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“双驱双导”模式下研究生课程“生物催化与酶工程”教学改革与实践

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3233-3242页

作者：郑龙玉张吉斌李明顺祁婧和希顺华中农业大学湖北武汉430070

价值塑造与创新能力提高是研究生课程教学的两个重要目标。“生物催化与酶工程”是生物工程专业研究生学科核心课程,教学团队探索建立“双驱双导”新型教学模式,即以“双驱”(价值驱动+创新驱动)为牵引,将专业素养与行业使命、工程伦理... 详细信息

价值塑造与创新能力提高是研究生课程教学的两个重要目标。“生物催化与酶工程”是生物工程专业研究生学科核心课程,教学团队探索建立“双驱双导”新型教学模式,即以“双驱”(价值驱动+创新驱动)为牵引,将专业素养与行业使命、工程伦理、科学家精神相融合,将理论教学与学科前沿、产业案例、工程实习实践相结合,将课程考核与主题演讲、小组互评、综述论文相整合,实现“双导”(导思想+导能力)教学目标,有效提升研究生的价值认同、创新意识、工程思维能力及解决实际工程问题的能力。

关键词：生物催化与酶工程双驱双导教学改革研究生教育专业素养

噬菌体Pu29特性分析及其在沙门氏菌磁分离富集中的应用

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食品科学 2024年第2期45卷 163-171页

作者：丁一峰张宇刘茜黄晨曦邵彦春王小红华中农业大学食品科学技术学院湖北武汉430070

以1株鸡白痢沙门氏菌噬菌体Pu29为研究对象,全面分析其生物学及基因组特性,将其作为识别元件,建立基于噬菌体Pu29的沙门氏菌磁分离富集技术。该噬菌体属于轮状病毒属(Roufvirus),具有二十面体的头部和不可收缩的长尾部。Pu29具有较宽的... 详细信息

以1株鸡白痢沙门氏菌噬菌体Pu29为研究对象,全面分析其生物学及基因组特性,将其作为识别元件,建立基于噬菌体Pu29的沙门氏菌磁分离富集技术。该噬菌体属于轮状病毒属(Roufvirus),具有二十面体的头部和不可收缩的长尾部。Pu29具有较宽的宿主谱,15min时对宿主细胞的吸附率为88.67%,潜伏期为30min,裂解期为180 min,裂解量为115.74 PFU/cell。同时Pu29具有较好的耐热性(30~60℃)和pH值耐受性(pH 4~11)。Pu29基因组由45715bp(GC含量46.08%)和81个开放阅读框组成,包括18个具有已知功能的阅读框,不携带编码毒性或抗性因子的基因。通过酰胺反应将噬菌体Pu29与羧基化的纳米磁珠偶联制备探针PhagePu29-MBs。使用25μg探针与沙门氏菌在37℃孵育20min时,对沙门氏菌的捕获效率最高可达到83.93%,最低捕获细菌浓度为45CFU/mL。采用透射电镜观察到PhagePu29-MBs能够特异性地捕获沙门氏菌。在加标样品中,PhagePu29-MBs分离富集沙门氏菌的捕获效率最高能达到92.92%。该方法分离富集沙门氏菌的时间大约为30min。因此,本研究基于噬菌体Pu29建立了一种快速、特异性强的沙门氏菌磁分离方法,可为基于噬菌体快速分离富集食源性病原菌奠定研究基础。

关键词：沙门氏菌噬菌体生物学特性磁分离技术快速分离富集

环境税对生猪养殖业污染物减排的激励效果研究——内在机制与合理税率

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3480-3491页

作者：范东寿杨福霞张巧丹华中农业大学经济管理学院湖北武汉430070

构建包含生猪养殖户、政府、消费者3个利益相关主体的一般均衡模型,从工艺改造和末端治理两个层面剖析环境税对畜禽养殖户污染减排的内在影响机制,并基于中国2007~2020年省级面板数据,实证检验了环境税与生猪养殖业污染物排放量之间的... 详细信息

构建包含生猪养殖户、政府、消费者3个利益相关主体的一般均衡模型,从工艺改造和末端治理两个层面剖析环境税对畜禽养殖户污染减排的内在影响机制,并基于中国2007~2020年省级面板数据,实证检验了环境税与生猪养殖业污染物排放量之间的非对称关系,进而核算出能够激励养殖户进行减排投资的合理税率区间.结果发现:随着环境税率的增加,生猪养殖业的污染物排放量表现出先增后减的倒U型特征;当税率达到5.20~5.75元/污染当量区间时,养殖户才有动力进行减排投资活动.机制分析结果表明,环境税倒逼养殖户安装污染处理设备和改用精饲料是其主要路径,贡献度分别为34.19%和23.34%.环境税的减排效应在重点发展区和约束发展区更为明显,且相较于中规模养殖户,需设定更高的税率才能激励大规模生猪养殖户进行减排投资.

关键词：环境保护税污染物减排内在机制合理税率区间生猪养殖业

基于多元统计分析评价不同茶树品种的绿茶适制性

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食品科学 2024年第3期45卷 9-15页

作者：王欢欢袁丽萍雷震东杨淑雅李玉川周敬涛覃信雪余志倪德江陈玉琼华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室湖北武汉430070 华中农业大学园艺林学学院湖北武汉430070

采用主成分分析和多元线性回归分析法考察不同茶区优选区域适制茶树品种的绿茶适制性。本研究以种植于同一区域的63个茶树品种鲜叶为原料,按同一加工工艺加工成烘青绿茶,分析其感官品质、主要理化品质(茶多酚、游离氨基酸、水浸出物和... 详细信息

采用主成分分析和多元线性回归分析法考察不同茶区优选区域适制茶树品种的绿茶适制性。本研究以种植于同一区域的63个茶树品种鲜叶为原料,按同一加工工艺加工成烘青绿茶,分析其感官品质、主要理化品质(茶多酚、游离氨基酸、水浸出物和叶绿素)和色度值(L*、a*、b*),结合主成分分析和多元线性回归分析,评价供试品种的绿茶适制性及其主要影响因子。结果表明,不同品种绿茶叶绿素含量的变异系数最大(26.7%),其次是干茶色度值a*值(22.2%)、汤色(17.1%)和干茶色泽评分(16.2%)。各指标相关性分析表明,茶多酚含量与干茶色泽、汤色和叶底色泽之间,干茶叶绿素含量、|a*|值、b*值与干茶色泽之间,干茶叶绿素含量、|a*|与叶底色泽之间,干茶|a*|值、b*值与汤色之间极显著相关(P<0.01)。主成分分析结果表明,前5个主成分贡献率达76.895%,第1主成分贡献率为31.918%,主要指向色泽品质。通过前5个主成分构建评价模型,得到排名前10的品种包括:中茶108、乌牛早、平阳特早、蒙山9号、薮北种、福鼎大白、鸠坑16号、福鼎大毫、茂绿、龙井43。以主要理化品质和感官评价总分为对象进行多元线性回归分析,得到回归函数为:Y=68.668+5.174x,其中Y为感官评分总分,x为|a*|值,R2为0.313(P<0.001)。以此函数得到排名前10的品种与主成分分析结果高度一致,表明a*值是评定绿茶适制品种的重要指标,可作为绿茶适制品种筛选的重要依据。

关键词：绿茶茶树品种适制性综合评价

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外泌体及其在中枢神经系统中的功能

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 378-393页

作者：王子源白宇轩曹罡戴金霞华中农业大学生命科学技术学院武汉430070 华中农业大学农业微生物学国家重点实验室武汉430070 华中农业大学动物医学院武汉430070

外泌体是一类由细胞分泌至胞外的囊泡,生物发生主要涉及细胞质膜的两次内陷、多囊泡体的形成以及外泌体的释放。外泌体具有丰富多样的内含物,包括一些标志性膜蛋白、可溶蛋白、各类RNA分子和DNA片段等。细胞可以通过分泌和接受外泌体来... 详细信息

外泌体是一类由细胞分泌至胞外的囊泡,生物发生主要涉及细胞质膜的两次内陷、多囊泡体的形成以及外泌体的释放。外泌体具有丰富多样的内含物,包括一些标志性膜蛋白、可溶蛋白、各类RNA分子和DNA片段等。细胞可以通过分泌和接受外泌体来实现细胞间的信号交流,外泌体通过膜上携带的配体分子与其他细胞质膜表面的受体相互作用,从而激活细胞的信号转导或与受体细胞质膜发生融合释放内容物进入胞质来发挥调节功能。在中枢神经系统中,神经元及各类神经胶质细胞分泌的神经外泌体可以介导布线式的突触信号传递,但主要还是以容积传递的方式发挥类似神经调质的功能。本文详细阐述了外泌体的生物发生过程及部分重要的功能性成分,就神经外泌体在发生、内容物分选和受控释放三个方面的特性与突触囊泡进行比较,总结了神经外泌体在中枢神经系统中发挥的生理功能及其在神经退行性疾病和抑郁症发生、发展中作用的研究进展,并对外泌体在神经系统疾病早期诊断及靶向治疗方面的应用前景进行了展望。

关键词：外泌体神经元神经胶质细胞容积传递中枢神经系统疾病诊断靶向递送

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液电混动履带底盘电液系统联合仿真与试验

农业机械学报 2024年第1期55卷 396-408,418页

作者：韩明兴徐琨廖宜涛李淼余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,... 详细信息

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,可实现整机大扭矩输出,利于整机轻量化设计;通过伺服电机速度及力闭环控制,适应匹配底盘外负载的变化,可显著改善闭式液压驱动系统的动态输出特性,提高整机动态控制性能并降低工作能耗。基于AMESim与Matlab建立了电液混动系统的联合仿真模型,对比分析整机在平地直线行驶、山地爬坡、原地转向等不同工况的行驶动态性能,试验结果表明所设计的液电混合驱动履带底盘最大行驶速度可达1.1 m/s,原地转弯时间最快为2.4 s,最小转弯直径为150 cm,可实现丘陵山地复杂地形转弯及调头;履带底盘直线行驶偏移率不大于3.3%;在相同工况下与液压驱动相比,液电混合动模式下整机能耗可减少9.3%,提高了整机工作效率。

关键词：履带底盘液电混动行驶性能联合仿真

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植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

农业机械学报 2024年第2期55卷 109-118页

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院武汉430070

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

高光谱技术在牛肉丸复合掺假类型鉴别中的应用

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2183-2191页

作者：孔丽琴牛晓虎王程磊冯耀泽朱明华中农业大学工学院湖北武汉430070 农业农村部水产养殖设施工程重点实验室湖北武汉430070 华中农业大学交叉科学研究院湖北武汉430070

肉制品加工过程的复杂性给肉制品掺假检测带来了巨大的挑战。基于高光谱技术,对不同比例的猪肉-鸡肉复合掺假牛肉丸进行了掺假类别判别分析,尤其首次提出了对熟牛肉丸复合掺假的快速检测。为建立模型,分别在牛肉糜中加入不同比例(20%、... 详细信息

肉制品加工过程的复杂性给肉制品掺假检测带来了巨大的挑战。基于高光谱技术,对不同比例的猪肉-鸡肉复合掺假牛肉丸进行了掺假类别判别分析,尤其首次提出了对熟牛肉丸复合掺假的快速检测。为建立模型,分别在牛肉糜中加入不同比例(20%、40%和80%)的猪肉/鸡肉,获得单一掺假样品。并将猪肉和鸡肉按2∶8、5∶5和8∶2的比例混合,在20%、40%和80%比例下进行复合掺假。此外,还制备了油炸掺假牛肉丸,以检验分类模型的适用性。对采集的掺假样本高光谱数据,经五种方法预处理后建立基于极限学习机分类(ELMC)和支持向量分类(SVC)的掺假鉴别模型。此外利用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)分别提取特征波长并建立相应简化模型。研究表明:基于全波长建立的生/熟牛肉丸掺假类别检测模型SVC性能均优于ELMC。而基于特征波长建立的简化模型ELMC性能优于SVC。对生牛肉丸分类判别,利用SPA筛选出的44个特征波长建立的ELMC模型性能最优,其校正集和预测集的分类准确率均为97.17%。基于CARS筛选出的38个特征波长建立的ELMC模型对熟牛肉丸具有最高的分类性能,其校正集和预测集的分类准确率分别为97.17%和96.23%。因此高光谱技术可以对生肉和熟肉的复合掺假类型进行有效、快速、准确的鉴别,为便携式检测设备的研制奠定了理论基础。

关键词：高光谱成像掺假检测牛肉丸复合掺假

畜禽粪污处理中氨气膜接触器回收的传质及选择性研究

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农业机械学报 2024年第2期55卷 338-345页

作者：贺清尧廖婷陈号迁刘梦飞纪龙晏水平华中农业大学工学院武汉430070

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用... 详细信息

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用中空纤维膜来实现氨气捕集的目标。采用空气吹扫氨水溶液模拟了不同情形下的氨气浓度与空气流量,测试不同情形下氨气捕集的通量和回收率,分析影响氨气捕集的主要因素和传质特性。结果表明,氨气向膜内传质的阻力主要受气相传质阻力和膜的传质阻力影响,低空气流量下气相传质阻力占主导地位。提升空气流量至5 L/min时,气相传质阻力比0.5 L/min时下降53.6%,此时膜内传质阻力占主导。氨气捕集通量随进膜氨气浓度的增大而提升。在空气流量低于1 L/min下,氨氮回收率高于95%,0.5 L/min时的氨氮回收率高于99%。在氨气停留时间足够的条件下,氨氮回收率仅与酸液吸收容量相关。在温度差和浓度差的影响下,空气中的水蒸气会向膜内的吸收剂中传递。吸收剂中含质量分数26%的硫酸铵比仅含1%的硫铵溶液水回收通量高13.3倍,氨氮分离因子由41.6降低至3.06。酸液质量分数对氨气的传质无显著影响。文献对比表明典型状态下粪污处理中的氨气释放质量浓度与本研究中涉及的质量浓度区间基本一致,说明中空纤维膜捕集氨气具有较广的适用性。

关键词：粪污处理氨气膜吸收中空纤维膜