压热-冻融循环处理对甘薯淀粉结构及物化特性的影响

为了探索压热冻融循环处理对甘薯淀粉结构及物化性质的影响,以甘薯淀粉为原料,并在不同淀粉乳浓度(5%、10%、20%,w/w)条件下进行重复的压热-冻融循环处理。结果表明,与甘薯原淀粉相比,经重复的压热-冻融处理后,甘薯淀粉颗粒形态消失,破裂熔融,最终呈不规则形状;甘薯淀粉衍射吸收峰强度减弱,晶型由A型向B型转化。随着淀粉乳浓度以及压热-冻融循环次数的增加,甘薯淀粉的膨胀势和溶解度均有所降低。在淀粉乳浓度为10%、压热-冻融循环1次处理后,甘薯淀粉中缓慢消化淀粉与抗性淀粉含量达到最高,分别为29.83%和39.82%。本研究为甘薯缓慢消化及抗性淀粉的制备提供了科学依据,为其在功能性食品领域中的应用提供了基础数据。     

影响甘薯淀粉磷酸单酯取代度的因素研究

以磷酸二氢钠和磷酸氢二钠为酯化剂对甘薯淀粉进行酯化反应，研究不同因素对淀粉磷酸单酯取代度的影响。结果表明：甘薯淀粉磷酸单酯的取代度随酯化剂用量、反应温度、反应时间以及催化剂用量的增加而增大，随pH值升高先增后减，酯化剂配比和真空度对其影响不明显。固定酯化剂配比，制备甘薯淀粉磷酸单酯的最佳工艺条件为：反应温度130～140℃，反应时间2～3 h，pH值5.5～6.0、酯化剂的配比3∶1，催化剂用量为淀粉质量的4%～6%。     

甘薯渣同步糖化发酵生产酒精的工艺优化

为了综合利用甘薯淀粉工业废渣,本研究以甘薯渣为原料发酵生产酒精,并对其同步糖化发酵工艺(SSF)进行优化。研究同步糖化发酵时影响酒精发酵工艺的9个因素,采用Plackett-Burman试验设计筛选出显著因素,并在筛选结果的基础上,用最陡爬坡途径逼近最大响应区域,然后利用响应面分析法确定其最佳参数。结果表明,影响酒精发酵工艺的显著因素为糖化酶、接种量和发酵温度。酒精发酵优化最佳参数为:α-淀粉酶8U/g,液化时间1.5h,液化温度90℃,硫酸铵质量分数0.15g/100g,pH值4,发酵时间36h,糖化酶151U/g,接种量0.3%,发酵温度36℃。在此条件下,验证试验得到的酒精体积分数达到17.15%,接近理论预测值16.95%。优化后的工艺可为甘薯渣同步糖化发酵生产酒精提供技术参考。     

4种不同甘薯淀粉成分、物化特性及其粉条品质的相关性研究

为了研究不同品种甘薯淀粉性质与其粉条品质之间的关系,本文研究了4种不同淀粉型甘薯(卢选1号、徐薯22、冀薯65和冀薯98)来源淀粉化学成分和物化特性,并分析了甘薯淀粉成分和物化特性与粉条品质间的相关性.结果表明,不同品种间甘薯淀粉由于化学成分的不同而使其物化特性和粉条品质都发生不同程度的变化;通过对甘薯淀粉的成分和物化性质与其粉条品质之间的相关性分析,发现甘薯淀粉的直链淀粉和脂质含量、回生黏度、峰值时间、糊化温度、膨胀势、老化值等指标与甘薯粉条品质呈正相关,而甘薯淀粉的最终黏度、溶解度和粒径等指标与甘薯粉条品质呈负相关.通过综合比较,卢选1号的粉条品质优于其他3个品种的粉条.因此,本研究为合理选择甘薯粉条制备所需淀粉原料提供了理论依据,为进一步选育粉条专用型甘薯提供了基础数据.     

紫薯全粉添加量对甘薯淀粉物化特性及粉条性质的影响

在粉条中添加紫薯全粉以提高其营养价值对于改善居民膳食营养、丰富淀粉制品种类具有重要意义。采用AOAC相关方法、扫描电子显微镜、差式热量扫描、膨胀势、溶解度、回生速率等评估紫薯全粉添加量(0%、5%、8%、10%、12%、15%)对甘薯淀粉物化特性的影响,并对紫薯粉条的质构及烹煮性质等进行了测定。随着紫薯全粉添加量的增加,甘薯淀粉膨胀势、溶解度、回生特性和a*值显著提高,凝胶强度、黏度和亮度显著降低,热特性发生显著改变。甘薯粉条的亮度、质构性质、烹煮性质都随紫薯全粉添加量的增加而显著降低(p0.05)。紫薯全粉添加量对甘薯淀粉物化特性及粉条性质影响显著,且在紫薯全粉添加量为12%时甘薯粉条品质较好。本研究为甘薯营养粉条的研究与开发提供基础数据。     

甘薯加工过程酶促褐变及控制研究

甘薯加工过程中极易产生酶促褐变。应用分光光度法，研究了甘薯中多酚氧化酶（PPO）的特性及褐变的控制方法。结果表明，甘薯皮部的PPO活性和褐变强度是心部的2倍左右，在pH值为4.5时其活性较低。在甘薯淀粉生产过程中，结合去皮工艺，分别选择添加0.01%～0.05%柠檬酸或0.005%～0.01%抗坏血酸或0.05%～0.1%亚硫酸钠，均可有效控制PPO产生的褐变，提高甘薯淀粉的质量。     

甘薯淀粉的加工简法

1选择原料 甘薯因品种不同,淀粉含量差距甚大,约在10%-30%之间。因此,供制淀粉的甘薯必须选用含淀粉量高的品种,而且贮藏期不得超过90天,否则因淀粉转化而影响得率。     

磷对淀粉型甘薯产量及养分吸收利用的影响

【目的】研究不同磷肥用量对甘薯养分吸收、分配及产量的影响,探究淀粉型甘薯磷肥营养效应,为甘薯高产科学合理施用磷肥提供理论依据。【方法】以淀粉型甘薯渝薯17(淀粉含量24.06%)为材料,设置7个磷肥处理(P2O50、0、37.5、75、112.5、150、300 kg/hm2),田间随机区组排列。其P2O50处理不施任何肥料,其他处理均底施纯氮(N)90 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。甘薯苗移栽后每隔30 d,共计取样5次,对全株样品分叶片、茎蔓和块根测定其鲜重、干重及全氮、磷、钾的含量。收获期测定小区鲜薯产量、茎蔓产量并计算收获指数(HI)及其磷肥农学效率(PAE)、磷肥表观利用率(PAUE)、磷收获指数(PHI)、磷肥生理利用率(PPUE)、磷肥偏生产力(PFPP)和磷肥增产率(PIR);同时计算收获期各器官N、P、K的吸收量,对N、P、K吸收量之间及其与产量之间关系进行相关性分析。【结果】1)适当增施磷肥有利于提高甘薯的经济产量、生物产量和收获指数,且以施P2O5112.5 kg/hm2和150kg/hm2时最优,经济产量增产率分别为19.4%和21.06%。2)不同器官N、P、K最高含量分别出现在栽后60、90、150 d,各处理氮素和磷素含量均为叶片茎蔓块根,而钾素含量为茎蔓叶片块根。栽后60 d后,叶片∶茎蔓∶块根含氮量为4.08∶1.62∶1,栽后90 d后,叶片∶茎蔓∶块根磷含量为2∶1.35∶1,栽后150 d后,茎蔓∶叶片∶块根含钾量为2∶1.8∶1。3)施磷可提高甘薯块根、茎蔓和叶片对N、P、K的吸收,养分总吸收量为钾氮磷;施磷处理中N、P、K的吸收量增幅分别为23.9%66.6%、29.6%58.5%、41.3%73.7%。磷钾吸收量均表现为块根茎蔓叶片,吸氮量表现为块根叶片茎蔓。4)在不同施磷条件下,形成500 kg所吸收的N、P2O5、K2O分别为4.24 6.61 g,1.93 2.84 g和6.94 11.48 g。施P2O5112.5 kg/hm2时,形成500 kg鲜薯吸收的养分最多,N、P2O5、K2O吸收量分别为6.61、2.84和11.08 g。5)磷肥表观利用率、偏生产力在施P2O537.5 kg/hm2时最高,分别为16.6%和343.0 kg/kg P2O5,磷肥农学效率、磷肥生理利用率和磷收获指数在施P2O5112.5 kg/hm2时最高,分别为136.7 kg/kg、777.9 kg/kg和65.9%。6)收获期各器官N、P、K吸收量之间及其与产量之间均呈显著或极显著正相关。【结论】增施磷肥能提高甘薯产量,但其利用效率有下降趋势。本试验中,从甘薯高产高效生产的磷肥管理角度分析,N和K2O施用量分别为90 kg/hm2和150 kg/hm2时,以施P2O5为112.5 kg/hm2为最佳。     

甘薯淀粉糊与绿豆淀粉糊流变行为的共性与区别

淀粉糊在粉丝加工中作为黏结剂，它的流变特性是粉团搅拌、形成、漏粉和定型的关键因素。本研究通过对甘薯淀粉糊和绿豆淀粉糊在不同浓度、温度、剪切速率和升温扫描过程中的流变行为的考察和分析比较，表明两种淀粉糊有触变共性，在流变曲线图上都呈现出不同滞后面积大小的开口型滞后回路，用Cross方程拟合精度比幂律方程高；用Arrhenius方程描述两者都具有温度敏感性。两者的区别在于：甘薯淀粉糊在各条件下的滞后面积比绿豆淀粉糊小，说明在粉团形成中甘薯淀粉糊的持续增黏效果高于绿豆淀粉糊；虽然绿豆淀粉糊的零剪切黏度值比甘薯淀粉糊要低，但在浓度较低(≤8%)时，两者差别不大，因此用甘薯淀粉糊替代绿豆淀粉糊是可行的。     

氮肥施用量对甘薯产量和品质性状的影响

【目的】氮是影响作物产量和品质性状的重要因素,合理施氮是提高作物产量和改善品质的主要途径。研究施氮量对甘薯块根产量形成、营养品质和淀粉糊化特性的影响,对于明确江苏徐淮地区甘薯种植的适宜施氮量具有重要意义。【方法】本文选用淀粉型甘薯品种徐薯22和兼用型甘薯品种徐薯28为试验材料,设置5个施氮水平0、60、120、180、240 kg/hm2。调查了甘薯不同生育期的叶面积指数、光合势、干物质积累和产量构成要素,采用分光光度法测定了块根主要营养品质指标,利用Tech-master型RVA快速测定淀粉谱粘滞特性,分析明确施氮量对块根主要品质指标和淀粉糊化特征值的影响。【结果】施氮N 60 kg/hm2增加了各生育期甘薯的叶面积,提高了甘薯的光合势,显著增加了块根产量(徐薯28增产16.38%,徐薯22增产9.31%),过量施氮(N 240 kg/hm2)则产量降低。施氮并未显著降低块根中的淀粉和直链淀粉含量,但明显增加了可溶性糖和蔗糖含量。施氮显著提高最高粘度、最低粘度、最终粘度和消减值。相关分析显示,直链淀粉含量与最高粘度值和崩解值呈极显著或显著负相关(相关系数分别为-0.90**和-0.71*);直链淀粉含量与消减值呈显著正相关(相关系数为0.73*)。【结论】综合考虑甘薯的产量和品质,在本实验条件下甘薯较为适宜的氮肥用量约为60 kg/hm2。     

甘薯收获期藤蔓茎秆的机械特性

为探明甘薯收获期藤蔓茎秆机械特性,以便提高甘薯藤蔓机械粉碎还田作业质量,该文农机农艺结合,以江苏南京地区鲜食紫甘薯宁紫1号、宁紫2号为试验对象,应用电子万能试验机、甘薯藤蔓粉碎还田试验机等仪器设备,研究了收获期甘薯藤蔓茎秆含水率和剪切强度的变化,揭示了茎秆含水率、剪切强度和机械碎蔓作业质量的内在关系,获得了含水率在86.92%~70.08%时,2个紫甘薯品种藤蔓茎秆剪切力与含水率之间变化的二次函数回归方程;明确了经验收获期开始时藤蔓茎秆含水率分别为81.5%和78.1%、剪切力分别为90.1和94.8 N;从提高机械作业质量角度出发,提出了收获期内最宜机械碎蔓作业时间约为6~8 d。研究结果为新型甘薯藤蔓粉碎还田机转速、切刀线速度等参数设计提供了直接依据,并为适宜的甘薯收获期选择和适宜机械作业的栽培农艺研究提供了参考。     

钾素对食用型甘薯糖代谢相关酶活性的影响

为了探讨钾素提高甘薯块根可溶性糖含量的生理基础。选用典型的食用型甘薯品种北京553,设置不同施钾处理,于2009～2010年2个生长季在山东农业大学农学试验站进行试验。采用甘薯块根膨大过程中定期取样的方法,测定块根可溶性糖和淀粉含量及相关酶活性、功能叶蔗糖含量及相关酶活性。结果表明,与对照比较,施用钾肥能显著提高块根产量、可溶性糖及各糖组分含量,其中K2O用量为24 g/m2处理增幅最大,为最适用量。进一步研究发现,适宜供钾处理显著提高了功能叶磷酸蔗糖合成酶活性和蔗糖含量,生育期内平均增幅分别为10.31%和34.13%,同时提高了块根中蔗糖合成酶、不溶性酸性转化酶的活性,生育期内平均增幅为16.47%和3.66%,在提高源端光合产物供应的同时促进蔗糖在库端的卸载,促进块根中淀粉和可溶性糖的积累;适宜供钾处理还提高了块根中-和-淀粉酶的活性,生育期内平均增幅分别为26.06%和14.64%,促进淀粉向可溶性糖转化。此外,适宜供钾处理还显著提高了生长前期和后期块根中可溶性酸性转化酶活性、以及生长后期块根中蔗糖-蔗糖果糖基转移酶活性,促进了葡萄糖、果糖和果聚糖在块根中的积累。在甘薯收获期,块根可溶性糖和淀粉含量分别提高了13.52%和3.02%。即钾肥能够增加块根中蔗糖的供应量、促进块根对蔗糖的吸收、促进淀粉水解,是其提高块根可溶性糖含量的生理原因。     

步行式甘薯碎蔓还田机的设计与试验

为缓解中国丘陵坡地小田块甘薯碎蔓机械短缺问题,研究设计了步行式甘薯碎蔓还田机.该文在分析整机结构的基础上具体阐述了甘薯碎蔓还田机工作原理,阐明了碎蔓装置、刀座防磨损设计、导向轮调节机构和传动系统等关键部件的设计.甘薯秧蔓粉碎合格率、留茬高度和伤薯率是评价甘薯碎蔓还田机的主要指标,该文在单因素试验基础上运用Box-Benhnken的中心组合试验方法对甘薯碎蔓还田机的工作参数进行试验研究,以刀辊转速、离地间隙、刀片间距进行三因素三水平二次回归正交试验设计.建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业质量的影响,同时,对影响因素进行了综合优化.试验结果表明:粉碎合格率影响显著顺序为刀辊转速＞离地间隙＞刀片间距;留茬高度影响显著顺序为离地间隙＞刀辊转速＞刀片间距;伤薯率影响显著顺序为离地间隙＞刀辊转速＞刀片间距;田间试验结果表明:最优工作参数组合为刀辊转速为1 950 r/min、离地间隙为25 mm、刀片间隙为40 mm,此时秧蔓粉碎合格率为94.88％、留茬高度为47.08 mm、伤薯率为0.23％,与理论优化值对比误差小于5％.研究结果可为步行式甘薯碎蔓还田机的结构完善和作业参数优化提供参考.     

甘薯淀粉产量及相关性状的遗传多样性和关联度分析

甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]是加工淀粉和燃料乙醇的重要原料,是目前我国最具开发前景的非粮食类新型能源作物。选育高淀粉产量的能源型甘薯新品种是甘薯育种的重要目标。为了获得准确筛选高淀粉产量育种材料的性状指标,提高甘薯高淀粉产量育种效率,缩短育种周期,本研究利用不同甘薯品种(系)的自然变异,根据淀粉产量、不同生长发育阶段的5个主要农艺性状和3个淀粉合成关键酶活性测定结果,利用相似系数和遗传距离矩阵,以类平均法对国内48份不同淀粉产量甘薯种质资源进行了遗传多样性分析,通过关联度分析研究了淀粉产量与不同时期农艺性状、淀粉合成关键酶活性的相关性。结果表明:48份甘薯种质资源材料在不同时期农艺特征差异较大;不同时期农艺性状的聚类结果中,栽后100 d的农艺性状与淀粉产量关联度最大,淀粉产量与该时期的基部分枝数呈极显著负相关(r=0.428),与干率呈极显著正相关(r=0.423),而与最长蔓长、单株结薯数和单株鲜薯重相关性不显著。48份甘薯种质材料在不同时期的酶活聚类结果差异明显。不同时期的甘薯淀粉合成关键酶活性聚类结果中,栽后50 d酶活聚类与淀粉产量聚类结果关联度最大,淀粉产量与该时期测得的ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)活性呈负相关关系(r=0.163),与蔗糖合成酶(SS)活性(r=0.101)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性(r=0.016)呈正相关,但相关性均未达到显著水平。加之淀粉合成关键酶活性测定步骤繁琐,不适宜作为甘薯高淀粉产量育种早期选择的生理指标。在高淀粉产量育种材料筛选时可于栽后100 d对农艺性状进行综合考察,重点考虑干率较高及分枝数较少的品系。本研究可为甘薯高淀粉产量育种提供一定的理论依据。     

单行甘薯秧蔓回收机设计与试验

针对目前国内甘薯秧蔓粉碎还田不能回收饲用或人工收割秧蔓劳动强度大的难题,该文设计了一种单行甘薯秧蔓回收作业机,可一次完成秧蔓喂入、切割粉碎、输送及集箱回收作业。应用Box-Behnken试验设计方法,以刀辊转速、机具前进速度、刀片离地间隙为试验因素,以秧蔓回收率、留茬长度、伤薯率为试验指标,对甘薯秧蔓回收机的工作参数进行试验研究,建立了试验指标与试验因素之间的回归模型,分析了各因素对试验指标的影响,并对试验因素进行了综合优化。最优工作参数组合为:刀辊转速2 000 r/min、机具前进速度2.5 km/h、离地间隙15 mm,秧蔓回收率为93.16%、留茬长度为33.8 mm、伤薯率为0.26%。研究结果可为甘薯秧蔓机械化回收饲用提供参考,对甘薯产业的轻简化生产、节本增效具有重要意义。     

甘薯横向水平复式移栽机栽苗装置设计及试验

针对目前市场上缺少甘薯横向水平移栽机的问题，该研究根据横向水平栽插法移栽甘薯苗的农艺要求，设计了甘薯横向水平复式移栽机的栽苗装置。首先，通过理论分析栽苗装置栽插运动，确定影响甘薯苗移栽质量的主要因素为机器前进速度、链条速度、入土深度及栽苗爪高度等。再基于EDEM-RecurDyn耦合仿真建立栽苗装置-柔性甘薯苗-薯垄耦合作用模型，模拟栽苗作业过程，确定栽苗爪运功轨迹为短摆线，栽苗爪高度为50 mm，确定甘薯苗最终位姿和甘薯垄形态符合甘薯水平栽植农艺要求。最后采用Box-Behnken试验设计方法，以机器前进速度、链条前进速度和入土深度为试验因素，以栽植深度合格率、栽植株距合格率、移栽效率为评价指标，进行了响应面试验，构建优化模型。试验确定移栽机最优工作参数组合为：机器前进速度0.4 m/s，链条前进速度0.2 m/s，入土深度46 mm。该参数组合下栽植深度合格率为92%，栽植株距合格率为92%，移栽效率为263株/min。研究结果可为甘薯横向水平移栽机设计及优化提供参考。     

甘薯联合收获机高度自适应集薯装置设计与优化

甘薯收获是甘薯生产中用工量最多、劳动强度最大的环节。为了解决甘薯联合收获机集薯环节存在伤薯率高、自动化程度低等问题,该研究开展了高度自适应集薯装置的机械结构设计与控制系统搭建。系统及结构设计充分考虑物料物理性状及作业过程中的运动学与力学特性,通过新的集薯方式以满足落薯高度自适应、集薯装筐和自动卸料换筐等作业要求。通过落薯高度自适应功能减小并控制薯块下落的高度达到有效减少甘薯伤薯率与破皮率的目的。在单因素试验分析结论的基础上,以清选平台转速、落薯机构转速和落薯设定高度为试验因素,开展三因素三水平Box-Benhnken试验,以伤薯率、破皮率、微破率和损伤率为试验指标建立多元回归方程并进行响应面分析。回归模型进行多目标优化后获得装置最优工作参数组合为：清选平台转速108.07 r/min、落薯机构转速74.75 r/min、落薯设定高度18.15 cm。对优化结果进行验证试验,试验结果为：伤薯率0.39%、破皮率0.54%、微破率22.93%和漏薯率0.54%,各评价指标与模型预测值相近。研究结果可为甘薯联合收获机高度自适应集薯装置进一步设计与优化提供参考。     

施氮对块茎形成期高温胁迫后马铃薯块茎产量、淀粉含量和相关酶代谢活性的影响

为了明确不同施氮量对高温胁迫后马铃薯块茎淀粉合成酶、淀粉含量及产量的影响,本研究于2019-2020年在宁南山区海原县进行田间试验.供试品种为青薯9号,通过搭建高温棚构建高温环境,设2个温度处理(T1:块茎形成初期高温胁迫,T2:自然温度),4个氮肥水平(不施氮N0:0 kg·hm-2,低氮水平N1:75 kg·hm-...     

单垄单行甘薯联合收获机薯秧分离机构设计与参数优化

针对中国甘薯联合收获机作业薯秧分离机构分离不彻底、甘薯损伤数量多、茎秆缠绕机具部件等亟待解决的问题,该文基于自走式甘薯联合收获机设计了一种结构简单、摘净率高、伤薯率低以及防茎秆缠绕的薯秧分离机构。根据设计计算确定了分离机构结构参数,其中挖掘输送装置总长度为2050mm,水平倾角为24°;主动轴和摘辊半径分别为18、36 mm;输送装置下层杆条与摘辊间距为27 mm,最上端与摘辊之间距离为251 mm。经过理论分析明确了甘薯的运动特性及其影响作业质量的主要工作参数机具前进速度、主动轴转速、输送装置水平倾角。通过薯秧分离试验发现在甘薯收获期薯秧分离力与其含水率变化规律符合二次函数关系,进一步开展田间试验借助Box-BenhnKen的中心组合设计方法选取主要工作参数对摘净率和损伤率的影响并作试验设计,以此为基础开展三因素三水平一次回归正交试验。在DESIGNEXPERT中使用响应曲面法分析各因素对摘净率和损伤率影响效应并对回归模型的参数进行优化。当田间试验取最优参数组合机具前进速度1.2 m/s、主动轴转速895 r/min、输送装置水平倾角24°时,摘净率和损伤率分别为98.14%、2.76%,分离效果满足甘薯收获要求。该研究也为其他土下果实联合收获作业果秧分离机构提供思路。