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我国特种食品产业现状与发展趋势

中国食品学报 2024年第5期24卷 58-74页

作者：梁莉郝利民赵金山张玉玉孙宝国北京工商大学食品与健康学院北京100048 北京工商大学中原食品实验室北京100048 军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所北京100029 青岛特种食品研究院山东青岛266109

特种食品能够满足特殊环境和特殊岗位作业人群的营养健康需求,同时可以快速响应各类突发紧急事件,其产业发展关系到安全应急、国家稳定和人民健康事业。近年来,我国特种食品产业发展势头强劲,创新能力不断增强,产业规模持续扩大,正逐步... 详细信息

特种食品能够满足特殊环境和特殊岗位作业人群的营养健康需求,同时可以快速响应各类突发紧急事件,其产业发展关系到安全应急、国家稳定和人民健康事业。近年来,我国特种食品产业发展势头强劲,创新能力不断增强,产业规模持续扩大,正逐步成为新时期食品产业发展的新动向。本文回顾国内外特种食品的发展历程及产品特点,探讨其对保障特殊环境下人体营养健康的重要作用。通过文献调研系统梳理当前特种食品产业基础研究及技术发展现状。在此基础上,总结并展望特种食品产业面临的挑战以及未来发展趋势,旨在为我国特种食品研发及产业发展提供参考。

关键词：特种食品营养功能产业现状未来趋势

基于MAX-DOAS观测的鹤山地区对流层甲醛廓线反演研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1781-1788页

作者：钱园园罗宇涵周海金窦科常振杨太平奚亮汤付颖徐自强司福祺中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

甲醛(HCHO)是大气中一种十分重要的痕量气体,它不仅与人类健康和环境密切相关,还在对流层光化学反应中扮演着极其重要的角色。近年来,我国珠三角地区的秋季对流层臭氧及甲醛污染问题较为严重,而对流层甲醛也是分析边界层臭氧形成机理的... 详细信息

甲醛(HCHO)是大气中一种十分重要的痕量气体,它不仅与人类健康和环境密切相关,还在对流层光化学反应中扮演着极其重要的角色。近年来,我国珠三角地区的秋季对流层臭氧及甲醛污染问题较为严重,而对流层甲醛也是分析边界层臭氧形成机理的关键性指标之一,因此,在珠三角地区开展甲醛观测实验具有十分重要的意义。利用多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)反演了鹤山超级站2019年9月20日至10月3日期间的氧气二聚体(O_(4))与HCHO的差分斜柱浓度(DSCD),使用几何近似法得到了甲醛的大气质量因子(AMF),进而获得了对流层甲醛的垂直柱浓度(VCD)。结果显示,观测期间的对流层甲醛VCD在4.99×10^(13)~6.48×10^(16)molec·cm^(-2)之间波动,平均值为2.18×10^(16)molec·cm^(-2)。将MAX-DOAS反演的对流层甲醛VCD与TROPOMI结果进行了对比,结果表明,MAX-DOAS与TROPOMI结果近乎一致,相关性系数R为0.80,但9月25日与28日的TROPOMI结果偏低了约25%,这可能是由于观测方式不同所导致的。此外,该研究还基于反演的O_(4)与甲醛DSCD,使用基于最优估计算法的海德堡大学廓线反演算法(HEIPRO)反演了观测期间的对流层气溶胶及甲醛廓线,结果表明,甲醛污染主要集中在近地面0~800 m内,观测期间的甲醛污染主要来源于当地的工业及机动车尾气排放。将MAX-DOAS技术反演的近地面甲醛结果与2,4-二硝基苯肼色谱技术测量结果进行了对比,结果表明,两种技术的近地面甲醛结果的一致性较高,均观测到了9月27至29日的近地面甲醛高值(峰值达到了14.31μg·m^(-3)),且相关性系数R为0.88,斜率为0.98,验证了MAX-DOAS技术反演的近地面甲醛结果的可靠性。MAX-DOAS技术可实现对流层甲醛VCD的实时监测,可作为验证星载观测结果的一种重要手段,结合最优估计算法,MAX-DOAS技术还可以实现对流层甲醛廓线的反演。

关键词：多轴差分吸收光谱技术对流层甲醛最优估计算法鹤山卫星校验

基于比色法和表面增强拉曼光谱双传感系统检测水中的芘

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 95-102页

作者：邢海波郑博文李欣悦黄波涛向霄胡晓钧上海应用技术大学化学与环境工程学院上海201418 上海市环境科学研究院上海200333

设计了一种基于AgNPs-AuNPs的核-卫星纳米结构检测水样中多环芳烃芘的比色和SERS双通道传感系统。首先将单巯基β-环糊精修饰到纳米金颗粒和纳米银颗粒的表面。受益于氧化态的四甲基联苯胺的触发,当体系中存在多环芳烃芘时,纳米颗粒会... 详细信息

设计了一种基于AgNPs-AuNPs的核-卫星纳米结构检测水样中多环芳烃芘的比色和SERS双通道传感系统。首先将单巯基β-环糊精修饰到纳米金颗粒和纳米银颗粒的表面。受益于氧化态的四甲基联苯胺的触发,当体系中存在多环芳烃芘时,纳米颗粒会自组装形成AgNPs-pyrene-AuNPs的核-卫星结构。芘分子在其中充当分子桥的作用,拉近纳米粒子距离,使得纳米粒子发生一定的聚集。所以芘分子的个数直接影响AgNPs-pyrene-AuNPs的核-卫星结构数量,使溶液颜色发生变化,能够通过目测法建立溶液颜色与芘浓度的关系;组装形成的的核-卫星结构具有非常丰富的“热点”而表现出较强的表面增强拉曼光谱(SERS)活性,可通过SERS方法实现芘分子的高灵敏高特异检测。此结构可通过比色法和SERS方法实现水中芘的高灵敏高特异性检测。该方法可以在25 min内快速完成微量芘的检测,比色法对芘的检出限为3.4μmol·L^(-1), SERS法的检出限为0.42μmol·L^(-1)。根据上述原理,基于AgNPs-PAHs-AuNPs核-卫星结构的SERS传感器可用来检测水样中的多种多环芳烃。这一双通道传感系统提供了一种检测水样中多环芳烃芘的新方法,并为开发多路复用的传感系统提供了新的思路。

关键词：多环芳烃芘比色法表面增强拉曼光谱双系统

灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶活性的高光谱研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 534-541页

作者：王凯薛建新李尧迪张明月山西农业大学农业工程学院山西晋中030801

利用高光谱技术实现灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶(PPO)活性的快速无损检测。为了使预测效果更好,在900~1700 nm光谱范围内采集253个健康花椰菜样本及257个染病花椰菜样本的光谱信息,并使用分光光度计法对样本中多酚氧化酶活性进行... 详细信息

利用高光谱技术实现灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶(PPO)活性的快速无损检测。为了使预测效果更好,在900~1700 nm光谱范围内采集253个健康花椰菜样本及257个染病花椰菜样本的光谱信息,并使用分光光度计法对样本中多酚氧化酶活性进行测定。对健康及染病花椰菜样本PPO活性均值进行分析,发现健康花椰菜PPO活性均值(10.257 U·g^(-1))小于染病花椰菜PPO活性均值(12.324 U·g^(-1))。利用光谱-理化值共生距离(SPXY)算法对样本进行校正集(健康样本193个,染病样本197个)和预测集(健康样本60个,染病样本60个)的划分,对划分后的样本集进行六种单一预处理(卷积平滑算法SG、去趋势算法DT、中值滤波MF、归一化处理NOR、标准正态变量变换SNV、基线校正Baseline)。利用相关系数(R)和均方根误差(RMSE)作为模型评价指标,发现预处理能够有效提高模型的精度和稳定性,其中健康样本经NOR预处理后的预测集建模效果最好;染病样本经DT预处理后的预测集建模效果最好。采用连续投影算法(SPA)与回归系数法(RC)提取特征波长,建立PPO活性值的偏最小二乘回归(PLSR)、最小二乘支持向量机(LS-SVM)及BP神经网络三种预测模型,探究不同特征波长提取方法对模型精度的影响,比较不同建模方式对花椰菜PPO活性预测的准确度。结果说明提取特征波长可以优化光谱信息,SPA和RC对两种样本提取的波长个数分别为9,12,7和11,其中SPA优化后的光谱数据对健康样本PPO活性预测效果较好,RC优化后的光谱数据对染病样本PPO活性预测效果较好。对比分析模型效果,发现LS-SVM模型对两种样本和其对应的酶活性产生了很好的拟合效果。最终发现,SPA-LS-SVM模型对于健康花椰菜PPO活性预测效果较好,其预测相关系数(Rp)为0.832,预测均方根误差(RMSEP)为1.676;RC-LS-SVM模型对于染病花椰菜PPO活性预测效果较好,其Rp为0.848,RMSEP为1.156。研究结果表明高光谱技术可以实现灰霉病早期胁迫下花椰菜多酚氧化酶活性的测定,为快速检测花椰菜多酚氧化酶活性及便携式仪器开发提供了科学依据。

关键词：花椰菜灰霉病多酚氧化酶高光谱无损检测

基于1D-WCWKCNN的痕量甲烷气体浓度检测

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 829-835页

作者：阚玲玲朱富海梁洪卫东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术在检测甲烷气体浓度过程中,甲烷气体透射光强二次谐波信号幅值与痕量甲烷气体浓度值成正比关系。如何准确和快速筛选目标甲烷透射光强二次谐波信号幅值至关重要。通过光电探测器获取1 000个甲烷气体透射... 详细信息

可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术在检测甲烷气体浓度过程中,甲烷气体透射光强二次谐波信号幅值与痕量甲烷气体浓度值成正比关系。如何准确和快速筛选目标甲烷透射光强二次谐波信号幅值至关重要。通过光电探测器获取1 000个甲烷气体透射光强信号样本,解调该透射光强信号获得二次谐波信号。人工在获得多种痕量甲烷气体透射光强和通过透射光强解调二次谐波信号时,存在噪声和人为操作对二次谐波信号的幅值产生影响,从而造成人工筛选二次谐波信号的时间增加。针对传统TDLAS技术筛选痕量甲烷气体二次谐波信号过程中存在高额时间成本的问题,提出了一种基于宽卷积和宽卷积核一维卷积神经网络(1D-WCWKCNN)的痕量甲烷气体浓度检测方法。首先,借助甲烷气体数据集训练1D-WCWKCNN模型,根据训练结果不断调整模型参数。其次,利用宽卷积层和宽卷积核一维卷积层对痕量甲烷气体二次谐波信号进行特征提取,使网络进行一次卷积后能够获得甲烷气体浓度信号中更长序列以及该序列边界信息与气体浓度之间的特征关系。甲烷透射光强二次谐波信号通过6层卷积层提取该信号与甲烷气体浓度关系的深层特征,然后通过6层最大池化层保留该信号与甲烷气体浓度关系的主要特征,再经过Flatten层将前一层处理的痕量甲烷气体透射光强二次谐波信号数据进行一维化处理。最后,根据训练好的1D-WCWKCNN模型通过Dense层输出痕量甲烷气体浓度。利用基于1D-WCWKCNN的痕量甲烷气体浓度检测模型代替了TDLAS技术中人工花费高额时间成本筛选二次谐波信号进行拟合直线对痕量甲烷气体浓度检测的过程。在实际实验中验证了该方法的有效性,实验结果表明利用该方法能够对50~1 000 mg·L^(-1)的痕量甲烷气体浓度进行有效检测,其准确度达到99.85%,与其他方法相比该方法信号特征提取能力强,检测甲烷气体精度高。该方法有助于气体检测领域中待测气体浓度信号的筛选。

关键词：痕量甲烷气体检测 TDLAS技术宽卷积核一维宽卷积

SAFE-GC-MS/O法比较18种浓香型天然香辛料香气活性成分差异分析

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精细化工 2024年第6期41卷 1328-1344,1392页

作者：蒲丹丹孟瑞馨曹博雅郑瑞仪孙宝国张玉玉北京工商大学老年营养与健康教育部重点实验室北京100048 北京工商大学中原食品实验室北京100048 北京工商大学中国商业联合会味科学重点实验室北京100048

采用溶剂萃取法,结合溶剂辅助蒸发(SAFE)装置,分离富集了18种浓香型天然香辛料的挥发性香气活性成分,使用气相色谱-质谱/嗅闻联用(GC-MS/O)对香气活性成分进行了定性定量分析,依据主成分分析法分析其含量差异。结果表明,在检测出的192... 详细信息

采用溶剂萃取法,结合溶剂辅助蒸发(SAFE)装置,分离富集了18种浓香型天然香辛料的挥发性香气活性成分,使用气相色谱-质谱/嗅闻联用(GC-MS/O)对香气活性成分进行了定性定量分析,依据主成分分析法分析其含量差异。结果表明,在检测出的192种香气活性成分中,烯烃类化合物种类最多,为46种,其次为醇类39种、酯类29种、酮类22种、醛类20种、酚类13种、烷烃9种、酸类8种、醚类5种、含硫化合物1种。18种浓香型天然香辛料可依据主成分分析法分为4类:(1)以茴香脑为主的龙蒿、八角茴香、莳萝和小茴香;(2)以反式-肉桂醛、桉叶油醇为主的阴香;(3)以4-烯丙基苯乙酸酯和丁香酚为主的丁香、以桉叶油醇为主的小豆蔻、以乙酸桂酯为主的大清桂、以合成右旋龙脑、百里香酚和香芹酚为主的百里香、以反式-肉桂醛和丙位依兰油烯为主的桂皮、以左旋香芹酮为主的葛缕子、以黄樟素为主的肉豆蔻和以3-甲基苯甲酸乙酯为主的芹菜籽;(4)以芳樟醇和香叶醇为主的芫荽籽、以芳樟醇和4-烯丙基苯甲醚为主的甜罗勒、以乙酸芳樟酯为主的牛至、以肉豆蔻醚为主的多香果和以甲基丁香酚为主的香豆蔻。

关键词：浓香型香辛料溶剂辅助蒸发气相色谱-质谱联用气相色谱-质谱/嗅闻联用香气活性成分食品化学品

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食品功能性配料产业现状与发展趋势

中国食品学报 2024年第5期24卷 41-57页

作者：张莉莉张玉玉聂少平肖作兵孙宝国老年营养与健康教育部重点实验室(北京工商大学) 北京100048 北京工商大学中国商业联合会味科学重点实验室北京100048 南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室南昌330047 上海交通大学农业与生物学院上海200240

食品配料作为现代食品工业的重要组成部分,在提升食品色、香、味、质构等感官特性和营养价值方面发挥着重要作用。随着消费者对风味品质和健康需求的日益增长,食品产业科学“三减”与健康内涵“N加”双轮驱动格局的形成,“风味健康双导... 详细信息

食品配料作为现代食品工业的重要组成部分,在提升食品色、香、味、质构等感官特性和营养价值方面发挥着重要作用。随着消费者对风味品质和健康需求的日益增长,食品产业科学“三减”与健康内涵“N加”双轮驱动格局的形成,“风味健康双导向”食品配料逐渐成为食品工业健康转型的重要驱动力。本文回顾了我国食品配料的发展历史,并探讨其在食品工业领域的重要地位和作用。通过综合文献调研和数据可视化分析,系统梳理当前食品功能性配料研究及产业的现状。最后总结并展望食品功能性配料产业面临的挑战及未来发展趋势,旨在为我国食品配料产业发展提供思路和借鉴。

关键词：食品配料风味健康双导向产业现状未来趋势

用于分离单糖与寡糖的亲水色谱材料制备及应用进展

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食品科学 2024年第9期45卷 261-271页

作者：张丹丹矫芮文米春孝陈菊李想汪秋宽任丹丹何云海武龙周慧大连海洋大学食品科学与工程学院辽宁大连116023 国家海藻加工技术研发分中心辽宁大连116023 辽宁水产品加工及综合利用重点实验室辽宁大连116023

糖类化合物在食品科学、医药科学、生命科学等领域中发挥至关重要的作用。糖类化合物可分为单糖、寡糖和多糖,其中单糖和寡糖大多是可溶性糖,不仅可以充当结构物质,还具有抗氧化、抗癌、抗菌、抗病毒等多种生物活性。亲水作用色谱弥补... 详细信息

糖类化合物在食品科学、医药科学、生命科学等领域中发挥至关重要的作用。糖类化合物可分为单糖、寡糖和多糖,其中单糖和寡糖大多是可溶性糖,不仅可以充当结构物质,还具有抗氧化、抗癌、抗菌、抗病毒等多种生物活性。亲水作用色谱弥补了反相液相色谱在糖类化合物分离方面的不足。本文重点介绍了2017—2022年报道的适合分离分析单糖和寡糖的氨基键合固定相、酰胺类键合固定相、糖类键合固定相、两性离子键合固定相等亲水色谱固定相,并概述了乙腈含量、缓冲盐浓度、流动相pH值和柱温等色谱分离条件对亲水分离效果的影响,以期为单糖及寡糖的分离分析提供一定的参考。

关键词：单糖寡糖分离色谱固定相亲水作用色谱

金属/聚氨酯波形发生器复合弹体冲击载荷特性及调控机制

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兵工学报 2024年第5期45卷 1648-1662页

作者：杨冠侠武海军田泽董恒黄风雷北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京100081

采用撞击方式模拟爆炸/冲击加载是一种有效的实验室规模的加载手段。为探究金属/聚氨酯波形发生器(Polyurethane Waveform Gnerator,PWG)复合弹体的冲击载荷特性及PWG对载荷的调控作用,进行不同尺寸PWG的准静态压缩加载-卸载实验,分析PW... 详细信息

采用撞击方式模拟爆炸/冲击加载是一种有效的实验室规模的加载手段。为探究金属/聚氨酯波形发生器(Polyurethane Waveform Gnerator,PWG)复合弹体的冲击载荷特性及PWG对载荷的调控作用,进行不同尺寸PWG的准静态压缩加载-卸载实验,分析PWG的基本力学特性及PWG的刚度、能量耗散比与PWG尺寸的定性关系。开展不同配置的金属/PWG复合弹体的直接撞击实验,对复合弹体撞击过程进行系统分析,探究冲击速度及PWG尺寸等因素对冲击载荷的影响,并分别建立冲击载荷特征参数与冲击速度、PWG尺寸因子的定量关系。通过金属/PWG复合弹体直接撞击实验的单自由度系统运动方程及PWG动力学模型,探究PWG刚度对冲击载荷的调控作用。研究结果表明:PWG的静刚度系数随直径的增加而增大,随厚度的增加而减小;与PWG直径相比,厚度对能量耗散比的影响更加显著;冲击载荷特征参数与PWG直径D、厚度H的乘积D×H具有显著相关性,且随D×H的增加,峰值压力呈指数下降,持续时间及峰值比冲量分别呈2阶、3阶非线性增长;随着冲击速度的增加,峰值压力和峰值比冲量分别呈现3阶非线性快速增长和线性增长趋势,载荷持续时间则呈现2阶非线性下降趋势;PWG直径对冲击载荷的影响主要通过调控线性静刚度系数α实现,直径越大,α越大,冲击载荷峰值越小,冲量越大,载荷越趋近于半正弦曲线;PWG厚度的影响主要通过调控非线性静刚度系数γ实现,厚度越小,γ越大,冲击载荷峰值越大,冲量越小,载荷的尖峰细腰形状越明显。

关键词：聚氨酯波形发生器金属/聚氨酯波形发生器复合弹体模拟爆炸/冲击加载冲击载荷调控