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基于拉曼光谱结合CNN-LSTM深度学习方法的铁皮石斛总黄酮含量快速检测研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1018-1024页

作者：刘宗溢张彩虹蒋健康沈斌国丁艳菲张雷蕾朱诚中国计量大学生命科学学院浙江杭州310018 浙江省特色农产品品质及危害物控制技术重点实验室浙江杭州310018 浙江凤凰源生物科技股份有限公司浙江台州318000

铁皮石斛具有很高的商业价值和营养价值,将云南文山、广西金秀、安徽霍山、浙江台州四个产地共130个样品作为研究样本,在785 nm激光下利用便携式拉曼光谱仪获得了铁皮石斛拉曼光谱,采用NaNO_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH比色法测定铁皮石斛... 详细信息

铁皮石斛具有很高的商业价值和营养价值,将云南文山、广西金秀、安徽霍山、浙江台州四个产地共130个样品作为研究样本,在785 nm激光下利用便携式拉曼光谱仪获得了铁皮石斛拉曼光谱,采用NaNO_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH比色法测定铁皮石斛总黄酮含量。以每条经过归一化后的拉曼光谱数据作为输入,利用Savitzky-Golay卷积平滑(SG平滑)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)等不同预处理方法对光谱数据进行处理,以偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和卷积神经网络-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)模型作为比较,竞争自适应重加权采样(CARS)作为波长选择方法,对不同的机器学习模型进行比较研究。采用以下预测质量指标:校正集、测试集相关系数(R_(c)、R_(p)),校正集、测试集均方根误差(RMSEC、RMSEP),评价铁皮石斛总黄酮含量预测模型的性能。结果表明:光谱在经过SNV预处理之后,CNN-LSTM方法预测铁皮石斛总黄酮含量准确率最高,R_(c)、R_(p)分别为0.983和0.964,RMSEC、RMSEP分别为0.032和0.047 mg·g^(-1)。结合拉曼光谱建立的SNV-CNN-LSTM深度学习模型准确可靠,具有很强的鲁棒性,优于传统的机器学习模型(PLS、SVM)。利用拉曼光谱结合CNN-LSTM模型对铁皮石斛总黄酮含量进行预测,克服了传统的理化鉴别法的缺陷,具有快速无损的特点。该方法能对铁皮石斛的品质进行区分,并加快药食同源植物市场铁皮石斛产业化,构建自主品牌并增加其影响力,同时此项技术也可应用于消费者和市场监管部门。

关键词：铁皮石斛拉曼光谱卷积神经网络-长短期记忆神经网络总黄酮含量快速检测

基于CRISPR/Cas的生物传感器在食源性病原菌检测中的应用进展

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分析化学 2024年第4期52卷 469-480页

作者：张孝渊姚志豪何开雨王洪梅徐霞红吴祖芳王柳宁波大学食品与药学学院浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所

食源性病原菌严重威胁食品安全及消费者的健康，因此，对食源性病原菌快速、准确的检测方法对保障食品安全尤为重要。规则成簇的短回文重复序列（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）/CRISPR相关系统（... 详细信息

食源性病原菌严重威胁食品安全及消费者的健康，因此，对食源性病原菌快速、准确的检测方法对保障食品安全尤为重要。规则成簇的短回文重复序列（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）/CRISPR相关系统（CRISPR-associated systems, Cas）生物传感器是在引导核糖核酸（RNA）的作用下，使Cas蛋白与RNA形成RNA复合体，并对靶标基因进行特异性识别，从而将靶标信号转化为可检测的物理和化学信号。CRISPR/Cas生物传感器具有特异性好、可编程以及使用简便等优势，在病原菌检测领域具有广阔的应用前景。本文根据Cas蛋白的种类和作用机制不同，分别介绍了不同CRISPR/Cas系统的作用原理和特点，概述了基于不同CRISPR/Cas的生物传感的信号识别、信号放大、信号输出策略及其在食源性病原菌检测中的应用进展，讨论了基于CRISPR/Cas的多重生物传感器的构建原理及其在多病原菌同时检测中的应用，分析了基于CRISPR/Cas的生物传感器在病原菌快速检测中面临的挑战及未来的发展趋势。

关键词：食源性病原菌 CRISPR/Cas 生物传感器评述

壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜的制备及其性能

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中国食品学报 2024年第6期24卷 213-222页

作者：李双健邸清茹龚敏慧李思媛周剑忠范琳琳江苏省农业科学院农产品加工研究所南京210014

目的:开发一种负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒(体积分数5%和10%)作为增强剂和功能剂的壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜,并研究玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒对薄膜的物理化学性质和结构属性的影响。结果:扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

目的:开发一种负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒(体积分数5%和10%)作为增强剂和功能剂的壳聚糖/玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒复合膜,并研究玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒对薄膜的物理化学性质和结构属性的影响。结果:扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析表明,玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒呈球形,粒径约为193~487 nm,与薄膜基体具有良好的相容性,并填充了薄膜基体的空隙,显著提高了薄膜的力学性能,使断裂伸长率从14.55%增到42.86%,抗拉强度从13.26 MPa增到36.86 MPa。此外,薄膜的抗氧化性能显著提升,DPPH和ABTS自由基清除活性分别从31.82%和31.07%提高到84.05%和79.17%。结论:玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒不仅可以提高壳聚糖膜的力学性能,而且通过负载玉米醇溶蛋白-花色苷纳米颗粒增强了薄膜的抗氧化性。

关键词：纳米颗粒花色苷生物聚合膜力学性能抗氧化活性

大豆7S蛋白-壳聚糖自组装核壳纳米颗粒的载体性质研究

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中国食品学报 2024年第1期24卷 41-48页

作者：刘玲玲刘思琪刘晨陈培鑫班兆军浙江科技学院生物与化学工程学院、浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室、浙江省农业生物资源生化制造协同创新中心杭州310023

利用尿素分子破坏大豆7S和壳聚糖(CS)的分子间作用力,使两者充分解离。解离的7S和CS在疏水及静电引力的驱动下,自组装制备7S蛋白-CS纳米颗粒(SCP)。SCP颗粒的ζ-电位与CS的电位值相近,说明颗粒结构为“核-壳”型结构,该结构通过透射电镜... 详细信息

利用尿素分子破坏大豆7S和壳聚糖(CS)的分子间作用力,使两者充分解离。解离的7S和CS在疏水及静电引力的驱动下,自组装制备7S蛋白-CS纳米颗粒(SCP)。SCP颗粒的ζ-电位与CS的电位值相近,说明颗粒结构为“核-壳”型结构,该结构通过透射电镜(TEM)得到进一步的证实。SCP颗粒在整个体外消化过程中均匀缓慢释放,表明SCP颗粒在胃肠道环境中具有一定的颗粒稳定性。为进一步探究SCP颗粒的载体性质,研究了SCP颗粒对姜黄素抗癌活性的影响,发现与游离姜黄素相比,包埋在SCP颗粒后,姜黄素对Caco-2细胞的增殖抑制活性没有显著性差异,说明该方法是一种提高姜黄素生物效价和生物活性的有效方法。

关键词：自组装大豆7S蛋白壳聚糖姜黄素抗肿瘤活性

MXene材料在重金属电化学检测应用中的研究进展

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复合材料学报 2024年第6期41卷 2815-2828页

作者：李上上王洪梅何开雨王柳蓝航镇徐霞红宁波大学食品与药学学院省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室宁波315832 浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室杭州310021

检测重金属污染已成为风险防控、农业绿色发展、食品安全及生态保护等领域重要的技术保障。目前有许多方法来检测重金属离子,其中电化学检测法对重金属离子的检测具有灵敏度高、分析速度快、可同时对多种金属离子进行检测等优点,成为了... 详细信息

检测重金属污染已成为风险防控、农业绿色发展、食品安全及生态保护等领域重要的技术保障。目前有许多方法来检测重金属离子,其中电化学检测法对重金属离子的检测具有灵敏度高、分析速度快、可同时对多种金属离子进行检测等优点,成为了重金属快速检测领域的研究热点。MXene是具有类石墨烯结构的过渡金属碳/氮化物材料,它具备良好的亲水性、导电性和丰富可调节的终端基团。本文综述了MXenes在电化学检测重金属离子领域的研究进展:对重金属污染物的来源、危害和检测方法进行了简述;其次,概述MXene的合成方法,并重点综述了近年来MXene电化学检测重金属的研究进展及其传感机制和检测性能分析;最后,讨论了MXene材料在电化学检测重金属领域面临的挑战和展望。

关键词：重金属 MXene 电化学传感器检测食品安全

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环嗪酮在蓝莓上的残留及其膳食风险评估

食品科学 2024年第1期45卷 204-209页

作者：何红梅徐玲英张昌朋王祥云蒋金花李艳杰赵学平省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室农业农村部农药残留检测重点实验室浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所浙江杭州310021

为探明环嗪酮在蓝莓上的最终残留量,在我国浙江、吉林、辽宁和北京4地开展了75%环嗪酮水分散粒剂的田间残留实验。采用电喷雾电离正离子模式,建立超高效液相色谱-串联质谱法测定蓝莓中环嗪酮残留量的方法。样品经乙腈涡旋提取、盐包盐析... 详细信息

为探明环嗪酮在蓝莓上的最终残留量,在我国浙江、吉林、辽宁和北京4地开展了75%环嗪酮水分散粒剂的田间残留实验。采用电喷雾电离正离子模式,建立超高效液相色谱-串联质谱法测定蓝莓中环嗪酮残留量的方法。样品经乙腈涡旋提取、盐包盐析,再用装有十八烷基键合硅胶(C_(18))和乙二胺-N-丙基硅烷材料的净化管净化后测定。考察方法的线性、基质效应、定量限、正确度和精密度(相对标准偏差)。在0.0001~0.01 mg/L范围内,环嗪酮的标准曲线方程的线性关系良好,r>0.9998;基质效应为-7.7%;方法定量限为0.01 mg/kg。在0.01、0.1mg/kg和1.0mg/kg添加量范围内,环嗪酮在蓝莓中平均回收率为87%~91%,相对标准偏差不高于3.7%。4个实验点(浙江、北京、辽宁、吉林)最终残留实验结果显示:环嗪酮在实验点药后90d和100d的蓝莓样品中残留量均低于0.01mg/kg,低于美国、日本和韩国制定的最大残留限量值(分别为0.6、0.2mg/kg和0.05mg/kg)。膳食风险评估结果表明:普通人群环嗪酮的国家估算每日摄入量为0.0022mg,膳食摄入风险的风险熵为0.084%,膳食风险小。因此,建议75%的环嗪酮水分散粒剂在蓝莓园使用时,最高施药剂量为有效成分1800g/hm^(2),施药1次,安全间隔期为90d。

关键词：环嗪酮蓝莓残留膳食风险评估

米糠酚类物质对高脂诱导的小鼠糖代谢异常及氧化应激的改善作用

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中国食品学报 2024年第1期24卷 119-125页

作者：马勤童鑫张名位董丽红黄菲赵东池建伟贾栩超张瑞芬广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所、农业农村部功能食品重点实验室、广东省农产品加工重点实验室广州510640

目的:研究不同剂量的米糠酚类物质(RBPE)对高脂诱导的小鼠糖代谢及氧化应激水平的影响,为揭示米糠改善糖代谢作用提供理论依据。方法:选用6周龄的C57BL/6J小鼠适应性饲养1周后,随机分为4组,包括正常组、高脂组、RBPE低剂量组(200 mg/kg,... 详细信息

目的:研究不同剂量的米糠酚类物质(RBPE)对高脂诱导的小鼠糖代谢及氧化应激水平的影响,为揭示米糠改善糖代谢作用提供理论依据。方法:选用6周龄的C57BL/6J小鼠适应性饲养1周后,随机分为4组,包括正常组、高脂组、RBPE低剂量组(200 mg/kg,HF+LP组)和高剂量组(400 mg/kg,HF+HP组),实验共16周,测定脏器指数、脂肪细胞形态、糖代谢指标和氧化应激相关指标。结果:RBPE可以剂量依赖地降低小鼠肝脏、附睾脂肪和肾周脂肪的脏体比,降低高脂小鼠空腹血糖水平,改善高脂引起的糖耐量受损(P<0.05):与高脂组相比,HF+LP、HF+HP组小鼠肝脏的脏体比分别降低15.75%和39.61%,附睾脂肪的脏体比分别降低23.03%和39.83%,肾周脂肪的脏体比分别降低43.68%和56.83%,空腹血糖水平分别降低14.06%和20.21%,糖耐量曲线下面积分别降低19.06%和23.81%。进一步研究显示,低、高剂量的RBPE可显著降低高脂小鼠血清和肝脏组织MDA的含量并提高SOD活力,与高脂组相比,HF+HP组小鼠血清和肝脏MDA含量分别降低了48.93%和38.68%,SOD活力分别提高了80.44%和67.05%;并提高了高脂诱导小鼠肝脏过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)等抗氧化酶的活力及抗氧化物谷胱甘肽(GSH)的含量(P<0.05),与高脂组相比,HF+HP组小鼠肝脏CAT、GSH-px活力及GSH含量分别提高了48.49%,31.67%,123.90%。结论:米糠酚类物质可以改善高脂诱导的小鼠糖代谢紊乱,其机制可能与改善机体氧化应激反应有关。

关键词：米糠酚类物质高脂糖代谢氧化应激

不同气调包装对薄荷贮藏品质的影响及薄荷保鲜呼吸速率模型的建立

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食品工业科技 2024年第9期45卷 11-25页

作者：陆一菲张慧娟王思文王国强李涵睿陈湘宁北京农学院农业农村部农产品加工与品质控制重点实验室(部省共建) 北京102206 北京市裕农优质农产品种植公司北京102206 上海星河湾双语学校上海201108

为了提高薄荷采后贮藏时间和预测薄荷采后的呼吸速率,通过失重率、相对电导率、色差、感官评分、维生素C含量、总叶绿素含量和菌落总数指标的测定,从包装材料为聚乙烯包装(PE)、邻苯基苯酚复合聚乙烯包装(OPP1.8/PE3.5、OPP1.8/PE4.5、O... 详细信息

为了提高薄荷采后贮藏时间和预测薄荷采后的呼吸速率,通过失重率、相对电导率、色差、感官评分、维生素C含量、总叶绿素含量和菌落总数指标的测定,从包装材料为聚乙烯包装(PE)、邻苯基苯酚复合聚乙烯包装(OPP1.8/PE3.5、OPP1.8/PE4.5、OPP2.3/PE4.5)、高密度聚乙烯包装(HDPE),O_(2)浓度为3%~7%,CO_(2)浓度为5%~15%中筛选薄荷的气调包装条件,并以O_(2)、CO_(2)和包装材料为因素开展响应面优化试验,优化薄荷采后保鲜的最优气体比例及包装材料,在此基础上研究薄荷挥发性化合物和表面真菌多样性。使用密闭空间系统法测量薄荷在最优包装材料内O_(2)和CO_(2)的比例。在此基础上,再采用渗透系统法得到模型方程,并对其进行数值模拟。运用Matlab软件对处于平衡点时的呼吸速率进行计算,利用二次多项式模型对结果进行回归分析。利用高通量测序对最优、最差和对照处理组的薄荷进行测序和分析,比较其优势菌群的占比变化。结果表明:最优气调比例及包装材料为3.5%O_(2)+9.4%CO_(2)和HDPE,该包装方式可将薄荷的保鲜期由7~9 d延长至10~12 d,可抑制薄荷贮藏期间芳樟醇等醇类物质的增加,减少D-香芹酮等酮类物质的挥发,延缓薄荷衰老,基于以上实验结果建立薄荷二次多项式呼吸速率模型,并能够更准确设计薄荷的气调包装条件,较好地抑制薄荷贮藏期间子囊菌门和霉菌门等腐败菌的生长。

关键词：薄荷气调包装挥发性成分呼吸速率模型贮藏保鲜

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电力系统摇摆方程的侵入式谐波解及分析

电网技术 2024年第5期48卷 2022-2030,I0061,I0063,I0064页

作者：李京甘德强倪秋龙周靖皓曹建伟浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网浙江省电力有限公司浙江省杭州市310027 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司浙江省湖州市313000

开展了大干扰背景下电力系统摇摆方程的侵入式谐波解研究。首先,针对二次微分代数系统的初值问题,提出了系统化的二次型谐波平衡方法;其次,将电网运动方程映射至解耦空间,扩展了摇摆方程的高阶分块解耦形式,并借助二次型谐波平衡方法,... 详细信息

开展了大干扰背景下电力系统摇摆方程的侵入式谐波解研究。首先,针对二次微分代数系统的初值问题,提出了系统化的二次型谐波平衡方法;其次,将电网运动方程映射至解耦空间,扩展了摇摆方程的高阶分块解耦形式,并借助二次型谐波平衡方法,给出了摇摆方程的侵入式谐波解;然后,基于该谐波解分析了电网稳定运动形态特征的数学机理,建立了电力系统暂态稳定的非线性状态-输出方程;最后,单机无穷大系统、IEEE 3机9节点系统的仿真算例进一步验证了所提方法及理论分析的有效性。

关键词：摇摆方程功角动态谐波平衡法暂态稳定

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