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深海照明技术研究现状与发展趋势

大连海洋大学学报 2024年第3期39卷 516-528页

作者：魏彬刘鹰胡锦洲陈亮丁文超佛山电器照明股份有限公司广东佛山528000 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058

深海环境具有高压、低温和高盐度的特点,水分子和悬浮颗粒的吸收和散射会对深海领域的光环境产生影响,这对深海照明技术的设计和应用提出了要求和挑战。现阶段,深海照明设备的可靠性、耐久性及稳定的能源供应,是保证深海照明技术持续发... 详细信息

深海环境具有高压、低温和高盐度的特点,水分子和悬浮颗粒的吸收和散射会对深海领域的光环境产生影响,这对深海照明技术的设计和应用提出了要求和挑战。现阶段,深海照明设备的可靠性、耐久性及稳定的能源供应,是保证深海照明技术持续发展的前提条件。本文综述了深海照明技术(包括光源技术、耐压技术、密封及防腐技术)的研究与应用现状,通过对现有深海照明技术的对比、分析和归纳,提出未来应在防腐材料、散热性能、耐压材料和光源技术改进等方面加强研究,以期为深海领域的科学研究、海洋资源开发及工程作业提供更可靠、高效的照明解决方案,并促进深海照明领域的可持续发展。

关键词：深海光环境深海照明深海水生生物学深海照明设备水下光场激光照明

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代谢工程改造大肠杆菌生产尸胺

生物工程学报 2024年第8期40卷 2403-2417页

作者：刘存萍高聪李晓敏陈修来吴静宋伟魏婉清刘立明江南大学生物工程学院江南大学生命科学与健康工程学院

尸胺是聚酰胺生产中的关键C5单体。由于细胞内5'-磷酸吡哆醛(pyridoxal 5′-phosphate, PLP)再生效率有限，导致目前发酵法生产尸胺效率较低。本研究选择一株实验室保藏的赖氨酸高产大肠杆菌LY-4为研究对象，首先通过引入尸胺合成关键酶... 详细信息

尸胺是聚酰胺生产中的关键C5单体。由于细胞内5'-磷酸吡哆醛(pyridoxal 5′-phosphate, PLP)再生效率有限，导致目前发酵法生产尸胺效率较低。本研究选择一株实验室保藏的赖氨酸高产大肠杆菌LY-4为研究对象，首先通过引入尸胺合成关键酶-赖氨酸脱羧酶(lysine decarboxylase, LDC)，成功构建了菌株L01，摇瓶发酵尸胺产量达1.07 g/L；随后开发了一种双代谢通路强化策略，协同增强内源和异源PLP合成模块，从而改善胞内PLP的合成，最优菌株L11摇瓶生产尸胺产量提升至9.23 g/L；最后在5 L发酵罐中对菌株L11生产尸胺的发酵工艺进行优化。工程菌株经48 h分批补料发酵，尸胺产量、得率、生产强度分别为54.43 g/L、0.22 g/g和1.13 g/(L·h)，具备一定的应用潜力。本研究可为构建包括尸胺在内的多种生物胺类细胞工厂提供理论依据和技术基础。

关键词：大肠杆菌代谢工程尸胺 5'-磷酸吡哆醛发酵优化

摇枝式加工型苹果采摘振动参数仿真优化与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 28-39页

作者：杨欣姜尊豪李建平谢金燕顾浩源边永亮河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省智慧农业装备技术创新中心保定071001 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对... 详细信息

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对苹果树模型进行有限元仿真分析,仿真结果表明,振动频率4~8 Hz、振幅20~30 mm、夹持位置0.35l~0.65l(l为二级树枝长度)时,对果树损伤较小且苹果易脱落。设计四因素三水平振动采摘试验,以确定苹果树不同位置树枝最佳的振动参数组合,利用Design-Expert软件对试验数据进行分析和响应面优化,参数优化结果为:采摘苹果树上层苹果时,振动频率为5 Hz,振幅为28 mm,夹持位置为0.40l;采摘苹果树中层苹果时,振动频率为4 Hz,振幅为30 mm,夹持位置为0.43l;采摘苹果树下层苹果时,振动频率为8 Hz,振幅为20 mm,夹持位置为0.65l;通过验证试验得到苹果树上层、中层、下层摘净率为96.4%、94.8%、93.2%,与优化值相近,表明优化模型可靠。

关键词：加工型苹果振动采摘参数优化有限元仿真

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酿酒酵母Y-8对发酵香肠品质与风味的影响

食品科学 2024年第7期45卷 119-126页

作者：范鑫洋张香美刘程鹏纪锡伟车淇河北经贸大学生物科学与工程学院河北石家庄050061

为改善发酵香肠的品质与风味,将酿酒酵母Y-8接种到发酵香肠中,探究不同比例酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Y-8与植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)Z43复配对发酵香肠理化性质、挥发性风味物质与脂肪酸的影响。分别通过... 详细信息

为改善发酵香肠的品质与风味,将酿酒酵母Y-8接种到发酵香肠中,探究不同比例酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Y-8与植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)Z43复配对发酵香肠理化性质、挥发性风味物质与脂肪酸的影响。分别通过气相色谱-离子迁移谱、气相色谱-质谱联用技术测定挥发性风味物质与脂肪酸。结果表明:添加酿酒酵母Y-8可以促进发酵香肠中酯类和醇类物质产生、降低乙酸含量、提高最终pH值、增加油酸相对含量、快速降低肠杆菌数;使用正交偏最小二乘判别分析建立模型,结合变量投影重要性(variable importance projection,VIP)值筛选出17种差异挥发性风味物质(VIP>1),可以对不同比例酿酒酵母Y-8与植物乳植杆菌Z43复配发酵香肠做出很好地区分;植物乳植杆菌Z43与酿酒酵母Y-8以20∶1(植物乳植杆菌Z43接种量为107 CFU/g)比例复配发酵香肠感官综合评分最高、色度值最大,硬度显著高于其他组(P<0.05),且3-羟基-2-丁酮含量明显高于其余3组;接种酿酒酵母Y-8可以赋予发酵香肠浓郁的醇香和酯香、有效祛除酸味、提高发酵香肠的品质和安全性,此结果可为酿酒酵母在发酵肉制品中的应用提供参考。

关键词：酿酒酵母发酵香肠挥发性风味物质脂肪酸

不同金属盐强化乙醇/水预处理对蔗渣酶解效率的影响

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农业工程学报 2024年第8期40卷 207-215页

作者：蔡战磊张贤滨韩雪艳谢君张红丹华南农业大学生物质工程研究院广州510642

预处理过程可以破坏木质纤维素生物质的致密结构、降低生物抗性,是木质纤维素生物质经酶解制备糖基平台化学的重要步骤。该研究以蔗渣为原料,在预处理温度为160℃、预处理时间为10 min时,选取0.025 mol/L的不同金属盐FeCl_(3)、CrCl_(3)... 详细信息

预处理过程可以破坏木质纤维素生物质的致密结构、降低生物抗性,是木质纤维素生物质经酶解制备糖基平台化学的重要步骤。该研究以蔗渣为原料,在预处理温度为160℃、预处理时间为10 min时,选取0.025 mol/L的不同金属盐FeCl_(3)、CrCl_(3)、AlCl_(3)、CuCl_(2)、FeCl_(2)、ZnCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)、CaCl_(2)、NaCl、LiCl、Na_(2)CO_(3)对蔗渣进行乙醇/水预处理,并对预处理后样品进行酶解,探究不同金属盐强化乙醇/水预处理对蔗渣酶解效率的影响和规律,并进一步通过扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)和热重(thermogravimetric,TG)对蔗渣原料和预处理后的固体进行表征,探究金属盐强化乙醇/水预处理后蔗渣表面形貌与结构变化对酶解效率的影响,分析作用机理。结果表明:与原料甘蔗渣相比,不同金属盐强化乙醇/水预处理后样品中葡聚糖的质量分数从45.5%增加到77.2%,预处理后样品酶解48h后的葡萄糖得率也由51.14%增加到最高93.08%。其中,三价金属盐(FeCl_(3)、CrCl_(3)和AlCl_(3))对蔗渣酶解效率的提升最为显著,这可归因于三价金属盐强化乙醇/水预处理可以更加有效的去除蔗渣中的半纤维素和木质素,增加酶对纤维素的可及性。后续表征分析也表明经过三价金属盐(FeCl_(3)、CrCl_(3)和AlCl_(3))强化乙醇/水预处理后的样品比经过二价金属盐(CuCl_(2)、FeCl_(2)、ZnCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)和CaCl_(2))和一价金属盐(NaCl、LiCl和Na_(2)CO_(3))强化乙醇/水预处理表面结构破坏更为彻底,结晶度相对增加最大,木素和半纤维素去除率最多,热稳定性也相对最高。该研究结果将为后续木质纤维素生物质的高效转化与利用提供参考。

关键词：生物质盐蔗渣乙醇/水预处理酶水解葡萄糖

芥末精油复合1-甲基环丙烯保鲜处理对绿花菜贮藏期间品质的影响

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食品工业科技 2024年第11期45卷 270-279页

作者：王盼盼管维良孙志栋蔡路昀浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058 渤海大学食品科学与工程学院辽宁锦州121013 浙大宁波理工学院生物与化学工程学院浙江宁波315100

该实验以绿花菜(Brassica oleracea ***)为研究对象,采用1-甲基环丙烯(1-Methylcyclopropene,1-MCP)、芥末精油(Mustard essential oil,MEO)、1-MCP处理复合芥末精油(1-MCP+MEO)对新鲜绿花菜进行保鲜处理,通过感官品质、相对电导率、叶绿素、维生素C、丙二醛含量等生理生化指标的测定,考察其对绿花菜贮藏期间品质的影响。结果表明:随着贮藏时间的增加,各组保鲜剂处理均能够有效地维持绿花菜贮藏期间的品质,其中1-MCP+MEO处理对绿花菜贮藏效果最优,有效地维持了绿花菜外观,避免了黄变和霉斑的出现,减缓叶绿素含量和维生素C降解速率,使绿花菜的叶绿素含量始终高于其他处理组。1-MCP+MEO能够抑制绿花菜的相对电导率和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量上升。贮藏第28 d时,复合处理组的相对电导率和丙二醛分别为14.94%和9.1μmol/g,比对照组少了43.1%和27.6%,且存在显著性差异(P<0.05),使得绿花菜细胞保持较好的完整性,从而抑制绿花菜的衰老。贮藏28 d时,1-MCP+MEO处理组能够有效减缓绿花菜总酚和总黄酮含量降低,复合处理与对照组相比总酚含量高了51.9%,总黄酮含量高了38.4%,并对与酶促褐变有关的多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性有明显的抑制作用,比对照组PPO活性、POD活性分别低了23.6%、48.1%,均显著低于对照组(P<0.05)。该研究旨在为绿花菜保鲜技术的开发提供理论依据,为保鲜剂研发提供新的思路。

关键词：绿花菜 1-甲基环丙烯芥末精油贮藏品质

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基于DDPG+MPC的水稻授粉机器人路径跟踪控制

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农机化研究 2024年

作者：温佳梁喜凤王永维中国计量大学机电工程学院浙江大学生物系统工程与食品科学学院

为提高水稻授粉机器人自主作业路径跟踪的控制精度,提出了一种强化学习DDPG结合模型预测控制MPC的混合控制算法。以DDPG+MPC混合控制框架为基础,通过获取当前时刻状态,以参考路径和当前行驶路径偏差为参照,预测下一时刻机器人状态输出,... 详细信息

为提高水稻授粉机器人自主作业路径跟踪的控制精度,提出了一种强化学习DDPG结合模型预测控制MPC的混合控制算法。以DDPG+MPC混合控制框架为基础,通过获取当前时刻状态,以参考路径和当前行驶路径偏差为参照,预测下一时刻机器人状态输出,并利用强化学习DDPG完成对原始MPC控制算法的前轮偏角和加速度补偿,提高路径跟踪的行驶精度,实现授粉机器人按照参考路径高精度自主行驶。仿真验证结果表明:在直线路径下,航向偏差稳定后控制在0.03°以内,改进后DDPG+MPC混合控制算法的横向误差相比于MPC算法降低了0.001 4 m,跟踪精度提高了5.7%;在转弯曲线路径下,航向偏差小于0.5°,DDPG+MPC混合控制算法的横向误差相较于MPC算法降低了0.044 8 m,跟踪精度提高了151.9%,且在直线进入弯道时调整实时性更快,满足授粉机器人自主作业高精度路径跟踪控制要求。

关键词：杂交水稻授粉机器人路径跟踪模型预测控制强化学习

超声预处理对酪蛋白酸钠-EGCG相互作用及其复合物抗氧化活性的影响

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食品工业科技 2024年第21期45卷 30-36页

作者：陈卫军朱巧岚汪海洋刘东红成都大学食品与生物工程学院四川成都610106 浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310058

采用荧光分光光度计、紫外分光光度计等研究了超声预处理对酪蛋白酸钠-表没食子儿茶素没食子酸酯（(-)-epigallocatechin-3-gallate，EGCG）相互作用及其复合物抗氧化活性的影响，并从蛋白质结构变化上探究了其作用机理。结果表明：EGC... 详细信息

采用荧光分光光度计、紫外分光光度计等研究了超声预处理对酪蛋白酸钠-表没食子儿茶素没食子酸酯（(-)-epigallocatechin-3-gallate，EGCG）相互作用及其复合物抗氧化活性的影响，并从蛋白质结构变化上探究了其作用机理。结果表明：EGCG对酪蛋白酸钠内源荧光的淬灭形式为静态淬灭。超声预处理后酪蛋白酸钠同EGCG之间的结合常数由9.51×103 L·(mol/L)−1提高至7.48×104 L·(mol/L)−1，结合位点数由0.871提高至1.067，分别提高了7.87倍和22.50%，说明二者结合能力增强。同酪蛋白酸钠相比，超声预处理酪蛋白酸钠无规卷曲含量增加，内源荧光强度和表面疏水性指数增强，结构的改变促进了其同EGCG的结合。酪蛋白酸钠-EGCG复合物的形成可以抑制EGCG的降解、提高其抗氧化稳定性，而超声预处理能增强复合物的这一作用。

关键词：酪蛋白酸钠表没食子儿茶素没食子酸酯超声相互作用抗氧化活性

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功能性甜味剂对肥胖的作用及相关机制

食品科学 2024年第9期45卷 252-260页

作者：甘利平赵宜丰洪图周泳琪赵鑫黄伟豪史柳莹李怡磊河南工业大学生物工程学院河南郑州450001

肥胖已经成为威胁人类健康的一个严重问题,其中糖类摄入过多是造成肥胖的主要原因之一。因此,使用低热量的功能性甜味剂代替高热量的糖类(例如蔗糖)是目前广受欢迎的一种预防或缓解肥胖的方式。然而,功能性甜味剂与肥胖之间的关系十分复... 详细信息

肥胖已经成为威胁人类健康的一个严重问题,其中糖类摄入过多是造成肥胖的主要原因之一。因此,使用低热量的功能性甜味剂代替高热量的糖类(例如蔗糖)是目前广受欢迎的一种预防或缓解肥胖的方式。然而,功能性甜味剂与肥胖之间的关系十分复杂,目前尚无定论。这是由于功能性甜味剂的作用受多种因素的影响,包括功能性甜味剂的种类、剂量,以及个体差异,例如性别、健康状态和肠道微生物的组成等。本文综述目前常用的功能性甜味剂对机体能量代谢的影响、对脂肪代谢的影响以及对肠道微生物的作用,总结目前功能性甜味剂对肥胖作用的相关研究,并探讨功能性甜味剂影响肥胖的可能机制,以期为今后更好地选择或使用含有功能性甜味剂的食物和饮品提供参考。

关键词：功能性甜味剂肥胖能量代谢肠道微生物机制