化学吸附,对Cd2+的最大吸附量为76.16 mg/g,是改性前的5.81倍.羧基化柚子皮中羧基(-COO-)是吸附Cd2+的功能性基团,吸附后形成羧酸镉,其中镉以Cd2+的形式存在,与-COO-的配位方式主要是双齿桥式,该吸附过程是一个阳离子(Na+和Cd2+)交换的过程.
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水稻秸秆拆解工艺参数优化及纤维自交织结构
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：大尺寸高长径比纤维是影响非织造秸秆纤维生态毯质量的关键。机械揉搓是获得高长径比纤维的最佳处理技术工艺。该研究探究了揉丝机主轴转速和锤齿间隙对不同含水率秸秆纤维拆解揉丝的影响，其工艺参数为主轴转速、锤齿间隙及物料含水率，指标输出为秸秆丝化率与标定单位生产率，并对纤维自交织结构特性进行评价。结果表明，采用Box-Behnken响应面法（response surface method,RSM）开发了一个可确定输入和输出参数间的函数，2种评价指标模型均具有较高的可信度，决定系数分别为R2>0.95,R2>0.84。优化数学模型工艺参数：含水率41.2%，主轴转速2 498 r/min，锤齿间隙12.84 mm组合下秸秆丝化率达96.93%，标定单位功率生产率为29.33 kg/（kW?h）。大尺寸高长径比秸秆纤维长度>70 mm和长宽比>80比例增幅分别达120.55%和16.01%，有效改善纤维自交织能力，所开发的RSM模型秸秆的实际揉搓拆解丝化率达96.27%，加工成本降低27.50元/t，可广泛应用于生产大尺寸纤维秸秆基高值农用制品。该研究为生物质秸秆的有效循环利用和高值化材料产业的绿色可持续发展提供重要依据和技术支撑。
关键词： 秸秆 纤维 参数优化 机械揉搓 高长径比 丝化率 响应面法
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乳酸菌发酵黑莓汁风味品质及神经保护作用
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究通过Lactobacillus plantarum P-S1016发酵黑莓汁,测定菌株生长动力学参数,并对黑莓汁有机酸、风味物质和电子舌评分进行分析;以皮质酮为诱导剂建立PC12细胞损伤模型,测定细胞活力、活性氧水平、细胞凋亡率和线粒体膜电位,探究发酵黑莓汁对皮质酮损伤细胞的保护作用.结果表明,L.plantarum P-S1016生长动力学模型拟合度R2为0.943,表明模型拟合良好,29.28 h时菌体浓度达到最大值9.40(1g(CFU/mL));经过发酵黑莓汁中的乳酸和琥珀酸质量浓度分别为38.99 mg/mL和3.30 mg/mL,酯、醇、酸及其他风味成分含量均有增加,醇类物质占比最高(33.28%),其次是烷类(29.80%),黑莓汁的咸味口感明显降低;此外,质量浓度50、200 μg/mL的发酵黑莓汁冻干样可显著提高皮质酮诱导下细胞相对存活率,使其提高至(1.48±0.07)倍和(1.60±0.01)倍,降低细胞内活性氧水平、晚期凋亡和坏死细胞占比,抑制线粒体膜电位下降.综上所述,L.plantarum P-S1016可应用于黑莓汁发酵,赋予其更好的口感和风味品质,使其具有更强的神经保护潜力.本研究制得的发酵黑莓汁有望成为新型功能性天然植物基产品,对于提高黑莓鲜果的食用特性与功能价值有一定的现实意义.
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光伏组件遮阴对光伏农业系统光环境及无花果产量影响分析
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为保证光伏农业项目中的光伏发电效益，通常在农业用地上铺设大量的光伏组件。日间，光伏组件会遮挡太阳光线并在农业用地上产生较大的遮阴面积。为探明光伏组件遮阴对光伏农业系统内部光环境、阴影宽度、作物叶片光合特性和产量的影响，以江苏南京地区光伏组件下沿边缘距离地面垂直高度（以下简称光伏组件铺设高度）为2.5、3.2、3.9 m的光伏农业系统为试验对象，测试了光伏农业系统内部光伏阵列板下和板间种植区域的太阳辐射强度，计算分析了光伏组件遮阴形成的阴影宽度在1 a中的变化规律，研究了光伏阵列板间种植区域无花果的产量和叶片光合特性差异。结果表明，试验期间光伏阵列板间种植区域的采光率保持在55.4%～68.9%，是光伏阵列板下种植区域的2.1～3.3倍。在3种光伏组件铺设高度下，光伏阵列板间种植区域的采光率随着光伏组件铺设高度的增加而降低，光伏阵列板下种植区域相反。无花果全生育期内，光伏组件遮阴宽度随纬度、光伏组件铺设高度增大而增大。光伏组件遮阴导致各处理的无花果平均产量较露天对照减少了19.9%～48.9%，且叶片的光合特性能较好地反映各处理间的产量差异。较低的光伏组件铺设高度能有效提高无花果叶片的净光合速率和气孔导度，从而减轻光伏组件遮阴导致的光合抑制。综上，与光伏组件铺设高度为3.2和3.9 m的光伏农业系统相比，光伏组件铺设高度为2.5 m的光伏农业系统内部光环境更好，遮阴宽度更窄，能较好地降低无花果产量的减产幅度，在各地的光伏农业项目中具有一定的实用价值。
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羧基化柚子皮吸附Cd2+的性能与机制
《材料导报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索利用食品加工废弃物柚子皮制备一种重金属离子吸附材料的可行性，通过NaOH将柚子皮中甲酯化的羧基水解成羧酸，再利用TEMPO/次氯酸钠/溴化钠体系将柚子皮中C-6位伯羟基氧化成羧酸，制备出一种羧基化柚子皮吸附材料，同时采用FTIR、SEM-EDS和XPS对柚子皮和吸附Cd2+前后的羧基化柚子皮进行表征，研究其吸附机制。结果表明羧基化柚子皮中羧基含量为2.34 mmol/g,是改性前的10.64倍，且可以有效地去除水溶液中Cd2+。羧基化柚子皮吸附Cd2+更符合Langmuir和伪二阶动力学模型，属于单层化学吸附，对Cd2+的最大吸附量为76.16 mg/g,是改性前的5.81倍。羧基化柚子皮中羧基（-COO-）是吸附Cd2+的功能性基团，吸附后形成羧酸镉，其中镉以Cd2+的形式存在，与-COO-的配位方式主要是双齿桥式，该吸附过程是一个阳离子(Na+和Cd2+)交换的过程。
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NO参与褪黑素延缓莲子采后褐变的作用机理
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究NO参与褪黑素（melatonin,MT）延缓莲子采后褐变的作用机理，该研究采用蒸馏水、NO、MT、一氧化氮合酶抑制剂（nomega-nitro-l-arginine methyl ester,L-NAME）、硝酸还原酶抑制剂（tungstate,TUN）和NO清除剂（Carboxy-PTIO,c PTIO）、MT+L-NAME、MT+TUN和MT+cPTIO对莲子进行处理。MT处理的莲子内源NO含量显著高于对照组（P <0.05），且一氧化氮合酶（nitric oxide synthase,NOS）活性在贮藏前3 d提高60.36%～71.08%,NO合成途径中关键物质L-精氨酸和瓜氨酸含量显著高于对照组（P <0.05），尤其在第1天时瓜氨酸含量为对照组的1.44～1.59倍，但对硝酸还原酶（nitrate reductase,NR）活性的影响并无规律；当MT结合NOS抑制剂LNAME对莲子处理时，莲子内源NO含量显著低于对照组（P <0.05），且MT保鲜效果消失；当结合NR抑制剂TUN时，莲子内源NO含量显著高于对照组（P <0.05），且MT仍具有保鲜效果，因此初步确定MT通过NOS途径诱导莲子内源NO生成。在此基础上，通过分析鉴定得出莲子中主要酚类物质为儿茶素（占总酚含量60%以上），后续重点分析了MT通过NO调控莲子儿茶素代谢的机理。结果得出，MT处理的莲子多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）活性低于对照组35.39%～57.36%，同时该处理显著提高了其儿茶素合成代谢关键酶肉桂酸-4-羟化酶（cinnamate-4-hydroxylase,C4H）、二氢黄酮醇还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）、查尔酮合成酶（chalcone synthase,CHS）、查尔酮异构酶（chalcone isomerase,CHI）和植物无色花青素还原酶（colorless anthocyanin reductase,LAR）活性（P <0.05），由此其儿茶素含量在1 d后高于对照组15.35%～47.86%，但当MT结合L-NAME或cPTIO处理时，该效果消失。因此，外源MT通过NOS途径诱导NO合成造成NO的大量积累，并作用于莲子儿茶素，一方面抑制其与PPO产生酶促褐变，另一方面促进其合成，最终延缓莲子采后褐变进程。
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蓝莓渣多酚对肝星状细胞的增殖与自噬作用
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高蓝莓全资源利用率，降低其加工副产物对环境的危害。通过高效液相色谱串联质谱法（HPLC-MS/MS）分析超高压提取、超声提取和溶剂提取技术对蓝莓渣多酚（BRP）组分及含量的影响。以活化的HSC-T6细胞为模型，通过噻唑蓝法和乳酸脱氢酶法检测BRP对HSC-T6细胞存活率和细胞毒性的影响，透射电镜和吖啶橙染色法观察BRP对HSC-T6细胞自噬的诱导作用，蛋白免疫印迹法（Western blot）检测BRP对HSC-T6细胞自噬相关蛋白的表达量，酶联免疫法（ELISA）分析HSC-T6细胞的纤维化程度。结果表明：BRP中有14种组分，3种提取方法中的矢车菊素-3-O-葡萄糖苷占比最高，分别为57.530%,58.703%,54.830%。3种提取方法所得BRP的组分种类相同，而含量存在较大差异。超高压提取法所得BRP含量显著高于常规溶剂法和超声辅助提取法（P<0.05）。BRP能显著抑制HSC-T6细胞增殖（P<0.05），且在一定浓度范围呈现时间-剂量效应关系；通过上调自噬相关蛋白Beclin-1和LC3-II表达，下调p62蛋白表达，诱导细胞发生自噬；同时BRP显著下调HSC-T6细胞中COL-Ⅰ、COL-Ⅲ、TNF-β1的分泌量（P<0.05）。结论：超高压萃取的BRP组分总含量最高，生物活性功能最强，BRP可通过抑制活化的HSC-T6细胞增殖，诱导细胞自噬从而发挥其抗纤维化效果。
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果园四头倾斜螺旋式精准排肥器设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有传统螺旋排肥器排肥量波动大、稳定性差等问题，设计了一种四头倾斜螺旋式精准排肥器。通过运动分析和理论计算，确定了影响排肥量稳定性的主要参数及其取值范围。以螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径、螺旋叶片螺距和螺旋叶片转速为试验因素，以排肥量变异系数为试验指标，开展了单因素和多因素离散元仿真试验。单因素仿真试验结果表明，螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径和螺旋叶片转速等4个因素对排肥量稳定性有显著影响，采用四头倾斜排肥螺旋输送肥料，可以提高排肥量稳定性。多因素仿真试验结果表明，当采用四头排肥螺旋时，最优参数组合为：排肥器倾角38°、螺旋叶片直径46 mm、螺旋叶片转速31 r/min。在该组合下，排肥量变异系数达到最小值，为1.65%。最后，在最优参数组合基础上，通过排肥量稳定性台架试验验证了仿真结果。结果显示，实测排肥量变异系数为3.69%。进一步优化得到，当螺旋叶片转速为33 r/min时，排肥量变异系数达到最小值，为2.92%。仿真和台架试验表明，经过改进优化后的四头倾斜螺旋式精准排肥器在排肥稳定性方面表现良好，符合果园施肥规定标准，能够满足果园施肥作业要求。
关键词： 农业机械 四头倾斜螺旋式精准排肥器 离散元仿真 参数优化 台架试验
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不同地膜覆盖对土壤质量和大蒜产量及品质的影响
《环境科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨不同地膜覆盖方式对大蒜种植系统中土壤质量与大蒜产量的影响，确定大蒜种植中的最佳地膜管理模式.基于2021年设置在江苏省农业科学院大蒜种植系统的不同地膜覆盖试验，研究大蒜种植体系中无地膜处理（CK）、黑色聚乙烯地膜处理（HPE）、黑色聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯（PBAT）/秸秆复合地膜处理（HSJ）和白色PBAT地膜处理（BJ）对土壤质量及大蒜产量变化的影响.结果表明：(1)不同地膜覆盖处理下，土壤理化性质和细菌、真菌数量发生显著变化，并间接改善土壤质量.相较不覆膜处理，BJ处理土壤质量指数提升70%，综合效果最好，其次是HPE和HSJ处理，分别提升52%和36%.随机森林模型分析发现，土壤有机质和全氮是影响土壤质量的主要因素.(2)不同地膜覆盖显著提高蒜头直径和大蒜单头质量，且处理间无显著差异，其中HSJ处理大蒜产量提高效果最好，分别比CK、 HPE和BJ处理提高了46%、 19%和6%.(3)相关性分析表明，地膜覆盖下土壤质量指数与大蒜鳞茎淀粉含量、蒜头直径、大蒜单头质量显著相关.研究结果从大蒜种植过程中覆盖地膜选择的角度，为高质量与高产量农田结合发展提供了科学依据.
关键词： 全生物降解地膜 地膜覆盖 微生物基因拷贝数 土壤酶活性 土壤质量 大蒜产量
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