科研产出
植物乳植杆菌发酵对人参体外模拟消化中活性物质含量及功能活性的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究乳酸菌发酵对人参体外模拟消化中活性物质释放及功能活性的影响，本研究建立体外口腔-胃-肠3段消化模型，结合高效液相色谱技术及功能活性评价体系，系统分析人参经植物乳植杆菌发酵前后在消化过程中总酚、总黄酮、多糖及单体人参皂苷的动态变化规律，并评估其抗氧化活性与降血糖活性。结果表明：在体外模拟消化过程中，乳酸菌发酵显著促进活性物质的释放。在肠消化阶段，发酵组总酚释放量达（3.65±0.11）mg/g，较未发酵组提升30.3%(P<0.05)；发酵组总黄酮释放量在胃消化阶段受酸性环境影响短暂下降，但在肠消化后期恢复至（1.18±0.04）mg/g。此外，发酵显著提高了稀有人参皂苷（F2、Rg3、CK、Rh2）在肠消化阶段的释放量，其中发酵组的F2、Rg3、CK和Rh2释放量分别达到了（12.57±0.07）、（8.32±0.54）、（7.25±0.21）mg/g和（1.81±0.12）mg/g，而未发酵组的F2、Rg3、CK和Rh2释放量仅分别为（10.21±0.19）、（0.62±0.13）、（1.43±0.16）mg/g和（0.38±0.07）mg/g。功能活性分析显示，在肠消化阶段，发酵组的2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除率、铁离子还原能力、超氧阴离子自由基清除率及α-葡萄糖苷酶抑制率分别为（89.22±3.04）%、0.57±0.01、（41.36±0.96）%和（83.81±0.71）%，较未发酵组分别提升21.8%、15.2%、141.3%和8.3%。相关性分析表明，总酚、多糖和稀有人参皂苷（F2、Rg3、CK）含量与抗氧化活性、降血糖活性呈正相关，而原型皂苷Rg1、Re含量与抗氧化活性及降血糖活性呈负相关。综上，乳酸菌发酵通过酶解作用提前转化原型人参皂苷，协同消化环境进一步促进活性物质的释放与转化，显著提升消化产物的生物利用度与功能活性，本研究可为人参高附加值功能性食品的开发提供理论依据。
关键词： 乳酸菌发酵 人参 体外模拟消化 稀有人参皂苷 抗氧化活性 α-葡萄糖苷酶抑制活性
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挤压过程中淀粉对花生蛋白挤出物膨化结构及品质的影响
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：花生蛋白具有较高营养价值，但高附加值的花生蛋白产品较为缺乏。并且花生蛋白在挤压膨化加工中存在膨化效果不佳，质构、复水等品质特性较差的问题。为拓宽花生蛋白在挤压膨化食品中的应用和解决其膨化效果差的问题，该研究以花生蛋白为主要研究对象。通过挤压膨化技术制备了淀粉-蛋白膨化产品，探究了不同热特性和糊化特性的淀粉对花生蛋白挤出物膨化结构、质构、色泽、复水和流变特性的影响。此外，还分析了挤压中淀粉结构（短程、长程有序结构）和蛋白结构（蛋白二级结构、巯基含量及二硫键含量）的变化。结果表明，淀粉-蛋白挤出物的红度值a和色差ΔE显著（P<0.05）增加，黄度值b显著（P<0.05）降低。花生蛋白挤出物膨化结构、质构特性和复水特性与淀粉的直链淀粉含量、热特性密切相关。直链淀粉含量较高（31.10%）、热焓值较低（1.83 J/g）且糊化峰值温度较低（67.88℃）的豌豆淀粉促进花生蛋白挤出物的膨胀，且形成多孔隙的膨化结构，显著改善挤出物质构特性，膨胀比增加至2.44，密度和硬度分别降低至0.28 g/cm3和19.18 N。同时，豌豆淀粉-花生蛋白挤出物的持水力达到最高（6.05 g/g），显著改善了花生蛋白挤出物的复水特性。此外，豌豆淀粉与花生蛋白相互作用可以促进蛋白二级结构由有序转变为无序，淀粉晶体结构被破坏，导致短程有序度降低。而蛋白中巯基向二硫键转化，使得蛋白交联程度增加。流变特性分析表明，豌豆淀粉增加了挤出物体系的黏度，降低其流动性，同时增加其弹性。综上，豌豆淀粉可以有效改善花生蛋白挤出物的膨化结构和品质特性，该研究为花生蛋白挤压膨化工艺研究及产品开发提供了一定的技术支撑。
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陈化稻谷替代玉米对混合粉料制粒成型性能影响及工艺参数优化
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究陈化稻谷替代玉米不同比例对混合粉料理化特性、制粒成型特性和产品质量的影响，并优化预测不同替代比例下的最佳加工工艺参数。该研究采用Box-Behnken试验设计，以陈化稻谷替代比例（0、50%、100%）、调质温度（70、80、90℃）和调质时间（45、135、225 s）为自变量，颗粒饲料耐久性、成型率和吨料电耗为因变量，共设计17组制粒加工试验，测定混合物料的理化特性、颗粒饲料的成型特性和产品质量等指标，并对3个自变量参数进行优化预测。试验结果表明：1）随着陈化稻谷替代玉米比例的增加，混合物料的休止角和摩擦角、松散密度和振实密度显著下降（P<0.05）；混合粉料的吸水性、峰值黏度、保持黏度先升高后降低，糊化温度和最终黏度显著升高（P<0.05）。2）随着陈化稻谷替代玉米比例的增加，颗粒饲料的成型率先升高后降低，吨料电耗和颗粒饲料耐久性逐渐升高。随着调质温度的升高，吨料电耗先下降后上升；颗粒耐久性先升高后逐渐降低。随着调质时间的延长，成型率逐渐升高，吨料电耗先下降后上升；颗粒耐久性先升高后逐渐降低。3）响应面方差分析结果显示各因素对颗粒饲料制粒成型特性的影响的主次顺序为：陈化稻谷替代比例>调质温度>调质时间。4）工艺参数优化预测结果表明，随着陈化稻谷替代玉米比例的增加，调质温度可调整的范围先上升后下降，调质时间先下降后上升。该研究表明，在饲料加工中使用陈化稻谷替代玉米可显著提高颗粒质量，但也相应增加了制粒能耗。
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长期施用有机肥和化肥对黑土N2O排放的影响
《环境科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：东北黑土区作为我国重要的粮食生产基地，近年来面临着土壤退化、肥力下降和粮食减产等诸多问题.优化施肥管理是维持或提升土壤肥力的一种重要措施，但不合理的肥料施用会促使养分损失和N2O等温室气体排放，导致土壤退化和环境污染.为探明黑土N2O排放对长期施用有机肥和化肥的响应及关键控制因素，采集吉林公主岭黑土长期定位试验（32 a）的施用有机肥主处理（M0，不施有机肥；M1，低量有机肥；M2，高量有机肥）和施用化肥副处理（CK，不施肥；N，化学氮肥；NPK，化学氮磷钾肥）共计9个处理（即每个施用有机肥水平下包含3个化肥施用水平）的表层土壤样品（0～20 cm），进行室内恒温恒湿培养（65%田间持水量25℃下培养21 d），并测定N2O排放通量和土壤物理化学生物学性质.研究结果表明，长期施用有机肥和化肥显著增加了黑土N2O排放.与M0CK处理[（0.25±0.01） mg·kg-1，以N计，下同]相比，单施有机肥处理N2O累计排放量显著提高了361%～456%[M1CK和M2CK处理分别为（1.17±0.02）mg·kg-1和（1.41±0.02）mg·kg-1]，且N2O排放随着有机肥施用量增加显著增强.与M0CK处理相比，单施化肥处理N2O累计排放量显著提高了96%～236%[M0N和M0NPK处理分别为（0.49±0.01）mg·kg-1和（0.84±0.03）mg·kg-1]，且平衡施用化肥处理N2O排放提升幅度明显高于单施氮肥处理.在M1和M2条件下，化肥施用对N2O排放的影响程度减弱，说明有机肥施用缓解了化肥对N2O排放的影响.单施有机肥显著提高了土壤及团聚体有机碳（SOC）和总氮（TN）、土壤微生物量碳氮含量，有机肥配施进一步提高土壤及团聚体SOC和TN含量.Pearson相关及路径分析结果表明，N2O排放与土壤碳氮组分及微生物量碳氮含量显著正相关，长期施用有机肥和化肥主要通过影响土壤碳氮组分，改变微生物量和底物有效性调控N2O排放.综上所述，施用有机肥通过增加土壤可利用碳氮库以及微生物生物量碳氮显著促进了N2O排放.有机肥施用缓解了化肥对N2O排放的促进作用，在施用化肥时应适量配施有机肥，以平衡肥力提升与氮素损失及温室气体排放的综合效应.
关键词： 长期施肥 碳氮组分 N2O 土壤团聚体 偏最小二乘法路径分析模型(PLS-PM)
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典型草原和高寒草甸种子萌发性状差异及其对群落物种共存的影响
《科学通报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：种子萌发和幼苗建植是植物生活史最为脆弱的阶段,对环境变化非常敏感,任何可能影响植物生长发育的因素,都会潜在影响种群和群落动态.然而,在探讨群落动态及功能预测方面,大多数研究都聚焦于根、茎、叶等营养性状,少有涉及种子性状.本研究通过比较高寒草甸和典型草原植物种子萌发性状差异及其对温度的响应,从群落水平上探讨种子功能性状多样性及其对物种共存的影响,以期为深入探讨群落构建机制提供新视角和数据支持.结果表明:(1)高寒草甸种子萌发开始较晚、萌发速率较慢, 41%的物种萌发率高于80%,而典型草原植物种子萌发开始较早,大部分物种(81%)萌发率都低于80%;(2)大多数高寒草甸植物种子萌发有变温需求,而大多数典型草原物种更喜在15℃下萌发;(3)高寒草甸群落种子具有较宽的萌发温度生态位,两类草地群落优势物种都倾向于在变温下尽早萌发;(4)高寒草甸物种多样性和种子萌发性状多样性都显著高于典型草原,高寒草甸物种多样性与种子萌发性状功能丰富度指数正相关,而典型草原物种多样性与种子萌发性状功能离散度指数正相关.两类草地植物种子萌发对策及性状多样性差异是对生境的适应性选择,且可能影响群落共存物种丰富度.
关键词： 典型草原 高寒草甸 温度 萌发性状多样性 物种多样性 群落权重平均值
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中国北方草地植被空间异质性对放牧强度的不同响应规律
《科学通报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：植被空间格局的变化影响植物群落斑块内的小气候条件,并影响其生物和非生物过程.本研究采用长期控制性放牧强度试验,利用高分辨率无人机图像及机器学习技术,探讨不同放牧强度对中国北方荒漠草原、典型草原、草甸草原和高寒草甸的4种代表性草地植物斑块空间格局和响应特征的影响.研究结果表明:(1)从类型水平上看,随着放牧强度增大,荒漠草原始终由多年生丛生禾草占优势,裸露土壤斑块逐渐增大,两者连通性增加;典型草原羊草(Leymus chinensis)斑块逐渐失去优势性,连通性降低,由针茅属植物和苔草斑块占优势,连通性增加;草甸草原羊草斑块逐渐失去优势性,连通性降低,由退化的杂类草斑块占优势,连通性增加;高寒草甸异针茅(Stipa aliena)斑块逐渐失去优势,连通性降低,由矮蒿草(Kobresia humilis)斑块占优势,连通性增加.(2)从景观水平可看出,随着放牧强度增大,荒漠草原植被空间异质性减弱,典型草原植被在轻度放牧空间异质性达到峰值,草甸草原植被异质性趋于增大,而高寒草甸植被空间异质性随放牧强度的变化而保持相对稳定,这表明不同气候条件下草地类型之间对放牧强度存在差异性响应.本文明确了基于高分辨率无人机遥感和机器学习技术在分析放牧强度对草地空间异质性影响方面的有效性,强调了精细的植物斑块分类系统有助于了解放牧活动对植被空间格局的决定性重塑作用.
关键词： 北方草地 连续放牧 放牧强度 空间异质性 斑块连通性 斑块化
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苗期供液模式对植物工厂水培生菜生长的影响
《农业工程学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：为筑牢幼苗基础，加快定植后植物生长速度，提升资源利用效率，该研究以壮苗培育为目标，开展不同苗期供液模式研究。试验设置深层供液（deep liquid, DL）和雾培供液（aeroponic, AE）2种苗期供液模式处理，以常用浅层供液为对照（low liquid, CK），对比3种苗期供液模式对生菜育苗效果及定植后生长的影响。结果表明：DL处理下幼苗茎粗、叶面积、叶片数、地上部鲜质量、地下部鲜质量、地上部干质量、总根长、根系表面积、根系体积、分支数和壮苗指数均为最高。其中，DL处理叶面积较CK和AE处理分别提高41.7%和23.7%，地上部鲜质量较CK和AE处理均显著提高40.0%，壮苗指数较CK和AE处理分别显著增长143.3%和51.5%(P<0.05)。AE处理根系平均直径较CK显著提高16.7%，根系活力较DL处理显著提高54.4%(P<0.05)。各处理下的幼苗定植28 d后，DL处理幼苗的生长优势得以延续，其地上部鲜质量较CK和AE处理分别显著提高55.1%和42.9%，根系表面积、根系体积和根尖数较CK分别显著提高24.4%、40.7%和58.0%(P<0.05)。相关性分析表明，除根系平均直径外，其余各根系形态指标均与定植28 d后地上部鲜质量呈高度正相关。其中，总根长、根系表面积、根系体积和分支数均与地上部鲜质量呈极显著正相关（P<0.01），根尖数与地上部鲜质量呈显著正相关（P<0.05）。综上所述，深层供液育苗能够大幅促进幼苗根系生物量积累并提升壮苗指数，提高植株定值后地上部鲜质量及资源利用效率，为提高植物工厂经济效益奠定了基础。
关键词： 植物工厂 根系生长空间 根系生物量 壮苗指数 根系活力 供液模式
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超声解晶对枇杷蜜理化特性的影响
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：以结晶枇杷蜜为原料，通过测定理化指标（解晶率、晶体微观结构、流变特性、质构特性、色泽、酶活力、总酚、总黄酮、5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural,5-HMF）、抗氧化能力和抗菌能力）探究超声解晶对枇杷蜜解晶效率和品质的影响，并结合温度在线实时监控系统阐明其作用机制。结果表明，超声波通过空化效应和热效应共同分解枇杷蜜中的簇状晶体结构。在输入功率为400?W、超声频率为40?kHz的条件下超声解晶80?min后，枇杷蜜温度上升至55.9℃，解晶率达（98.2±0.65）%。超声解晶能有效地将结晶枇杷蜜从假塑性流体转变为牛顿流体，同时显著降低其硬度和胶黏性，并提升咀嚼性。此外，超声解晶促进枇杷蜜中总酚和黄酮的释放，从而显著提高其抗氧化能力。然而，超声诱导的热效应和自由基通过加速美拉德反应导致5-HMF的积累和还原糖的消耗，同时抑制枇杷蜜葡萄糖氧化酶的酶活力，导致其抗菌能力的降低。本研究旨在为蜂蜜解晶提供一种可行的非热加工方式，为促进高效解晶技术的产业化应用提供技术指导。
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介孔材料在食品控释活性包装中的应用研究进展
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：食品包装在保障食品安全、延长食品货架期及维持食品品质方面发挥着关键作用。然而，传统包装材料在活性成分控释、稳定性及功能性方面存在局限，难以满足现代食品工业对活性包装的需求。介孔材料因其高比表面积、可调孔径和表面化学特性，可作为活性包装中控释功能分子的理想载体，为食品活性包装提供了新的解决方案。但在包装领域，尤其是食品包装领域介孔材料相关综述较少。本文阐述介孔材料的发展历程及其制备方法，从有机官能团修饰、无机纳米粒子负载等角度，深入分析介孔材料的表面修饰与功能化设计，系统梳理介孔材料在控释活性包装中的应用进展，并对未来发展方向与挑战进行展望，以期为活性包装精准控释研究和介孔材料在活性包装中的实际应用落地提供新方向。
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低温预处理联合冷冻浓缩制备红枣多糖的结构表征及降血糖活性分析
《食品科学 》 2025 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究以热水浸提法为对照，采用-20℃冻融-旋蒸浓缩法、-20℃冻融-冷冻浓缩法、-20℃低温恒温反应浴-冷冻浓缩法制备红枣多糖，系统探究了低温预处理联合冷冻浓缩对红枣多糖提取率及结构特征的影响，并基于酶活性抑制模型评估其体外降血糖活性。结果发现，相对于传统热水浸提法，低温处理提高了多糖中的—OH含量，且表现出较稳定的三螺旋结构。其中，-20℃冻融-冷冻浓缩法在多糖得率、总糖质量分数和体外降血糖方面有明显优势，与热水浸提法相比，红枣多糖得率提高了105.76%，总糖含量提高了25.29%，对α-葡萄糖苷酶抑制率的半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)降低了80.1%，对α-淀粉酶抑制率的IC50降低了73.4%。本研究可为红枣多糖的低温高效制备提供新方案，为天然降血糖产品的开发和应用提供理论依据。
关键词： 红枣多糖 冻融 低温恒温反应浴 冷冻浓缩 降血糖活性
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