科研产出
基于能耗分析的真空冷冻干燥食用菌汤块制备中试
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了降低冷冻干燥过程中能耗、推动冻干技术在食品中的应用,该研究应用在线调控预冻-冷冻干燥一体化设备进行食用菌汤块制备中试研究.对实际生产中冻结阶段(预冻温度、装盘物料厚度)、升华阶段(干燥仓压强、加热板温度)、解析阶段(水分转换点、升温工艺)等工艺进行了试验分析及优化,得出了适宜食用菌汤块冻干的节能工艺条件.提出了解析阶段的分步阶段升温法,并对解析阶段冻干曲线进行了拟合分析.结果表明,预冻温度设定为-35℃,装盘物料厚度为15 mm,干燥仓压强为25 Pa,汤块含水率为83.1%;升华阶段加热板温度为-10℃,解析阶段起始点为1148 min,汤块含水率为9.2%,解析阶段采用分步阶段升温工艺(-10℃→2.5℃(70 min)→15℃(70 min)→27.5℃(70 min)→40℃(144 min))为较优选择,在此条件下,制备的汤块成品率为99.2%,感官品质指标综合分值为8.37,能耗为1.75 kW·h/kg,汤块含水率为4.3%.Boltzmann模型能较好表征解析阶段的冻干过程.该研究为冻干过程参数优化和能耗分析提供参考,为冻干技术应用于方便食品开发提供了技术依据.
关键词： 干燥;能耗;食用菌汤块;冻干工艺;中试
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基于改进Res Net50模型的大宗淡水鱼种类识别方法
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对传统鱼类识别方法存在特征提取复杂、算法可移植性差等不足,该研究提出了一种基于改进ResNet50模型的淡水鱼种类识别方法。研究以鳙鱼、鳊鱼、鲤鱼、鲫鱼、草鱼、白鲢6种大宗淡水鱼为对象,通过搭建淡水鱼图像采集系统获取具有单一背景的淡水鱼图像,同时通过互联网搜索具有干扰背景的淡水鱼图像,共同构建淡水鱼图像数据集;再对淡水鱼图像进行预处理,以增加样本多样性;构建改进ResNet50模型,增加全连接层Fc1以及Dropout,引入迁移学习机制训练模型,同时选择CELU作为激活函数提高神经网络表达能力,通过Adam优化算法更新梯度,并嵌入余弦退火方法衰减学习率。为验证改进ResNet50模型的准确率等性能,对6种淡水鱼进行种类识别,结果表明:在单次验证方法下,选用包含单一背景图像和干扰背景图像构成的淡水鱼图像数据集训练模型,识别准确率为96.94%,比经典模型提高1.22%,单张淡水鱼图像样本的平均检测时间为0.234 5 s;在四折交叉验证下,选用具有单一背景的图像数据集,模型的识别准确率为100%,选用包含单一背景图像和干扰背景图像的淡水鱼图像数据集,模型的识别准确率为96.20%,说明模型具有较好的泛化性能和鲁棒性。针对混淆矩阵的可视化结果表明:改进的ResNet50模型具有通用的结构和训练方式,对不同背景下的淡水鱼进行种类识别具有较高的准确率,可为淡水鱼种类识别提供技术借鉴。
关键词： 图像识别 水产养殖 淡水鱼 种类识别 深度学习 改进ResNet50模型 超参数优化 可视化
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花后渍水对不同耐渍型冬小麦籽粒灌浆特性的影响
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：江汉平原冬小麦中后期常遭受涝渍灾害,为明确花后渍水对冬小麦籽粒灌浆进程的影响,以郑麦9023（耐渍型）和扬麦20（敏感型）2个小麦品种为研究对象,利用灌排可控的测坑模拟冬小麦花后不同天数（5、9、13和17 d）的渍水胁迫,应用Richards模型对冬小麦籽粒灌浆进程进行了模拟,在此基础上分析各籽粒灌浆参数与渍水天数的关系。结果表明:花后渍水5、9、13和17d,郑麦9023（耐渍型）分别减产10.84%、19.51%、25.93%和36.52%,扬麦20（敏感型）分别减产14.25%、25.84%、37.26%和47.84%。导致冬小麦减产的主要原因是千粒质量降低,花后渍水天数每增加1 d,冬小麦郑麦9023和扬麦20千粒质量分别降低0.961和0.996 g。Richards方程能极显著模拟花后渍水冬小麦籽粒灌浆过程,拟合方程决定系数均在0.99以上。对耐渍型冬小麦,花后渍水主要显著缩短活跃灌浆期,且主要是显著缩短籽粒灌浆快增期和缓增期的持续天数;对敏感型冬小麦,花后渍水主要显著降低籽粒灌浆三阶段的灌浆速率。花后渍水增加1d,郑麦9023籽粒活跃灌浆期缩短0.827d,籽粒灌浆快增期、缓增期灌浆持续天数分别缩短0.492、0.963 d,扬麦20单粒最大灌浆速率降低0.046 mg/d、单粒平均灌浆速率降低0.032 mg/d,籽粒灌浆渐增期、快增期和缓增期单粒灌浆速率分别降低0.011、0.040和0.010mg/d。研究可揭示花后渍水致使冬小麦减产的影响过程,为冬小麦涝渍灾害防控提供理论支撑。
关键词： 灌溉 产量 渍水胁迫 Richards模型 灌浆特征参数 冬小麦
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种植绿肥与稻秸协同还田对单季稻田土壤有机碳库和酶活性的影响
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：种植绿肥和秸秆还田是稻田土壤培肥的重要措施.研究江汉平原单季稻田冬闲期种植绿肥及稻秸不同利用模式对土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为合理利用秸秆和土地资源提供科学依据.该研究基于3 a田间定位试验,以稻秸不还田不种绿肥(CK1)和不施肥空白(CK0)为对照,分析了冬闲期稻秸全量覆盖单独还田(RSM)、稻秸原位焚烧还田(RSB)、单种绿肥(GM)以及稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用(RSM+GM)等处理模式下土壤有机碳各组分含量、碳库管理指数、酶活性的变化及其与水稻产量的关系.结果表明:与CK1和CK0相比,RSB处理3 a后显著降低了土壤稳态有机碳含量,对土壤总有机碳、活性有机碳含量以及碳库管理指数均无显著影响;而GM、RSM及RSM+GM处理3a后显著提高了土壤活性有机碳含量、碳库指数、碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数,尤其是RSM和RSM+GM处理还可显著提高土壤总有机碳含量,且多数指标均以RSM+GM处理增幅为最大,其次是RSM处理.与CK1相比,RSB处理3a后显著提高了过氧化氢酶和蔗糖酶活性,但对土壤脲酶活性无显著影响;而RSM、GM及RSM+GM处理模式3 a后均可显著增加土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,其中RSM+GM处理模式在1 a后即可显著提高土壤脲酶活性,2 a后显著提高土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,3 a后土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性增幅均是最大.相比于CK1,RSM和RSB处理模式3 a的稻谷增产效果均不显著,而GM和RSM+GM处理模式连续3 a显著提高了稻谷产量,增幅分别为6.88%~11.67%和6.00%~13.40%.相关性分析表明,土壤总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数、土壤酶活性与水稻产量之间均呈极显著正相关关系.综上,在江汉平原单季稻作条件下,冬闲期稻秸全量覆盖还田或种植绿肥均可改善土壤肥力,增加作物产量,但前者更有助于土壤有机碳积累,后者更利于作物产量提升.为了兼顾秸秆资源利用、土壤质量改善和作物增产稳产,稻田冬闲期稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用模式是一种较好的选择.
关键词： 土壤 稻秸还田 种植绿肥 混合利用 土壤有机碳 碳库管理指数 土壤酶活性 产量
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不同预冷时间下鮰鱼能量代谢和加工品质的相关性分析
《食品科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了研究不同预冷时间下淡水鱼能量代谢和加工品质的相关性,本实验以鮰鱼为研究对象,分别测定了鮰鱼宰杀后在4℃下预冷48 h内的能量物质(糖原、乳酸、三磷酸腺苷(adenosine-5’-triphosphate,ATP)及其关联物含量)、代谢酶(己糖激酶(hexokinase,HK)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、肌酸激酶(creatine kinase,CK))活力、理化品质(pH值、蒸煮损失率、加压失水率、质构特性、K值、色泽)变化。结果表明:随着预冷时间的延长,鮰鱼中糖原和乳酸含量在24 h内不断下降,随后开始积累;二磷酸腺苷、一磷酸腺苷、肌苷酸含量逐渐降低,次黄嘌呤、肌苷含量逐渐升高,ATP几乎检测不到;HK活力不断下降,PK活力在预冷8 h后上升至最大值,随后不断下降,LDH及CK活力均呈波动式下降;pH值和剪切力逐渐下降;加压失水率、蒸煮损失率以及色泽在24 h内保持稳定,在48 h后显著上升(P<0.05),鱼肉的持水性下降;K值不断上升,并在24 h内保持在20%的高鲜度范围内。通过相关性分析发现:糖原含量和乳酸含量呈显著正相关(P<0.05);K值与HK活力呈显著负相关(P<0.05),与白度呈极显著正相关(P<0.01);LDH活力与CK活力、剪切力呈显著正相关,与白度呈显著负相关(P<0.05);加压失水率与蒸煮损失率呈显著正相关(P<0.05)。宰后鮰鱼在预冷24 h内更有利于其在加工过程中的品质控制。
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草莓干燥过程中酯类香气化合物及相关酶活性的变化
《食品科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究草莓片干燥过程中酯类香气化合物的变化,采用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术,对干燥过程中草莓酯类化合物进行分析,并且考察干燥过程中与酯类化合物有关酶活性。结果表明,草莓在干燥过程中,新生成了己酸乙酯、乙酸辛酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等酯类化合物,己酸甲酯、乙酸己酯、乙酸辛酯等含量增加,同时也有部分酯类化合物损失;主成分分析显示,干燥15 h的草莓片酯类香气化合物综合得分最高;相关性分析显示,乙醇脱氢酶与某酸乙酯以及乙酸辛酯、(S)-3-羟基丁酸甲酯等酯类香气化合物呈显著正相关;醇酰基转移酶与乙酸某酯、己酸甲酯和辛酸乙酯等呈显著正相关;脂氧合酶与乙酸辛酯、乙酸己酯、己酸甲酯、丁酸乙酯、癸酸乙酯、丁位辛内酯呈显著正相关。
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自由基氧化对猪肌球蛋白-醛类化合物吸附特性的影响
《食品科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用FeCl3/抗坏血酸/H2O2羟自由基氧化体系模拟猪肌球蛋白氧化,研究不同H2O2浓度对肌球蛋白巯基总量、活性巯基、二级结构和表面疏水性的影响及与4种典型醛类风味物质间的相互作用。结果表明:H2O2浓度对蛋白质构象有显著影响,随着H2O2浓度逐渐增加,活性巯基含量显著下降(P<0.05),表面疏水性显著增加(P<0.05)。当H2O2浓度在0～5 mmol/L之间时,巯基总量、α-螺旋相对含量显著下降(P<0.05),蛋白质吸附能力显著增强(P<0.05);当H2O2浓度在5～10 mmol/L之间时,α-螺旋相对含量显著上升(P<0.05),蛋白质吸附能力显著减弱(P<0.05);当H2O2浓度在10～20 mmol/L之间时,蛋白质吸附能力显著增强(P<0.05)。肌球蛋白与醛类化合物间的作用力主要为氢键和疏水相互作用,氢键和(或)疏水相互作用越强,蛋白质对醛类化合物吸附能力越强。
关键词： 自由基氧化 H2O2 肌球蛋白 蛋白质构象 风味吸附能力
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马铃薯膳食纤维物化特性分析及其对马铃薯热干面品质的影响
《食品科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：以马铃薯为原料,对膳食纤维进行提取制备,考察马铃薯膳食纤维的物化特性,并测定不同马铃薯膳食纤维添加量对马铃薯热干面品质的影响。结果表明,马铃薯膳食纤维中不溶性膳食纤维占48.74%;马铃薯膳食纤维的持水性为11.23 g/g,持油性为1.76 g/g,吸水膨胀性为6.65 mL/g,葡萄糖吸附能力为0.87 mmol/g,胆固醇吸附能力为2.04 mg/g;膳食纤维在一定程度上改善了马铃薯热干面的品质:随着膳食纤维添加量的增加,热干面的吸水率、蒸煮损失率呈不规律变化趋势;其剪切力及拉伸力整体上呈逐渐减小的变化趋势;膳食纤维能延缓面条中淀粉的分解,且增加面条中蛋白质的消化率。综上所述,膳食纤维的建议添加量为5%～12%。
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自动化加工生产线改善机采绿茶理化品质研究
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：以茶树机采鲜叶为原料,选配、改装和组建了茶叶加工自动化生产线,并跟踪加工工序中茶坯理化成分的动态变化,以同一原料所制的传统炒青工艺为对照,比较新设备和新工艺对机采卷曲形绿茶色泽和品质成分的影响。结果发现:新的生产线在杀青、二青、做形和提香等关键工序中,集成应用了电磁加热耦合热风、热管余热回收和流化床干燥技术,提高了茶叶的滋味和色泽品质,所制卷曲形绿茶的感官得分比传统炒青绿茶高2分,酚氨比相对较低(P<0.05),干茶的色相值、茶汤、叶底的亮度和色相值相对更好(P<0.01);相比传统单机加工设备,该生产线可日均生产绿茶1 750 kg,产能提高了37.5%,能耗成本为4.6～4.8元/kg干茶;热效率提高100%,用工成本减少50%。机采卷曲形绿茶自动化生产线扩大了茶叶加工产能,减轻了劳动强度,提高了卷曲形绿茶品质,为实际生产提供了指导。
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磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子的制备及其对孔雀石绿的光催化降解（英文）
《发光学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用化学共沉淀法制备了磁性壳聚糖,然后以制得磁性壳聚糖纳米粒子为基体,利用层层自组装原理,在磁性壳聚糖表面原位生长ZnS∶Fe纳米晶,制备得到磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子。采用XRD和VSM对其进行表征,结果表明,制备得到的磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子具有超顺磁性能,室温下饱和磁化强度为15.88 A·m~2·kg~(-1)。以孔雀石绿为模型污染物,采用UV-Vis手段研究磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子的光催化降解性能。实验结果表明,向初始浓度为10 mg/L孔雀石绿溶液中加入100 mg/L磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子,60 min时孔雀石绿的去除率为95.3%,重复使用5次后,降解率略有降低(从95.3%降低到80.8%),其反应过程符合假一级动力学的假设。因此,磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子可以光催化降解孔雀石绿。
关键词： 磁性壳聚糖 ZnS∶Fe 量子点 孔雀石绿 光催化降解
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