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超声预处理对荠菜微波干燥品质的影响

农业工程学报 2024年第6期40卷 155-167页

作者：仇徐亮冯蕾聂梅梅刘春泉李大婧张钟元李建林邱晓峰唐冬妹南京师范大学食品与制药工程学院南京210097 江苏省农业科学院农产品加工研究所南京210014 江苏中宝食品有限公司南通226144 苏州优尔食品有限公司苏州215105

为提高荠菜的微波干燥品质,采用不同超声功率(4、6、8和10 W/g)对荠菜进行预处理,研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明:(1)相较于未超声对照组,超声预处理显著... 详细信息

为提高荠菜的微波干燥品质,采用不同超声功率(4、6、8和10 W/g)对荠菜进行预处理,研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明:(1)相较于未超声对照组,超声预处理显著降低了荠菜中过氧化物酶(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性(P<0.05),提高了干物质损失率;(2)超声预处理后,荠菜内部细胞间隙及直径增大,荠菜的水分自由度增大,当超声预处理功率为6 W/g时,细胞结构较为完整;(3)超声预处理促使荠菜微波干燥速率提高,超声预处理功率为6 W/g时,荠菜干燥速率较高,有效水分扩散系数为2.1531×10^(−6) m^(2)/s;(4)荠菜微波干燥动力学模型拟合结果显示,Page模型决定系数R^(2)(0.9891~0.9950)较高,均方根误差RMSE(0.0242~0.0351)及卡方值χ^(2)(0.0006~0.0012)较低,拟合效果最佳;(5)超声预处理功率为6 w/g时,微波干制荠菜的复水比较高,叶绿素、总黄酮和总酚含量分别为39.29、24.66、7.70 mg/g,这3种营养成分含量均显著高于未超声对照组(P<0.05);(6)相较于新鲜荠菜,超声预处理提高了微波荠菜干制品中的氮氧化合物、含硫化合物和芳香成分响应值及丰富度、咸味和酸味强度。综合分析,以6 W/g超声功率对荠菜进行预处理,荠菜微波干制品品质最佳。该研究可为荠菜精深加工提供一定的理论依据和技术参考。

关键词：超声微波干燥荠菜微观结构水分分布

基于靶向测序技术的菜豆SNP液相芯片开发及验证

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园艺学报 2024年第5期51卷 1017-1032页

作者：袁娜徐勤圆徐照龙周玲刘晓庆陈新杜建厂江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所南京210014 江苏省农业科学院经济作物研究所江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验南京210014

根据公开发表的菜豆基因组和重测序数据,利用生物信息学的方法筛选出61950个高质量SNP位点,通过对目标位点进行探针设计评估,最终设计开发出分别包含40352、20855和10486个SNP位点的40K、20K和10K液相芯片。利用10K液相芯片,对89份菜豆... 详细信息

根据公开发表的菜豆基因组和重测序数据,利用生物信息学的方法筛选出61950个高质量SNP位点,通过对目标位点进行探针设计评估,最终设计开发出分别包含40352、20855和10486个SNP位点的40K、20K和10K液相芯片。利用10K液相芯片,对89份菜豆品种进行靶向测序基因分型检测,结果显示菜豆的平均多态性信息含量值和基因多样性值分别为0.35和0.29。STRUCTURE和聚类分析将89份菜豆划分为2个品种群,该分类结果显示同一地域的菜豆品种遗传背景和果实性状大都较为相似。基于选择信号分析,共鉴定到103个处于强烈选择状态的区域,这些区域中的位点可为后续功能基因研究提供候选。

关键词：菜豆单核苷酸多态性靶向测序遗传多样性

基于LIO-SAM建图和激光视觉融合定位的温室自主行走系统

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农业工程学报 2024年第3期40卷 227-239页

作者：孙国祥黄银锋汪小旵袁云鹏陈光宇南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备实验室南京210031

为解决传统导航方案在温室内无法应对光照变化大、作物行间距窄、接收GPS信号差等问题,该研究提出了基于即时定位与地图构建技术的激光视觉融合式自主导航算法。该系统利用三维激光雷达VLP-16(Velodyne LiDAR,VLP-16)和惯性测量单元获... 详细信息

为解决传统导航方案在温室内无法应对光照变化大、作物行间距窄、接收GPS信号差等问题,该研究提出了基于即时定位与地图构建技术的激光视觉融合式自主导航算法。该系统利用三维激光雷达VLP-16(Velodyne LiDAR,VLP-16)和惯性测量单元获取温室环境信息,采用基于紧耦合的雷达惯导定位建图(tightly-coupled lidar inertial odometry via smoothing and mapping,LIO-SAM)算法构建导航地图,基于轮式里程计和视觉里程计采用扩展卡尔曼滤波器算法实现局部定位,融合激光点云配准算法和自适应蒙特卡洛定位算法实现全局定位。同时,在自主行走系统应用A*算法规划全局路径和动态窗口算法规划局部路径,从而实现自主导航。试验结果表明,LIO-SAM算法构建的温室导航地图最大相对误差、最大绝对误差和均方根误差分别为9.9%、0.081和0.063 m,在温室内改进后的定位算法横向偏差小于0.020 m,纵向偏差小于0.090 m;当自主行走系统以0.15、0.30和0.50 m/s的速度运行时,横向偏差、纵向偏差和航向偏角的平均值分别小于0.120 m、0.10 m和8.5°,标准差分别小于0.070 m、0.140 m和6.6°。该导航方案满足自主行走系统在温室内高精度建图、定位和导航的需求,可为自主移动平台提供理论与技术支撑。

关键词：温室自主导航视觉里程计即时定位与地图构建自适应蒙特卡洛定位卡尔曼滤波

SiO_(2)包覆单硬脂酸甘油酯/聚乙烯基共混膜制备及其长效防雾性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2344-2354页

作者：朱喜成丘晓琳丁相斐陈锦华张佳伟江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效... 详细信息

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效防雾薄膜。结果表明:通过FTIR和XRD对制备样品进行了化学成分、晶型结构分析,证明了GMS被成功包覆;通过SEM对样品的微观形貌和防雾膜截面微观结构进行分析,所制备的GMS@SiO_(2)为类球形,在薄膜中分散较好;粒径、DSC测试表明,GMS和正硅酸四乙酯(TEOS)使用量在1∶2条件下制备的GMS@SiO_(2)样品的粒径均一性较好,83.05%集中在20~100 nm,且有着最高的包覆率,为69.9%;N_(2)吸附-脱附结果显示:GMS@SiO_(2)表面存在许多的介孔结构,孔径为17.918 nm,可以有效延缓GMS的释放;通过TG对样品的热性能进行分析,发现SiO_(2)壁材对GMS起到了较好的保护作用,GMS的最大损失温度由298℃提高到了405℃,提升了约107℃;通过热防雾测试发现,所制备的薄膜可有效延长薄膜的防雾时间且防雾性能优越,在1~11 h内,薄膜防雾等级为DE级;11~60 h内,薄膜防雾等级为E级,而直接加入GMS制备的防雾薄膜在1~11 h防雾等级为E级,在11~60 h内防雾等级为D级,所制备的防雾膜在果蔬保鲜等领域将有着广阔的应用前景。

关键词：单硬脂酸甘油酯包覆 SiO_(2) 乳液聚合长效防雾膜

旋耕刀表面硬质WC合金涂层的电弧热喷涂工艺研究

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表面技术 2024年第15期53卷 234-241,251页

作者：陈吉朋王计安周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210014

目的旋耕刀是重要的农机土壤部件,“表硬芯韧”是制造高性能旋耕刀的关键。尝试利用电弧热喷涂方法在旋耕刀表面直接制备含硬质碳化钨(WC)的合金涂层,以提高其综合力学性能。方法以旋耕刀常用制造材料65Mn为基材,以含WC的合金材料为电... 详细信息

目的旋耕刀是重要的农机土壤部件,“表硬芯韧”是制造高性能旋耕刀的关键。尝试利用电弧热喷涂方法在旋耕刀表面直接制备含硬质碳化钨(WC)的合金涂层,以提高其综合力学性能。方法以旋耕刀常用制造材料65Mn为基材,以含WC的合金材料为电极丝材,搭建电弧喷涂实验平台,开展三因素两水平工艺实验。重点探讨喷涂电压、送丝速度、扫描速度对涂层制备的影响。结果所制备的涂层表面光滑、平整,无宏观裂纹或可见缺陷。在喷涂电压30V、送丝速度40mm/s、扫描速度30mm/s时,电弧热喷涂的涂层沉积速率为174.7g/min,其平均硬度可达HRC51,表面粗糙度Ra为2.366μm。扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试结果表明,WC合金涂层具有典型的层状结构,结构均匀致密,涂层与基体之间形成了良好的机械结合。结论在基础工艺研究基础上,成功制备了表面含有硬质WC合金涂层的旋耕刀样件,进一步验证了工艺可行性,为高性能旋耕刀制备提供了新的思路和方法。

关键词：旋耕刀电弧喷涂碳化钨涂层工艺特性

长期施用有机肥对土壤微塑料赋存及迁移特征的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2304-2312页

作者：王长远马啸驰郭德杰刘新红马艳罗佳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 国家农业环境六合观测实验站南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表... 详细信息

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表面形貌特征及有机肥中微塑料的丰度、粒径和种类进行分析.结果表明,设施土壤中不同种植年限下(2016~2021年)表层土壤中微塑料的平均丰度随着种植年限的升高而升高,化肥(CF)、有机肥(OF)和生物炭+有机肥(BOF)处理中微塑料丰度不同,其中每年OF处理微塑料的丰度最高,2021年长期施用OF的表层土壤微塑料丰度最高,为543.33 n·kg^(-1).3种施肥处理土壤中微塑料平均年增长速率分别为11.16%、12.61%和9.17%.微塑料丰度在不同深度土层中表现为随土层深度的增加而显著降低,且BOF处理中微塑料向深层土壤迁移效率最高.微塑料形状主要为纤维状、碎片状、颗粒状和薄膜状,在0~40 cm深度土壤中,纤维状微塑料在3种施肥类型土壤中均占主导地位.在40~60 cm土壤中CF处理无纤维状和薄膜状微塑料,颗粒状微塑料占比最高(57.14%);OF处理无薄膜状微塑料,颗粒状微塑料和纤维状微塑料占比最高(36.00%);BOF处理中占比最高的为颗粒状微塑料(41.18%),占比最少的为薄膜状微塑料(5.88%). 3种施肥处理土壤中小尺寸(<0.5 mm)微塑料占比最高,在CF、OF和BOF这3种处理土壤中PE为主要微塑料种类,且在微塑料表面均呈现多孔、撕裂、裂痕和磨损等特点.有机肥中微塑料平均丰度高达577.78 n·kg^(-1).长期施用有机肥的设施土壤中微塑料丰度与有机肥密切相关,且微塑料迁移也与施用肥料种类密切相关.研究对于明晰不同长期施肥模式下设施土壤中微塑料的分布特征和迁移具有重要意义.

关键词：微塑料有机肥土壤深度设施农田迁移

基于选择性注意力神经网络的木薯叶病害检测算法

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农业机械学报 2024年第5期55卷 254-262,272页

作者：张家瑜朱锐邱威陈坤杰南京农业大学工学院南京210031

为了实现在复杂非结构环境下对木薯叶4种主要病害的高精度检测,提出一种基于选择性注意力机制的木薯叶病害神经网络检测改进算法MAISNet(Multiattention IBN Squareplus neural network)。以V2-ResNet-101为基础网络,先使用多重注意力... 详细信息

为了实现在复杂非结构环境下对木薯叶4种主要病害的高精度检测,提出一种基于选择性注意力机制的木薯叶病害神经网络检测改进算法MAISNet(Multiattention IBN Squareplus neural network)。以V2-ResNet-101为基础网络,先使用多重注意力算法优化加权系数,调整特征通道的语义表达,在特征图中初步构建显著性特征;然后在残差单元之后采用实例批归一化方法来抑制特征表达中的协变量偏移,在特征图中构建出显著性语义特征,实现高质量语义特征表达;最后在残差分支中采用Squareplus激活函数替代ReLU激活函数,保持语义特征在负数域的数值分布,减少特征拟合过程中的截断误差。对比试验结果显示,经过上述改进后构建出的MAISNet-101神经网络,对4种常见木薯叶病害检测的平均准确率达到95.39%,明显优于目前主流算法EfficientNet-B5和RepVGG-B3g4等。网络提取特征的可视化分析结果表明,高质量木薯叶病害显著性语义特征,是提高木薯叶病害检测准确率的关键。所提出的MAISNet神经网络模型可以完成实际场景下木薯叶病害高精度检测。

关键词：木薯病害检测多重注意力算法显著性语义特征 Squareplus激活函数

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NaCl处理对牛肉宰后72 h内肌内胶原蛋白特性及相关内源酶活性的影响

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食品科学 2024年第13期45卷 67-74页

作者：廖博群贺军宝王希睿陈芳张雅玮南京农业大学食品科学技术学院江苏南京210095

为探究不同质量分数NaCl处理对牛肉宰后72 h内肌内胶原蛋白特性及相关内源酶活性的影响,提供NaCl有助于改善牛肉宰后嫩度的有效理论依据,本研究以酶联免疫法测定宰后牛背最长肌经质量分数1%与3%NaCl溶液处理后胶原蛋白的成熟交联含量及... 详细信息

为探究不同质量分数NaCl处理对牛肉宰后72 h内肌内胶原蛋白特性及相关内源酶活性的影响,提供NaCl有助于改善牛肉宰后嫩度的有效理论依据,本研究以酶联免疫法测定宰后牛背最长肌经质量分数1%与3%NaCl溶液处理后胶原蛋白的成熟交联含量及内源酶活性的变化,同时,使用差示扫描量热法、内源及外源荧光光谱法和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定胶原蛋白的热溶解性、热稳定性、表面疏水性等理化特性,表征其结构变化及降解情况。结果表明:质量分数1%和3%NaCl溶液处理可以通过调控牛肉宰后72 h内赖氨酰氧化酶以及β-葡糖醛酸苷酶、β-半乳糖苷酶的活性,进而提高肌内胶原蛋白热溶解性,降低热稳定性,促进胶原蛋白的构象变化和降解,有助于宰后牛肉的嫩化。

关键词： NaCl 肌内胶原蛋白特性蛋白多糖宰后成熟剪切力酶活性

加气滴灌旋流式微纳米气泡发生装置成泡特性及结构优化

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农业工程学报 2024年第14期40卷 33-43页

作者：王剑王夺王秀礼王新坤陈瑞刘正亮江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

加气滴灌在作物提质增产和提高水肥利用效率方面展现出优势,为提高气体在水中的稳定性,该研究设计了旋流式微纳米气泡发生装置,从与内腔相切的进口流道引入气液混合流,利用椭球形内腔迫使液体旋流,并在两端喷孔处螺旋向外喷出,形成剪切... 详细信息

加气滴灌在作物提质增产和提高水肥利用效率方面展现出优势,为提高气体在水中的稳定性,该研究设计了旋流式微纳米气泡发生装置,从与内腔相切的进口流道引入气液混合流,利用椭球形内腔迫使液体旋流,并在两端喷孔处螺旋向外喷出,形成剪切作用破碎气泡。通过正交试验、高速摄影和纳米粒度分析技术,研究装置内腔结构(长轴、短轴、进口直径和喷孔直径)对气泡特征(数量、粒径和均匀度)和溶氧量的影响。试验结果表明:1)随着装置运行,60~250μm的大气泡粒径分布不变,10~60μm的小气泡平均粒径在运行2 min内增加20%。装置停止1 min后,100μm以上的大气泡消散,停止3 min后,水中60μm以下的微气泡数量减少约70%,留下直径小于30μm的微纳米气泡悬浮于水中。2)装置各结构中,喷孔直径和短轴对微气泡生成阶段的影响最显著,长轴对停止后水中60μm以上的大气泡平均粒径、均匀度,以及小气泡数量影响最大,进口直径虽在运行时和停止后均对微气泡数量影响最小,但依然达到显著水平(P<0.05)。纳米级与微米级气泡生成特征上表现一致。3)溶氧试验中,水中含氧量变化分为三个阶段:运行增氧阶段、溶氧衰减阶段、溶氧稳定阶段。溶氧增加与衰减过程受进口直径影响最大,而稳定后的溶氧效果受短轴和长轴影响显著。装置溶氧效果与气泡生成效果呈正相关,且同结构尺寸在气泡生成和溶氧效果上的表现一致。以气泡个数多、粒径小、均匀度和溶氧量高为目标,得到长轴80 mm、短轴45 mm、进口直径12 mm、喷孔直径3 mm为最优参数组合。研究结果可为加气滴灌中新型加气设备的设计与研制提供参考。

关键词：灌溉试验优化微纳米气泡粒径溶解氧