玉米秸秆木质纤维含量与应力松弛特性关联度研究

应力松弛是玉米秸秆重要的流变特性,直接影响到玉米秸秆打捆的压缩变形、生产率和功耗.利用INSTRON 3367材料试验机和自制压缩筒组件进行了玉米秸秆闭式压缩应力松弛试验,并测定了北京、辽宁、山东、湖北、陕西和重庆等地13个不同品种的成熟期玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素质量分数.以拟合应力松弛曲线得到的应力松弛时间、平衡弹性模量等作为应力松弛特性考核指标,采用灰色关联法分析玉米秸秆的应力松弛特性与木质纤维组成的相关性.研究表明,不同品种的玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素质量分数差异均显著(P＜0.05),应力松弛时间和平衡弹性模量主要与木质素质量分数相关,半纤维素质量分数主要与应力松弛时间相关,而三参数与纤维素质量分数相关度均较低.从微观角度来看,其关联度主要取决于各成分在细胞壁中的位置和功能.     

豆粕中三聚氰胺显微近红外成像检测的扫描条件优化

为了确定豆粕中三聚氰胺显微近红外成像检测的最佳扫描条件,该文研究了扫描条件对显微近红外光谱图像质量、采集效率和豆粕中三聚氰胺检测效果的影响。针对不同光谱分辨率和扫描次数对光谱图像均方根噪声（RMS）的影响进行了单因素方差分析试验,对干涉仪动镜移动速度（1、2.2 cm/s）、空间分辨率（25、50 μm）、光谱分辨率（8、16、32 cm-1）和扫描次数（4、8、16次）进行了多因素正交试验方差分析,结果得出光谱分辨率对RMS有显著性影响,而且采用不同扫描条件时显微近红外图像采集时间相差很大。根据图像质量、采集效率和豆粕中三聚氰胺检测效果分别得出优选扫描条件,综合考虑上述3个方面,最终推荐采用的扫描条件为空间分辨率为25 μm,干涉仪动镜移动速度为1 cm/s,光谱分辨率为32 cm-1,扫描次数为4次。该研究同时表明显微近红外成像技术可应用于豆粕中三聚氰胺的检测。     

辛醇-水分配系数的3种活度系数预测模型的比较研究

为预测溶质在复杂溶液系统间的分配系数,在考虑溶质辛醇-水分配系数(Kow)实验值和计算值的基础上,共选定63种溶质作为验证集,由Kow对UNIFAC、扩展Hansen和NRTL-SAC 3种活度系数模型进行初步验证和比较研究。结果表明:验证集溶质的Kow实验值的对数值与采用3种模型获得的计算值之间的预测标准误差SEE分别为0.827、1.063和0.617,决定系数R2分别为0.662、0.734和0.868;NRTL-SAC获得的预测精度最高,UNIFAC次之,扩展Hansen的预测精度最低。NRTL-SAC计算过程简单且精度高,能够比较准确地预测溶质的辛醇-水分配系数;UNIFAC适用于预测功能组-组之间参数已经确定的溶质的辛醇-水分配系数;扩展Hansen模型的计算值与实验值之间存在正偏差。     

基于红外光谱的不同农作物秸秆磨木木质素差异表征

木质素是植物细胞壁中主要组分之一,其苯丙烷结构单元的单体结构和连接方式的复杂性直接影响木质素脱除和利用效果,了解不同农作物秸秆中木质素的差异,对提高秸秆的综合利用效率是非常必要的。该文选取代表性棉秆、玉米秸和小麦秆,分别提取磨木木质素,利用傅里叶变换中红外技术对棉秆、玉米秸和小麦秆三类秸秆磨木木质素进行红外表征,分析比较三类秸秆磨木木质素的差异,结果表明:1)三类秸秆磨木木质素G/S相对比值差别不大,并无明显规律;2)三类秸秆磨木木质素中,对羟基结构单元:玉米秸小麦秆棉秆;愈创木基结构单元:棉秆玉米秸小麦秆;紫丁香基结构单元:玉米秸小麦秆棉秆;3)玉米秸和小麦秆磨木木质素相似度较高,而棉秆磨木木质素则更加接近于木本植物。     

FTIR显微成像表征碱处理后玉米秸秆木质素含量及分布

探究木质素原位表征方法,能为研究农作物秸秆去木质化过程中木质素变化规律提供帮助。该研究以玉米秸秆为原料,碱处理玉米秸秆横切片后进行傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FTIR)显微成像,并结合快速非负最小二乘(fast non-negativity-constrained least squares,fast NNLS)拟合算法计算组织中木质素的分布。结果显示:1)FTIR显微图像结合fastNNLS算法可对组织中的木质素进行定位及定量分析。如拟合计算得到,原样组织薄壁细胞中木质素质量分数为7.7%,碱处理5、30、60min后下降至6.0%、4.8%、3.5%;2)基于fastNNLS拟合计算的组织中木质素变化趋势同试验测定的木质素变化趋势一致。研究结果表明,基于FTIR显微成像的表征方法可用于原位分析碱处理过程中秸秆组织的木质素分布及含量变化,实现介观尺度研究秸秆木质素降解规律。     

玉米蛋白粉酶解产物成分及活性研究

通过碱性蛋白酶Alcalase酶解经脱色、去除淀粉后的玉米蛋白粉,得到玉米可溶性肽,采用二次通用旋转组合试验设计,以水解度为响应值,研究酶浓度、底物浓度、酶解时间对玉米蛋白粉水解度的影响,得出预测玉米蛋白粉水解度的数学模型,优化的最佳工艺参数为酶浓度4350U／g、底物质量分数2．3％、酶解时间2．5h、验证实验的水解度为75．20％,与理论预测值的77．68％相吻合。对酶解液进行常规成分分析可知,蛋白质含量达到80．02％,氨基酸组成中富含谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和精氨酸,占总量的51．73％,具有较高的营养价值。HPLC分析结果表明,42％左右水解液分子量在600～1350Da之间,对其DPPH清除率分析结果表明,玉米蛋白粉水解液中含有多种抗氧化活性肽组分。     

黑龙江垦区农田土壤养分平衡分析与评价

养分资源高效利用是农业绿色发展的重要环节。黑龙江垦区是中国粮食主产区之一,对其进行农田土壤养分平衡评价至关重要。该研究以黑龙江垦区为研究对象,采用农田土壤养分平衡方法,分析与评价其2000-2018年农田土壤氮、磷、钾养分输入与输出情况。结果表明:1)2000-2018年黑龙江垦区农田土壤氮、磷、钾输入与输出整体呈现"平稳-增长-下降后平稳"的趋势,养分输入以化肥为主,养分输出以籽粒和秸秆为主。2)黑龙江垦区农田土壤单位面积养分输入量较为稳定,并且所带来的经济效益在增加。3)2017年以来黑龙江垦区农田土壤氮和钾处于养分平衡状态,而磷处于养分盈余状态。2018年黑龙江垦区氮、磷、钾利用效率分别为51.03%、27.98%、10.04%。建议黑龙江垦区大力推广有机无机肥配施,开展农田土壤养分平衡长期调查与监测,促进区域农业绿色发展。     

不同分子质量牛骨胶原多肽制备复合膜特性研究

作为畜禽屠宰业的副产物,动物骨含有蛋白质、脂肪等营养物质,合理利用动物骨可以减少环境污染与资源浪费。从骨骼中提取回收胶原蛋白/多肽、并加工为高附加值产品被认为是一个具有潜力的发展方向。然而,胶原多肽的分子质量及分布会影响其溶解度、粘度、胶凝能力和稳定性等理化性质,从而影响胶原多肽基复合材料的结构与性能。以不同分子质量的牛骨胶原多肽为研究对象,采用溶液流延法制备胶原多肽-羧甲基纤维素复合膜,通过测定拉伸强度、断裂伸长率、水溶性指数、静态接触角等指标,考察复合膜的力学性能和疏水性,并结合傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析和扫描电子显微镜等技术,探究胶原多肽分子质量对复合膜微结构与性能的影响及作用机理。研究结果表明:添加胶原多肽可以显著改善复合膜的力学性能和疏水性,且在肽分子质量为700～1 000 u时复合膜性能最优,其表面结构致密,拉伸强度、断裂强度和杨氏模量较对照组分别提升2. 39、2. 55、10. 11倍,断裂伸长率较对照组降低40%,疏水性和热稳定性也最理想;但随着牛骨胶原多肽分子质量的增加,复合膜的水溶性增加,力学性能和热稳定性显著降低。     

青贮饲料近红外光谱分析模型转移研

为了探讨青贮饲料的近红外光谱(NIRS)分析模型在不同类型光谱仪器之间的转移,以傅里叶变换型近红外光谱仪Nicolet ANTARIS作为主仪器,光栅型近红外光谱仪FOSS 6500作为从仪器,采用斜率/截距和局部中心化2种方法进行了研究.结果表明,经斜率/截距和局部中心化法转移之后,所建立校正模型的决定系数R2和交互验证决定系数R2cv均大于0.85.采用斜率/截距法转移之后,ANTARIS仪器校正模型对FOSS 6500仪器验证集的预测标准差为20.27 g/kg,系统偏差为-3.75,采用局部中心化法转移之后的预测标准差为27.67 g/kg,系统偏差为-6.17.2种方法模型转移后的预测结果与FOSS 6500仪器模型的预测结果(预测标准差为20.60 g/kg,系统偏差为-1.04)非常接近,比转移前的预测结果(预测标准差为39.65 g/kg,系统偏差为-33.60)有较大程度改善,2种方法均获得较好的转移效果.     

基于组成特性的肉骨粉种属鉴别标志性变量挖掘

为了全面表征不同种属肉骨粉的组成特性,并进一步挖掘肉骨粉种属鉴别标志性变量,研究基于166个来源可靠的不同种属肉骨粉样本（猪、鸡、牛、羊源）,从基本组分、元素组成、脂肪酸组成和氨基酸组成4个方面全面获取物料组成特性信息。对比分析不同种属肉骨粉的69个组成变量,其中31个组成变量在种属间差异性显著（P<0.05）。主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）结合偏最小二乘判别分析（Partial Least Square-Discriminant Analysis,PLS-DA）对肉骨粉种属间特异性进行探索性分析。结果表明,元素组成和脂肪酸组成可以为猪、鸡、牛、羊肉骨粉提供特异性组成标志变量;氨基酸组成是反刍动物肉骨粉的特异性组成标志变量来源。综合PLS-DA和单因素方差分析结果,以VIP值大于1,P<0.05为指标,研究获取了不同种属肉骨粉之间的特异性组成标志变量,分别为：C10∶0、C18∶0、C18∶2n6c（猪肉骨粉）;Ca、K、Zn、C18∶0、C18∶2n6c（鸡肉骨粉）;Sr、C14∶1、C17∶0、C17∶1、C18∶0、C18∶2n6t（牛肉骨粉）;H、Mg、Sr、C10∶0、C16∶0、C17∶0、C17∶1、C18∶0（羊肉骨粉）;Sr、Ba、C14∶1、C17∶0、C15∶0、C17∶1、C18∶0、C18∶2n6t、C18∶2n6c、丝氨酸（反刍动物肉骨粉）;K、Zn、C18∶0、C18∶2n6c（哺乳动物肉骨粉）。该研究可以为肉骨粉种属鉴别方法及其多元应用机理分析提供数据支持,并可以为肉骨粉多元应用细化至不同种属提供理论基础。