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花生品质安全的近红外光谱检测方法研究

花生品质安全的近红外光谱检测方法研究

作者：刘良源江苏大学

学位级别：硕士

花生是重要的经济作物和油料作物,其品质安全越来越受到人们的关注。传统花生品质安全的检测方法需要用到大量的化学试剂、操作复杂,难以满足花生品质现场检测的需求。因此,设计一种快速、可靠的花生品质安全的检测方法具有非常重要的... 详细信息

花生是重要的经济作物和油料作物,其品质安全越来越受到人们的关注。传统花生品质安全的检测方法需要用到大量的化学试剂、操作复杂,难以满足花生品质现场检测的需求。因此,设计一种快速、可靠的花生品质安全的检测方法具有非常重要的实际意义。近红外光谱技术由于其客观、快速、经济等特点已经越来越受到人们的重视。基于此,本研究探讨了基于不同近红外光谱特征的花生品质安全检测方法的研究。主要研究内容如下:(1)基于近红外光谱技术的花生脂肪酸值检测方法研究利用傅里叶变换近红外(Fourier transform near-infrared,FT-NIR)光谱仪和便携式近红外(portable near-infrared,P-NIR)光谱仪分别获取不同储藏期花生样本的近红外光谱。运用SG(Savitzky-Golay,SG)结合标准正态变换(standard normal variate,SNV)对P-NIR原始光谱进行预处理,并且运用SG结合多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)对FT-NIR原始光谱进行预处理。利用联合区间偏最小二乘(synergy interval partial least squares,Si PLS)对预处理后的近红外光谱进行特征波长区间的优化;接着,利用自举软收缩(bootstrapping soft shrinkage,BOSS)对优选的特征区间进一步进行特征波长的优化。引入支持向量机(support vector machine,SVM)建立基于优选特征波长变量的化学计量学模型。研究结果显示,基于不同近红外光谱特征波长变量融合的Si PLS-BOSS-SVM模型获得了最佳的预测性能。该模型的预测均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)为6.5192mg/100g、预测集决定系数R(coefficient of determination of the prediction set)为0.9446、剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)为4.2829。研究结果表明,商业化的近红外光谱仪和便携式近红外光谱系统尽管在波段上有所重合,但得到的波长变量在一定程度上能够起到信息互补的效果,从而能有效提高检测模型的泛化性能。(2)基于近红外光谱技术的花生黄曲霉毒素B检测方法研究利用FT-NIR光谱仪和P-NIR光谱仪分别采集不同霉变程度花生样本的近红外光谱。运用合适的光谱预处理方法分别对FT-NIR原始光谱和P-NIR原始光谱进行预处理。引入变量组合群体分析(variable combination population analysis,VCPA)和变量组合群体分析-迭代保留信息变量(VCPA-iteratively retain information variable,VCPA-IRIV)分别对预处理后的两种近红外光谱进行特征优化,并分别建立基于优化特征和融合优化特征的SVM检测模型。研究结果显示,与全光谱SVM模型相比,基于优化特征建立的SVM模型预测性能都有所提升;与基于单一光谱特征的SVM模型相比,基于融合特征建立的SVM模型表现出更佳的预测性能。其中,基于融合特征建立的VCPA-SVM模型具有最佳的泛化性能,其RMSEP=3.4437μg/kg、R=0.9544和RPD=4.7628。研究结果表明,基于近红外光谱技术结合合适的分析方法可实现花生中AFB的高效检测。近红外光谱技术在谷物中真菌毒素的检测方面有很大的应用前景,研究结果为花生等谷物中的毒素检测提供了一种方法参考。本研究比较了不同近红外光谱特征在花生品质安全检测方面的应用潜力。研究结果可为谷物品质安全的近红外光谱检测研究完善理论基础,同时也为谷物品质安全检测专用的便携式近红外光谱检测装置的研发提供技术借鉴和方法参考。

关键词：花生近红外光谱技术品质安全特征优化定量检测

基于嗅觉可视化技术的花生黄曲霉毒素B的定量检测

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农业机械学报 2022年

作者：江辉刘良源陈全胜江苏大学电气信息工程学院江苏大学食品与生物工程学院

花生在储运过程中极易受到各种霉菌的污染而产生真菌毒素，其中以黄曲霉毒素B(AFB)最为常见。提出了基于嗅觉可视化技术的花生AFB定量检测。利用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(HS-SPEM-GC-MS)分析得到不同霉变花生的指示性挥发... 详细信息

花生在储运过程中极易受到各种霉菌的污染而产生真菌毒素，其中以黄曲霉毒素B(AFB)最为常见。提出了基于嗅觉可视化技术的花生AFB定量检测。利用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(HS-SPEM-GC-MS)分析得到不同霉变花生的指示性挥发性物质成分，据此选择12种化学染料制备特异性强的色敏传感器阵列，用于采集不同霉变程度花生样本的气味信息。引入遗传算法(GA)结合反向传播神经网络(BPNN)优化预处理后的传感器特征图像的颜色分量。借助支持向量回归(SVR)构建基于优化特征颜色分量组合的定量模型实现花生AFB的定量检测；在此过程中，比较网格搜索(GS)和麻雀搜索算法(SSA)算法对SVR参数的优化性能。研究结果显示：SSA-SVR模型性能要整体优于GS-SVR模型性能；且基于7个特征颜色分量组合的最佳SSA-SVR模型的预测相关系数(R)达到0.9142，预测均方根误差为5.6832μg/kg，剩余预测偏差为2.3926。研究结果表明，利用嗅觉可视化技术实现花生AFB的定量检测是可行的。

关键词：花生黄曲霉毒素B 定量检测嗅觉可视化技术特征优化

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我国中医药科技创新面临的挑战及发展举措

中国科学基金 2024年第3期 406-411页

作者：刘良潘胡丹广州中医药大学第二附属医院中医证候全国重点实验室

中医药学是我国具有原创优势的医疗与科技资源。党的十八大以来，国家中医药科学研究水平和科技创新能力显著提升，极大地促进了中医药的传承创新和发展。但是，中医药研究和科技创新也面临着资金投入少、研究平台层级低、研究队伍知识... 详细信息

中医药学是我国具有原创优势的医疗与科技资源。党的十八大以来，国家中医药科学研究水平和科技创新能力显著提升，极大地促进了中医药的传承创新和发展。但是，中医药研究和科技创新也面临着资金投入少、研究平台层级低、研究队伍知识结构单一、前沿技术整合能力不足、研究项目碎片化、国际合作规模小、层次低等种种问题。本文从中医药科技创新现状出发，指出了我国中医药发展所面临的产品开发、独特技术流失和原创理论开发价值被流失的“三大”挑战。为了确保我国中医药原创理论的科学研究、价值开发、科技创新、产业发展等全方位的国际主导权，提出亟需重点构建“三大研究体系”,即新型中医病证结合临床诊疗体系、中医证候治疗药理学研究体系、中医临床研究底层支撑技术与方法学体系，并就上述体系构建的关键科学问题、重点任务、解决途径与方法进行了提炼，希望能为未来中医药研究和科技创新的重点布局提供参考。

关键词：中医药科技创新挑战及举措

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无监督机器学习揭示金属表面本征反应性

Science Bulletin 2024年第6期69卷 756-762页

作者：魏丰源庄林 College of Chemistry and Molecular Sciences Wuhan UniversityWuhan 430072China

The reactivity of metal surfaces is a cornerstone concept in chemistry,as metals have long been used as catalysts to accelerate chemical reactions.Although fundamentally important,the reactivity of metal surfaces has hitherto not been explicitly defined.For example,in order to compare the activity of two metal surfaces,a particular probe adsorbate,such as O,H,or CO,has to be specified,as comparisons may vary from probe to probe.Here we report that the metal surfaces actually have their own intrinsic/eigen reactivity,independent of any probe adsorbate.By employing unsupervised machine learning algorithms,specifically,principal component analysis(PCA),two dominant eigenvectors emerged from the binding strength dataset formed by 10 commonly used probes on 48 typical metal surfaces.According to their chemical characteristics revealed by vector decomposition,these two eigenvectors can be defined as the covalent reactivity and the ionic reactivity,respectively.Whereas the ionic reactivity turns out to be related to the work function of the metal surface,the covalent reactivity cannot be indexed by simple physical properties,but appears to be roughly connected with the valence-electron number normalized density of states at the Fermi level.Our findings expose that the metal surface reactivity is essentially a two-dimensional vector rather than a scalar,opening new horizons for understanding interactions at the metal surface.

关键词： Metal surface reactivity Binding energy Density functional calculations Principal component analysis Covalent reactivity Ionic reactivity

基于金属催化剂的中药渣水热液化制备生物油研究

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基于金属催化剂的中药渣水热液化制备生物油研究

作者：刘良贝齐鲁工业大学

学位级别：硕士

中药渣排放量逐年增加,因其高含水率和易腐性特点,未经妥善处理会造成环境污染和资源浪费。然而,中药渣排放集中,内部残存着纤维素、半纤维素和木质素等成分,适宜集中化开发利用。水热液化技术能够直接处理含水中药渣,并将其转化为生物... 详细信息

中药渣排放量逐年增加,因其高含水率和易腐性特点,未经妥善处理会造成环境污染和资源浪费。然而,中药渣排放集中,内部残存着纤维素、半纤维素和木质素等成分,适宜集中化开发利用。水热液化技术能够直接处理含水中药渣,并将其转化为生物油,不仅避免干燥过程中产生的能耗,还能实现中药渣资源再利用和环境保护的双重效益。本研究旨在探索中药渣资源转化的高效方法,充分利用中药渣丰富的有机成分和可再生特性,使用水热液化技术将其转化为生物油燃料。首先,研究反应温度、恒温时间和固液比对草本药渣和木本药渣水热液化产物分布和性质的影响。结果表明,合适的反应条件显著提高生物油的产率和转化率,同时保证其质量。确定两种中药渣的最佳水热液化反应条件为325℃、30 min、固液比1:10和330℃、15 min、固液比1:10。该条件下生物油的产率较高,分别为27.91 wt.%和24.57 wt.%,HHV分别达到27.57 MJ/kg和25.96 MJ/kg。生物油主要由烃类、酸类、酚类、酮类和酯类等物质组成。液化反应动力学计算得出,表观活化能为55.78 k J/mol,表观指前因子为208.51 S。然后,以MCM-41分子筛为载体,采用浸渍法制备了负载Fe、Ni、Co三种过渡金属的改性分子筛催化剂,使用H-TPR、SEM、XRD和N等温吸脱附表征手段对其进行分析。随后,研究负载不同金属质量的单金属和双金属MCM-41催化剂对生物油产率和品质的影响。结果显示,最佳金属负载量为10 wt.%,采用Fe/MCM-41、Ni/MCM-41、Co/MCM-41催化剂时,生物油产率分别提升至26.15wt.%、26.2 wt.%和27.05 wt.%。元素分析表明,Fe脱氧效果较好,使生物油的O含量降至9.68%,Ni加氢效果较好,生物油H含量最高提升至6.89%,HHV达到32.013 MJ/kg。GC-MS表明,金属催化剂对酚类和酮类化合物的选择性均有积极效果,使用Fe/MCM-41催化剂时,酚类和酮类化合物的选择性分别达到44.13%和24.5%。除Fe/MCM-41外,所使用的其他金属催化剂对生物油的脱酸效果较好。最后,对单金属催化剂的循环使用性能进行研究,发现单金属催化剂的稳定性和再利用性较好,对生物油产率和元素分布保持了积极影响。本研究为中药渣资源化处理提供了方法和理论支撑,对于推动中药渣资源化利用和能源替代具有理论和实践意义。

关键词：中药渣催化水热液化生物油 Fe/Ni/Co-MCM-41

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大碰撞与地球内部神秘的团块

Science Bulletin 2024年第3期69卷 293-294页

作者：鲍习源 Department of Earth Planetaryand Space SciencesUniversity of CaliforniaLos Angeles CA 90095USA

Deep within the Earth’s mantle,above the core-mantle boundary(CMB),lie two enigmatic structures known as Large Low-Velocity Provinces(LLVPs).Revealed from global seismic tomography,a technique akin to medical computed tomography(CT)scans but for the Earth,the LLVPs take almost antipodal regions in the lowermost mantle,one beneath the Pacific Ocean,one beneath Africa[1].Each of the two vast regions occupies roughly the size of a continent laterally and extends 500–1500 km above the CMB[2,3].They are characterized by anomalous seismic properties,i.e.,seismic waves noticeably decelerate upon encountering these regions.This has led to numerous questions about their origin,composition,and role in Earth’s geodynamic processes,and also has intrigued Earth scientists especially geophysicists for decades.

关键词：地球内部 mantle Earth

计及双界面的电缆绝缘水树缺陷时域反射解析模型

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电工技术学报 2024年第1期39卷 55-64页

作者：叶源胡晓国网三明供电公司三明365000 贵州大学电气工程学院贵阳550025 浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江天际互感器股份有限公司江山324100

配电网中中压电缆的敷设条件相对较差,在环境水分和工作电压等因素的共同作用下容易在绝缘中生成水树缺陷,影响电缆绝缘的性能。时域反射法(TDR)可用于检测电缆故障,近来也有研究将其用于检测电缆绝缘局部缺陷,但检测结果与绝缘缺陷情... 详细信息

配电网中中压电缆的敷设条件相对较差,在环境水分和工作电压等因素的共同作用下容易在绝缘中生成水树缺陷,影响电缆绝缘的性能。时域反射法(TDR)可用于检测电缆故障,近来也有研究将其用于检测电缆绝缘局部缺陷,但检测结果与绝缘缺陷情况的关联尚不明晰。针对此问题,该文基于等效电路原理推导了同轴绝缘含水树缺陷时的等效介电常数,在此基础上结合传输线理论建立计及双界面反射的时域解析模型,可用于分析与预测电缆绝缘局部存在水树缺陷时TDR实验的反射波形。通过制作含模拟水树的电缆试样并进行TDR实验,考察了模拟水树缺陷的含水量、缺陷段长度和电导率等因素对TDR实验结果的影响。结果显示,模拟水树的TDR实验结果与解析模型的计算结果具有较好的对应性,初步验证了该模型用于分析与预测电缆绝缘局部缺陷反射特性的有效性。预期该解析模型有助于为TDR在电缆绝缘水树检测中的应用提供参考。

关键词：电力电缆绝缘老化水树有限元时域反射双界面

注意力去噪与复数LSTM的时变信道预测算法

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西安电子科技大学学报 2024年第1期51卷 29-40页

作者：陈永蒋丰源兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

随着无线通信技术的发展,高速场景下通信技术的研究也越来越广泛,其中获取到准确的信道状态信息对提升无线通信系统的性能具有重要的意义。针对正交频分复用系统在高速场景下,现有信道预测算法未考虑噪声影响及预测精度低的问题,提出了... 详细信息

随着无线通信技术的发展,高速场景下通信技术的研究也越来越广泛,其中获取到准确的信道状态信息对提升无线通信系统的性能具有重要的意义。针对正交频分复用系统在高速场景下,现有信道预测算法未考虑噪声影响及预测精度低的问题,提出了一种注意力去噪与复数卷积LSTM的时变信道预测算法。首先,设计了一种通道注意力信道去噪网络对信道状态信息进行去噪处理,降低了噪声对信道状态信息的影响。然后,提出了基于复数卷积层和长短期记忆网络的信道预测模型,对去噪后历史时刻的信道状态信息进行特征提取,并且对未来时刻的信道状态信息进行预测;改进后的LSTM预测模型增强了对信道时序特征的提取能力,提高了信道预测的精度。最后,结合Adam优化器对未来时刻信道状态信息进行预测输出。仿真结果表明:与对比算法相比,所提基于注意力去噪与复数卷积LSTM的时变信道预测算法对信道状态信息的预测精度更高,能够适用于高速移动场景下的时变信道预测。

关键词：时变信道预测高速场景通道注意力去噪复数卷积长短期记忆网络正交频分复用

俯冲带榴辉岩中水的赋存机制及其溶解度的控制因素

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高校地质学报 2024年第2期30卷 142-156页

作者：殷常鑫康磊刘良西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069

榴辉岩是俯冲带重要的高压—超高压变质岩石类型之一,其主要组成矿物为石榴子石和绿辉石,是名义上无水矿物(NAMs)。随着板片俯冲过程中温度压力的升高,富水流体被释放,但榴辉岩中的石榴子石和绿辉石仍然可以携带一定量的水,成为水向地... 详细信息

榴辉岩是俯冲带重要的高压—超高压变质岩石类型之一,其主要组成矿物为石榴子石和绿辉石,是名义上无水矿物(NAMs)。随着板片俯冲过程中温度压力的升高,富水流体被释放,但榴辉岩中的石榴子石和绿辉石仍然可以携带一定量的水,成为水向地球内部传输的重要载体。在超高压岩石折返过程中,由于压力的降低,石榴子石和绿辉石中的水以羟基出溶的方式释放,能够引起高压变质岩石的退变质甚至同折返岩浆等一系列重要地球动力学过程。文章论述了矿物含水性的研究方法、石榴子石和绿辉石中水的赋存机制、水溶解度的控制因素(例如化学组成、压力、温度、水逸度、氧逸度等)以及板片俯冲/折返过程中榴辉岩水的行为,在此基础上凝炼当前研究中面临的科学问题展望了未来的研究方向。

关键词：俯冲带榴辉岩名义上无水矿物矿物含水量