科研产出
褪黑素对采后荔枝果实冷害及生理变化的影响
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：以采后“紫娘喜”荔枝果实为试材,使用0.5 mmol/L褪黑素（MT）溶液对其浸泡处理10 min,晾干后置于（4±1）°C、（85±5）%条件下冷藏30 d,研究MT处理对荔枝果实冷害及抗冷相关生理代谢的影响。结果表明,MT处理显著降低了荔枝果实冷害指数,推迟了果皮色度a*值下降;冷害指数在冷藏第30天较对照果实降低49.4%,果皮色度a*值在第10～30天期间平均提高37.2%。MT处理减缓了果实膜相对电导率升高,抑制了丙二醛（MDA）、超氧阴离子（O2·-）和过氧化氢（H2O2）积累,如第30天时相对电导率、丙二醛含量、O2·-生成率和H2O2含量较对照组分别降低29.6%,16.9%,6.9%和6.3%,从而减轻了果实氧化胁迫并使膜完整性得到维持。MT处理降低了果实多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性,同时提高了总酚、类黄酮和花色素苷含量,导致果实酶促褐变减轻。MT处理提高了果实超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）等抗氧化酶的活性,维持了较高的抗坏血酸（AsA）和还原性谷胱甘肽（GSH）含量及AsA/脱氢抗坏血酸（DHA）和GSH/氧化型谷胱甘肽（GSSG）比值,从而增强了冷藏荔枝果实的抗氧化活性。此外,MT处理促进了冷藏期间荔枝果实LcMsrA1、LcMsrA2、LcMsrB1和LcMsrB2上调表达,进而改善了果实蛋白质氧化损伤修复能力。结论:外源MT处理可通过调节冷藏荔枝果实抗冷相关生理代谢使果实冷害得到缓解。
关键词： 荔枝 褪黑素 冷害 抗氧化系统 抗坏血酸-谷胱甘肽循环
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大小橡胶粒子配比对天然橡胶力学性能的影响
《高分子材料科学与工程 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：基于天然橡胶(NR)胶乳中大小橡胶粒子具有不同的分子结构,通过离心分离得到小橡胶粒子(SRP,平均粒径<300nm)和大橡胶粒子(LRP,平均粒径≥300 nm),研究了不同SRP/LRP质量比(10∶0,7∶3,5∶5,3∶7和0∶ 10)对NR力学性能的影响.结果表明,硫化胶的扭矩差值和交联密度随SRP含量的增加而上升,拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等常规力学性能也随之提高;Mooney-Rivlin方程对应力-应变曲线拟合的结果表明,拉伸诱导结晶的起始应变在SRP/LRP质量比为3∶7时达到最低.硫化胶的动态疲劳性能随LRP含量的增加先上升后下降,当LRP的比例达到50%及以上时,样品的动态疲劳性能显著提高;在SRP/LRP质量比为3∶7时,温升和压缩永久变形最低、疲劳寿命最长.以上发现为通过调控橡胶粒子粒径,实现对NR性能进行设计提供了依据.
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淀粉样纤维-阿魏酸水凝胶的制备及其性质
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高阿魏酸的负载率和稳定性,将蛋白质在酸性条件下热处理形成淀粉样纤维作为载体,与阿魏酸自组装形成水凝胶,考察不同淀粉样纤维质量浓度、阿魏酸添加量及pH值对阿魏酸负载率的影响,优化水凝胶制备条件.利用红外光谱、内源荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、流变仪等探究蛋白质结构变化、水凝胶的微观结构、凝胶特性等,考察多酚添加量对水凝胶结构和性质的影响.利用超高效液相色谱测试不同环境中水凝胶中阿魏酸的光热稳定性,采用体外模拟消化系统考察阿魏酸的缓释能力.结果表明,当淀粉样纤维质量浓度70 g/L、阿魏酸添加量0.6%、pH 5条件下水凝胶体系中阿魏酸负载率最佳达6.99%,且水凝胶可有效减少阿魏酸在光热环境下的降解速率,提升其光热稳定性.蛋白纤维化形成淀粉样纤维其二级结构α-螺旋和β-折叠占比显著升高,三级结构形成聚集前体状态,更利于结合多酚形成结构稳定的水凝胶.当阿魏酸添加量为0.6%时,阿魏酸-淀粉样纤维水凝胶凝胶性最佳、分子间结构最紧密、储能模量最高(1 655.5 Pa)、溶胀度最低(160%),此时样品在体外模拟消化系统表现出最佳的缓释性能.
关键词： 淀粉样纤维 阿魏酸 自组装 水凝胶 负载率 稳定性
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钾镁胁迫对橡胶幼苗叶片物质成分影响的FTIR表征
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：养分亏缺是作物产量和质量提升的重要限制因子.我国砖红壤植胶区钾、镁缺乏及其低的有效性长期制约天然橡胶的产、质量.以"热研7-33-97"橡胶幼苗为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对钾、镁胁迫下橡胶树叶片物质组成特征进行研究,分析不同钾、镁胁迫条件下叶片红外光谱图谱特征峰的变化及其差异,探讨钾、镁胁迫对叶片物质成分和结构的影响,以期为钾镁缺乏影响橡胶树生长与生理代谢的机理研究提供参考.结果表明:(1)缺钾条件下,1554,1519和1075 cm-1处的吸收峰缺失,表明橡胶叶片中蛋白质酰胺Ⅱ带、酚类物质、碳水化合物的化学结构受到破坏,并且其他特征峰吸光度与正常处理相比均有不同程度的升高,表明缺钾造成蛋白质、碳水化合物等物质在叶片中大量积累,物质转运效率降低;(2)缺镁条件下,1554 cm-1处吸收峰向高频方向位移了6 cm-1,说明缺镁造成蛋白质酰胺Ⅱ带的结构发生改变,同时,1550~1350 cm-1波数范围内吸收峰相对吸光度明显下降,说明缺镁降低了细胞壁多糖以及含油脂化合物的含量,且该波数范围内的三个吸收峰较其他吸收峰变化敏感,表明该波段可以较好地指示橡胶叶片镁营养状况;(3)钾镁同时缺乏条件下,各吸收峰的相对吸光度和强度明显减弱,1554,1519和1075 cm-1处的吸收峰缺失,说明蛋白质酰胺Ⅱ带、酚类物质、碳水化合物的化学结构受到破坏,1057 cm-1处吸收峰向高频方向位移了11 cm-1,表明橡胶叶片中果胶类多糖分子结构发生了变化.综上所述,缺钾造成橡胶叶片蛋白质、糖类物质的含量的大量积累,缺镁造成叶片细胞壁多糖和油脂化合物下降,而钾镁同时缺乏时蛋白质、脂类、糖类物质等物质含量均明显下降.研究表明,使用FT IR技术对养分缺乏下的橡胶叶片物质成分定性分析具有一定的可行性,同时可为橡胶钾、镁营养生理代谢的机制研究提供新的思路和方法.
关键词： 橡胶;钾;镁;傅里叶红外光谱
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咖啡豆烘焙过程中油脂脂肪酸组成、挥发性风味及活性成分的演变规律
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：以云南小粒种咖啡豆为试材,系统研究烘焙过程中咖啡油脂理化性质、脂肪酸组成、挥发性成分及活性成分的变化规律.结果表明:随着烘焙度加深,油脂色泽加深;酸价呈增加的趋势,由1.60 mg/g增至3.75 mg/g;碘值反之,由142.04 g/100 g降至83.12 mg/100 g;茴香胺值先增大后减少,其值在3.40~16.26之间;皂化值略有降低,但无显著差异;共鉴定出11种脂肪酸,主要为亚油酸相对含量在43.06%~64.39%之间,其次为硬脂酸和棕榈酸相对含量在12.67%~27.55%之间,油酸相对含量为9.03%~17.20%;脂肪酸组成影响不明显,但各脂肪酸的含量存在一定差异;利用气相色谱-质谱从极浅度到法式重度的咖啡油脂样品中分别检出25、33、36、53、54、59、64种和58种挥发性成分,主要成分有呋喃类化合物、吡嗪类化合物、酮类化合物、吡咯类化合物等,其种类和含量均呈减小趋势;活性成分中咖啡豆醇、α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚含量均减少;而总酚含量不断增加,由7.75 mg/100 g升至15.96 mg/100 g.本研究结果可为咖啡精深加工及资源高值化利用提供理论依据和技术支撑.
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基于深度学习与激光点云的橡胶林枝干重建及参数反演
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：树木的几何建模在林木性状评价、森林动态经营管理与可视化研究中具有重要意义.现今,从激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据中重建树体三维模型并精准获取林木空间枝干结构参数是数字林业发展的必然趋势.该研究提出了一种深度学习与计算机图形学相融合的树木骨架重建与参数反演方法.该方法以PR107、CATAS 7-20-59、CATAS 8-79三个品种的橡胶树为实验对象,首先,采用背包移动激光雷达获取三个橡胶树品种的样地数据,并通过体素剖分和数据增广策略来构建橡胶树训练样本集.其次,构造由四层特征编码层和特征解码层所组成的点云分类深度学习网络,并包含优化的PointConv模块与不同尺度的特征插值模块,以实现在多尺度条件下,全面考虑点云的全局和局部优化特征,引导网络实现枝叶点云的精确分类.最后,面向分类后的枝干点云,运用计算机图形学的空间连通性算法与圆柱拟合策略,重建树木骨架模型,并自动解决叶子点云与对应的一级枝干归属问题,进而在叶团簇尺度下开展对单株树的精细描述与参数反演.通过对三块橡胶树测试样地的验证和与实测值的比对表明,该研究提出的深度学习网络枝叶分类总体准确率在90.32%以上.骨架重建与叶团簇分析结果显示,PR107品种橡胶树具有较为发散的树冠、最大的分枝夹角和叶团簇体积;CATAS 7-20-59品种橡胶树冠呈花瓶型,分枝夹角和叶团簇体积较小;而CATAS 8-79品种橡胶树尽管胸径最粗,但不耐寒害处于落叶期导致冠积最小.同时,反演得到的橡胶树一级枝干直径与实测值比对为:决定系数R2不低于0.94,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)小于3.01 cm;主枝干与一级枝干的分枝角为:决定系数R2不低于0.91,均方根误差RMSE不高于4.94°.同时发现橡胶树一级枝干的直径与对应的叶团簇体积呈正相关分布.该研究将人工智能的理论模型应用于林木的激光点云数据处理中,为林木激光点云的智能化分析与处理提供了新颖的解决思路.
关键词： 深度学习 树木骨架重建 激光点云 计算机图形学 林木参数提取
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基于SSA-LSTM的玉米土壤含氧量预测模型
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤含氧量（Soil oxygen content, SOC）是影响作物生长的重要土壤环境因素之一，具有时序性、不稳定性和非线性等特点，精确预测土壤环境中含氧量的变化趋势，有助于制定更加合理的土壤通气增氧方案。本研究提出基于麻雀搜索算法（Sparrow search algorithm, SSA）和长短时记忆（Long and short-term memory, LSTM）神经网络预测模型，利用国家土壤质量湛江观测实验站记录玉米种植期间的气象环境和土壤环境数据，基于SSA-LSTM模型对SOC变化进行预测及相关性分析，并与传统的BP预测模型、LSTM预测模型、GA-LSTM预测模型及PSO-LSTM预测模型进行对比。试验结果表明，SOC与降雨量、土壤含水率、土壤温度、土壤充气孔隙度相关性极显著，相关系数高于0.8,与大气温度和风速相关性显著，与大气湿度和土壤呼吸速率相关性较弱。SSA-LSTM模型预测精度明显高于其他4组对照预测模型，R~2达到0.959 79,RMSE仅为0.491 7%,MAPE为3.733 1%,MAE为0.362 0%,预测值与试验值之间的拟合程度高。本研究可为土壤含氧量变化的精准预测及土壤通气增氧技术的应用推广提供理论支撑与科学依据。
关键词： 玉米 土壤 含氧量预测 麻雀搜索算法 长短时记忆网络 BP神经网络
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共热解法制备方解石/生物炭复合材料及其吸附Pb(II)性能和机制
《复合材料学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了制备一种高效吸附含Pb(II)废水的生物炭材料,以椰壳(CS)和方解石(CAL)为原料,采用共热解法分别在500℃、600℃、700℃制备了方解石/生物炭(CAL/BC)复合材料。通过SEM、ICP-MS、BET、XRD、FTIR等方法对CAL/BC复合材料的表面微观形态和结构进行了表征。结果发现,三种热解温度条件下,CAL均能够与CS紧密结合,而且CAL/BC具有较大的比表面积,表面含有丰富的官能团。批量吸附实验结果表明,CAL和CS质量比为1∶2,pH值为5.5,吸附剂添加量为1.5 g·L~(-1),此时CAL/BC复合材料对Pb(II)的吸附量分别为95.24 mg·g~(-1)(500℃)、99.01 mg·g~(-1)(600℃)、185.19 mg·g~(-1)(700℃),可见热解温度为700℃时,吸附效果最佳。吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir等温线模型。CAL/BC复合材料吸附Pb(II)的主要机制是沉淀、离子交换、阳离子-π作用、孔隙填充和静电引力。此外,CAL/BC复合材料在4次吸附-解吸循环后仍能保持较高的Pb(II)去除率。因此,共热解法制备的CAL/BC复合材料在处理废水中的Pb(II)方面具有广阔的应用前景。
关键词： 方解石 椰壳 生物炭 复合材料 Pb(II) 吸附
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定甩刀防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对香蕉秸秆粉碎机具缠绕造成秸秆粉碎率不达标等问题,该研究设计了一种定甩刀防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。在粉碎过程中,粉碎定刀与高速运转中的Y型甩刀对香蕉秸秆形成三点支撑,进而实现秸秆粉碎与避免秸秆缠绕。其中,Y型甩刀由2个L型刀片组合的Y型粉碎刀与甩刀构成。确定了各关键部件的结构参数、动定刀排列组合方式及香蕉秸秆粉碎过程受力分析,明确了影响粉碎效果的主要因素为机具前进速度、粉碎刀辊转速以及Y型甩刀折弯角。以前进速度、刀辊转速和甩刀折弯角为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率和抛撒不均匀度为评价指标,进行三水平三因素正交田间试验,确定优化参数组合为前进速度1.85 m/s,刀辊转速1 500 r/min,Y型甩刀片折弯角140°,此时香蕉秸秆粉碎合格率为95.1%,抛撒不均匀度为14.6%,满足香蕉秸秆粉碎作业性能要求。与已有秸秆粉碎机进行性能对比试验,结果表明,该研究研制的定甩刀防缠式香蕉秸秆粉碎还田机秸秆粉碎合格率提高了1.7个百分点,防缠性能更优。该机具的研制对解决蕉区秸秆粉碎还田关键技术问题具有重要意义和应用价值。
关键词： 农业机械 试验 香蕉秸秆 定刀 甩刀 防缠 粉碎还田机
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嫁接于3个枣园病砧的抗病接穗枣疯植原体检测及分子变异
《林业科学 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：[目的]检测3个枣园不同抗性枣树材料嫁接传毒后携带植原体状况,分析不同植原体株系传播流行、遗传变异和系统发育及其与枣树品种抗性之间的关系,揭示枣疯植原体群体遗传变异特性,为抗病品系合理利用与病害防控提供依据.[方法]4月采集不同抗性枣树材料嫁接到北京玉泉山枣树资源圃、北京昌平王家园和河北唐县军城镇三地枣园的发病砧木上,当年8—10月分别提取接穗和砧木组织样品总DNA,利用植原体16S rDNA、16S-23S间区(SR)、secA、tuf、fusA-tuf间区、himA及其下游假定蛋白基因等片段进行PCR和LAMP检测,并对PCR产物进行测序,分析遗传变异和系统进化.[结果]抗病品系的接穗材料症状严重度大都低于感病砧木;表现无症接穗T30通过直接和巢式PCR与LAMP均未检测到植原体;3个枣园枣树样品中的植原体16S rDNA、SR、tuf和secA基因序列同源性为100%;根据所测38份样品中himA及其下游假定蛋白基因序列在117、154和190 bp位点的碱基变异,军城镇样品序列聚于T-A型,玉泉山样品和河北唐县梁家沟枣疯序列聚于C-A型,而昌平样品和泗洪、泰安、通州枣疯序列聚于C-C型;根据所测29份样品中fusA-tuf基因间区序列在第39 bp位置有碱基A插入或缺失,将玉泉山和军城镇样品归于TJ2型,而国内其他地区各株系和昌平样品为TJ1型;himA及其下游假定蛋白基因序列及fusA-tuf基因间区序列在3个枣园各有优势菌株序列,序列分型对应且互相佐证.[结论]本研究首次测定枣树'骏优2号'(Z18)优良品系具有高抗病性,并首次检测到3个枣园内枣疯植原体株系的himA及其下游假定蛋白基因与fusA-tuf基因间区存在明显地域差异,且与样品抗病性强弱无关联;初步排除玉泉山枣园植原体来源于江苏泗洪大枣移栽苗传病的假设.
关键词： 嫁接;抗病性;枣疯病;植原体;16S Rdna;himA及其下游假定蛋白
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