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[硕士论文] 沙梦梦
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:盐酸克伦特罗(clenbuterol hydrochloride,CL)又名瘦肉精,作为一种动物饲料添加剂常用于提高牲畜的瘦肉率,人食用含有过量CL的肉制品,会出现头昏、肌肉抽动、神经过敏等一系列症状,严重可致死亡。目前国内外检测动物性源食品中CL含量的方法主要有精密仪器定量分析和现场快速检测两大类。其中精密设备定量分析方法费用高昂、检测时间长,对操作人员有较高技术要求,难以进行快速、实时、大批量检测。现场快速检测方法中的试纸条法虽然具有成本低廉、检测时间短的优点,但是该方法检出限低,灵敏度不高,需要上述精密仪器定量分析方法的进一步确证。本文将从实验研究的角度出发,将微流控技术、酶联免疫吸附技术(enzyme-linked immunosorbent asssy,ELISA)和床边诊断技术(Point of care test,POCT)相结合,将传统的ELISA试剂盒方法转移至微流控芯片中,建立一种新的便于大批量现场筛查的CL残留的快速检测技术。具体内容包括:
  1)基于ELISA间接竞争法,对微流控芯片的进样、流道、反应池、废液池等结构进行了分析和设计;从稳定性、加工性能、性价比等角度微流控芯片的材料进行了选择,分析了微流控芯片的加工方法;对各种驱动方法比较后确定了稳定性高、驱动能力强的微泵阀系统作为流体驱动的方案;为了减少蠕动泵脉动造成的进样误差,本文设计了一种通过时间控制法来准确控制进样量的方法,使定量控制性能得到了大大提高。
  2)搭建了微泵阀驱动的微流控芯片CL检测硬件平台,首先对微泵阀的选型进行了调研,设计了四泵阀驱动结构,对流体的驱动性能进行了实验测试;搭建了恒温系统,建立了可控的恒温环境;设计制作了便携式光学检测装置,获得灵敏度高、响应速度快的吸光度分析。
  3)进行了微流控免疫分析技术的生物学验证实验研究,考察了CL抗原包被、试剂消耗量、试剂反应和显色时间、洗涤的次数、最低检出限等参数之间的关系,绘制出CL标准曲线。对微泵阀进行洗涤测试,得到了最低检出限,并对加标回收率进行了测试,对反应时间进行了测试,分别进行了稳定性实验和重复性实验。结果表明,微流控便携式免疫分析系统检测CL的最适包被质量浓度为0.25μg/mL;最低检出限为0.025ng/mL;抗原抗体反应的最适时间为16min,显色反应的时间为8min,仅为传统时间的二分之一;标准曲线呈S形,标准品检测范围为0.10~8.10ng/mL;检测设备体积小便于携带,是传统设备的四分之一。
[硕士论文] 王彬
农业电气化及自动化 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:随着人们生活质量逐渐提升,对鸡蛋的品种及产地等方面要求也不断提高,更多的人越来越倾向于“土鸡蛋”、“有机蛋”等鸡蛋品种。由于这类鸡蛋价格高,在利益的驱使下,不法商人使用饲料鸡蛋充当,不仅损害了消费者利益,也破坏了市场的公平,并且市场中乱标鸡蛋产地的现象严重,不仅影响市场的健康发展,也不利于中国名优鸡蛋品牌的保护。因而,市场迫切需要一种精确快速的鸡蛋品种及产地检测方法。
  本研究以不同品种及产地的鸡蛋为对象,利用电子鼻技术和可见-近红外技术,获取鸡蛋挥发性物质响应数据和可见-近红外光谱数据,探究不同品种及产地鸡蛋电子鼻数据和光谱数据的差异,建立基于电子鼻及可见-近红外光谱的鸡蛋品种及产地鉴别模型,并设计开发了鸡蛋品种及产地检测软件。研究内容和结论如下:
  (1)研究不同鸡蛋的气味物质差异,并建立基于电子鼻的气味鉴别模型。通过FOX4000电子鼻系统和气质联用(GC-MS)技术对来自不同产地的鸡蛋检测挥发性物质,获取不同品种及产地鸡蛋的挥发性物质数据,通过数据雷达图分析,发现不同品种及产地鸡蛋的挥发性物质成分存在差异。利用SPSS对电子鼻数据进行显著性分析,除4个传感器呈现无显著差异以外,其他14个传感器均呈现显著差异。分别利用偏最小二乘判别(PLS-DA)和K最邻近算法(KNN)建立鸡蛋品种及产地的气味鉴别模型。基于显著差异特征建立的PLS-DA建模效果最优,其中品种和产地的训练集、预测集识别准确率均为100%,训练集交叉验证准确率分别为98.36%、97.65%。
  (2)研究不同品种鸡蛋的光谱特性,建立鸡蛋品种的可见-近红外光谱鉴别模型。搭建光谱信息采集平台,采集不同品种鸡蛋(武汉洋鸡蛋、武汉土鸡蛋、孝感洋鸡蛋和孝感土鸡蛋)光谱信息。对原始光谱数据进行标准正态变换(SNV)消除噪音、基线漂移影响,并利用竞争性自适应重加权(CARS)挑选35个特征波长,再运用主成分分析(PCA)对特征波长数据进行降维,选择累计贡献率达到97.22%的前2个主成分信息。利用增强回归树(BRT)算法建立鸡蛋品种鉴别模型,模型训练集和预测集判别正确率分别为98.33%、97.00%,训练集交叉验证正确率为96.54%。
  (3)研究不同产地鸡蛋的光谱特性,建立鸡蛋产地的光谱鉴别模型。采集4个不同地区(武汉、孝感、恩施和黄石)的鸡蛋光谱信息,利用直接正交信号校正(dosc)对原始光谱数据进行预处理,并利用t分布式随机邻域嵌入(t-SNE)对预处理后数据进行降维,选择前4维的信息作为特征信息。运用随机森林算法(RF)建立鸡蛋产地鉴别模型,模型的训练集和预测集鉴别正确率为100%、97.78%,训练集交叉验证准确率为93.50%,袋外数据误差率为0.03。
  (4)开发鸡蛋品种及产地检测软件。在鸡蛋品种及产地鉴别模型的基础上,综合运用Java和Matlab混合编程的思想,完成软件设计。利用Matlab软件编写预处理、降维、建模方法,运用deploytool发布工具对函数以Java语言形式进行封装发布。其次,利用Eclipse工具进行Java编程,导入先前发布的函数jar包。最终,通过调用函数实现对光谱数据处理,利用数据库系统管理数据,完成对鸡蛋品种及产地的快速鉴别。该检测软件稳定性高,处理1个样本30ms即出结果。
[硕士论文] 郑伟
农业电气化与自动化 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:家禽净膛自动化加工,是实现禽肉生产规模化、高效化及产业化的关键。目前,在家禽屠宰加工领域,采用扒取式、挖取式和夹取式净膛机械手取内脏的方式应用广泛。但这几种取内脏方式主要是利用特定的机械结构之间的相互配合形成固定的运动轨迹来执行机械手的净膛动作,对控制部件的结构设计和尺寸精度要求较高,很难保证各机械结构之间的协调性,而且也不能根据机械手手指与内脏之间的接触力大小实时调节手指的力度,导致内脏的破损很大,严重的影响了内脏的存储时间和经济价值。
  针对国内净膛机械手机械结构复杂,自动化程度较低、对内脏破损较大等问题,本文利用现代计算机技术和传感器技术,设计了一套基于触觉感知的夹取式机械手的净膛系统。该净膛系统由机械结构,触觉系统和控制系统三大部分组成。
  机械结构部分主要包括试验台、家禽固定装置、机械手的末端执行器和机械臂。利用SolidWorks软件对机械部分建模,确定了系统机械部分的结构和尺寸并加工出实物。净膛作业由机械手完成,家禽固定装置用于固定家禽,试验台用于放置机械手、控制柜及计算机等。
  机械手的触觉系统包括硬件系统和软件系统。选择了压阻式薄膜传感器作为触觉系统的感知部件,利用压阻转换模块将传感器输出的电阻信号转换为STM32能识别的电压信号,完成了压力采集电路的搭建。基于KEIL开发环境,编写了ADC压力采集程序。
  机械手的控制系统包含硬件和软件两部分。该系统由步进电机驱动器、降压模块、电源及高速稳压隔离器组成,建立了控制系统的硬件平台。基于Qt软件设计了上位机的人机交互控制界面,包括手动和自动两种控制模式,利用KEIL开发了机械手控制程序,完成了控制系统软件设计。
  为了验证系统的可靠性,进行了系统测试研究。通过家禽内脏压力阈值实验得到了控制末端执行器机械手指张开的压力阂值为7.7N,通过机械手的净膛试验得到了机械手的净膛率为87.4%。
[硕士论文] 王玉娇
果树学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:本研究以10种坚果和干果(253份)为研究对象,以超高效液相色谱-串联质谱为基础,对样品中16种真菌毒素进行了检测分析及风险评估研究。样品采集自我国24个省份,分布在4个气候区(CZs),包括干旱区(CZ-A)、半干旱区(CZ-S)、半干旱干湿润区(CZ-SS)和湿润区(CZ-H),16种真菌毒素包括4种黄曲霉毒素(AFB1、AFB2、AFG1和AFG2)、7种单端孢霉烯族毒素(ENA、ENA1、ENB、ENB1、BEA、T-2毒素和ZEA)、3种链格孢霉属毒素(AOH、AME和TEN)和2种赭曲霉素(OTA和OTB)。本研究全面系统地了解了我国坚果和干果中常见真菌毒素的污染情况和膳食暴露风险状况,首次对坚果和干果中恩镰孢菌素和白僵菌素的污染和膳食暴露风险进行了分析,为坚果和干果的安全生产、安全监管和安全消费提供了数据支撑和参考借鉴,主要结果如下
  1.优化建立适用于多种复杂基质的多种真菌毒素同时检测方法
  通过对比4种提取剂的提取效果、选择和优化净化剂用量及液相梯度洗脱条件,优化建立的检测方法检出限在0.02~1.00μg L-1之间,线性范围(1~200μg L-1)内线性相关系数r2>0.9981,低、中、高三个添加水平的平均加标回收率为70.48%~118.48%,相对标准偏差(RSD)在0.28%~11.85%之间。该方法经济快速,简单高效,能够满足不同种类基质多种真菌毒素同时检测要求。
  2.真菌毒素检出和共检出对比分析
  124份样品检出结果呈阳性,16种真菌毒素均被检出。AFs、TCs和ATs分别在除松子、葡萄干和桂圆干以外的9种样品中有检出,66份阳性样品同时含有2~8种真菌毒素,1份样品含有8种真菌毒素,分别是AFB1、AFB2、ENB、ENB1、TEN、AOH、AME和OTB。4类真毒素中,TCs检出频率最高(24.1%),污染水平为<LOQ~473.16μg kg-1。两份污染AFB1的样品含量超出国家和欧盟限量标准。由四个CZs采集的样品中AFB1,AFG1,AOH,AME和ENNs检出污染水平具有显著差异,其中CZ-SS的样品中ENNs的污染水平显著高于其他三个气候区,四个CAs样品真菌毒素共检出频次也具有显著差异,CZ-SS的样品真菌毒素共检出频次(26/66)显著高于CZ-A(14/66)、CZ-S(9/66)和CZ-H(17/66)。
  3.真菌毒素膳食摄入及风险对比分析:
  通过确定性评估方法计算的每日摄入量估计值(EDI)结果与其他国家地区的真菌毒素摄入量相对比,我国居民坚果和干果真菌毒素摄入量普遍较低。进一步风险确证结果表明,我国居民坚果和干果中单种TCs,ATs和OTA真菌毒素膳食摄入量和多种真菌毒素(TCs,ATs)累积摄入量均很低,不会对居民健康产生不良影响;我国居民坚果和干果中单种AFs真菌毒素摄入和四种AFs真菌毒素总摄入呈现较低健康风险,但风险可以接受且低于其他国家地区的风险水平。
[博士论文] 王宁
食品科学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:鸡蛋低密度脂蛋白(LDL)是球形颗粒,核心部分由三酰甘油酯和胆固醇组成,中性脂质核心周围有一层单层磷脂膜,蛋白质镶嵌在单层膜上。LDL是蛋黄重要组成部分,约占蛋黄干重2/3,具有重要加工特性和营养价值。本课题从对LDL提取优化、结构分析、脂质和脂肪酸组成分析及其对血脂代谢影响几个方面进行研究,主要研究结果如下:
  研究建立了一种利用聚乙二醇(PEG)高效分离提取低氧化程度鸡蛋LDL的方法。浆质pH6.00和5%PEG4000为优化提取条件,干物质含油率和蛋白质提取率分别高达68.14g/100g干物质和69.91%,含油率显著高于硫酸铵沉淀法(p<0.05),PEG沉淀法得到的目标物氧化程度低于硫酸铵沉淀法;实现了高效提取低氧化程度的鸡卵黄LDL的实验目的。
  分析了两种提取方法得到LDL样品的粒径大小及分布,结果表明两种LDL样品拥有相似粒径大小(15-40nm)、形状及分布情况,但是硫酸铵沉淀法提取得到LDL(ASP-LDL)样品较同浓度PEG沉淀法提取得到LDL(PEG-LDL)更易聚集。结构分析表明两种LDL样品拥有相似的表面二级结构,且与浆质样品存在一定程度差异:LDL的酰胺Ⅰ带与浆质二级结构差异较大。FTIR和拉曼光谱分析手段证明LDL样品中存在CH2对称性和非对称性伸缩振动、脱辅基蛋白肽键中C=O振动(特征峰)、脂链中P=O伸缩振动、胆碱不对称振动及C=C伸缩振动。研究表明两种提取方法得到LDL具有相似结构特性,但是PEG-LDL具有更好溶解特性。
  采用HPLC/MS/MS在正负两种离子模式条件下鉴定蛋黄及LDL样品脂质组成,在两种样品中均检测到387种脂质,包括24个子类。LDL中磷脂含量低于蛋黄,但是三酰甘油酯(TG)和胆固醇酯(CE)含量略高于蛋黄,说明蛋黄中TG和CE主要富集于LDL颗粒。对脂质的脂肪酸组成进行分析,结果表明两种油脂样品的主要脂肪酸为C16∶0、C18∶0、C18∶1和C18∶2。
  采取两种方法提取LDL中的油脂,结果表明这两种方法互相补足。ASP-LDL和PGE-LDL的脂肪酸含量差异显著,PEG-LDL中饱和脂肪酸含量较低,单不饱和脂肪酸含量较高,具有较高营养价值。LDL-总脂中主要脂肪酸为C16∶0、C18∶0、C18∶1和C18∶2,中性脂中主要脂肪酸为C16∶0和C18∶1,磷脂中主要脂肪酸为C16∶0、C18∶0、C18∶1和C18∶2,该结果印证了前期脂质组学结果。
  研究普通饮食模式(CD)和高脂饮食模式(HFD)条件下灌胃LDL对小鼠生长发育及生理生化指标的影响,结果表明,两种饮食模式下灌胃LDL均可显著提高小鼠体重增长率,HFD-LDL可显著提高小鼠体脂率,腹腔解剖和组织HE切片均显示100d-HFD-LDL组小鼠有肝脏病变的趋势;口服葡萄糖耐量测试和胰岛素耐量测试结果表明所有小鼠均未生成糖尿病,但是高脂饮食更易引起葡萄糖耐受能力降低和产生胰岛素抵抗。血清三酰甘油酯检测结果表明-CD饲喂较HFD饲喂更易引起血清三酰甘油酯积累。研究证明普通饮食模式条件下短期灌胃LDL对小鼠血清脂肪酸具有改善作用,可促进肝脏内脂质流出,长期灌胃LDL则会引起肝脏内脂质堆积,CD-LDL可显著提高低密度脂蛋白胆固醇水平,HFD-LDL可显著降低血清低密度脂蛋白胆固醇水平。
  进一步研究LDL对小鼠血脂代谢的影响,结果表明,LDL可显著下调小鼠肝脏脂肪酸合成酶基因(Fasn)的表达水平,进而降低小鼠体内脂质生成速度。长期灌胃LDL可显著下调小鼠肝脏微粒体甘油三酯转运蛋白(MTP)表达水平,引起肝脏脂质累积,产生肝脏病变,显著降低粪便总脂肪酸浓度。LDL可改善小鼠血清和100d肝脏内脂肪酸组成,提高n-3多不饱和脂肪酸含量。
[硕士论文] 李志航
食品加工与安全 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:本研究以不同链支比的大米为模型材料,通过碱法提取大米淀粉,采用高效阴离子交换色谱、凝胶渗透色谱、小角X-射线散射仪、X-射线衍射仪、13C核磁共振仪、扫描电镜等手段研究淀粉多层次结构,并采用流变仪、差示扫描量热仪和快速粘度仪等技术手段以及其他物理化学方法研究大米淀粉的流变特性、热特性及消化特性等功能特性。并在此基础上,以米饭和米粉为例,采用一阶酶动力学方程对米饭和米粉的消化曲线进行拟合,通过LOS(Logarithm of Slope)处理对消化速率进行拟合,采用质构仪表征米饭和米粉的质构特征,揭示典型米制品的消化和质构性能的物质基础,研究结果如下:
  (1)在分子结构水平,支链淀粉的链长分布曲线呈现典型双峰分布,而直链淀粉链长分布较宽,不同品种的支链淀粉链长分布有所不同。在聚集态结构水平,随着直链淀粉含量的增加,大米淀粉的相对结晶度有减少趋势,散射强度下降,淀粉中单和双螺旋比例降低,无定形区比例上升;在颗粒结构水平,大米淀粉的颗粒尺寸为2-7μm,呈多面体和不规则形状;
  (2)淀粉物理化学性质与淀粉的多尺度结构关系,通过皮尔森和斯皮尔曼相关性分析可知,大米淀粉膨胀力与直链淀粉含量(AC)、短链直链淀粉含量(AM1)、中链直链淀粉含量(AM2)呈负相关关系。溶解度与AM1呈正相关关系。峰值粘度和回生值与AC、AM1、AM2及长链直链淀粉含量(AM3)呈正相关性;低谷粘度和最终粘度与AC、AM1和AM2呈正相关性;崩解值与直链淀粉含量、AM1、AM2、XAP1和XAP2呈负相关性;初始及峰值糊化温度To、Tp与f'b1呈正相关性,与fb2呈负相关;焓值ΔH与HAP2呈负相关性;
  (3)米饭质构和消化特性与米饭组分关系结果表明,米饭硬度与AC和AM2呈正相关性;咀嚼性与直链淀粉含量、AM1、AM2及XAP2呈正相关关系,与HAP2/AP1呈负相关关系。回复性与AC及中长链直链淀粉含量呈正相关关系,与HAP2/AP1及fb2呈负相关关系。胶着性与AC、AM1、AM2及AM3呈正相关关系。淀粉的最终消化率与AC、AM1及AM2呈负相关性;消化速率与大米淀粉分支度呈正相关性。蛋白质含量不会影响大米淀粉的消化;
  (4)不同的加工过程及处理方法对米制品(米粉)的消化性能有较为显著的影响。大米淀粉的消化率较高,消化速率较快。米粉及老化米粉,其组织结构较为致密,因而消化速率比淀粉和大米粉低。米粉经过老化处理后,其消化率有降低趋势。AC越高,大米制品(米粉)的消化率越低。蛋白质和脂肪能降低大米淀粉的消化率,但对消化速率无显著影响。AC较高的米粉,其硬度较大,弹性较好。
[硕士论文] 秦炎炎
农业电气化与自动化 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:鸡蛋是我国人民日常生活中的常用食品之一,深受大家的喜爱。鸡蛋在运输、储存以及初加工的过程中容易产生裂纹,微生物可以通过鸡蛋表面的裂纹侵入鸡蛋内部,导致鸡蛋变质,既危害消费者的身体健康也影响企业的信誉,因此裂纹检测是鸡蛋初加工中必要一环。现今,我国大多数中小型蛋品企业依旧使用传统的人工方式进行裂纹检测,检测方法效率低,易受到工作人员的主观影响,大型企业裂纹检测技术全部从国外引进,技术成本相当高,严重制约了企业的竞争力。因此研究鸡蛋裂纹在线检测系统具有重要的经济意义和社会意义。
  本文在深入了解鸡蛋裂纹检测技术的国内外研究现状基础上,明确以声学特性为检测手段,利用数字信号处理技术和计算机控制技术,对鸡蛋裂纹在线检测系统做了一定的研究与试验,论文的主要研究内容和结果如下:
  1.分析了敲击鸡蛋产生声音信号的特征并建立了判别模型。通过鸡蛋敲击试验,采集敲击鸡蛋产生的声音,对声音进行频谱分析,最后将声音信号的总能量(E)、最大频率分量(A)、最大频率分量的频率(f)和信号频谱图的质心在频率轴的分量(Cx)作为特征参数建立贝叶斯判别模型,并对判别模型进行了验证。
  2.研究了鸡蛋裂纹在线检测装置的机械结构,着重对检测装置的自动敲击部分进行研究,最后得出结论:检测装置可以实现在不同的运行速度下自动对鸡蛋进行多点敲击,并经过试验验证自动敲击装置的敲击力不会对正常蛋造成损伤,可以达到对鸡蛋全表面检测的目的。
  3.设计了鸡蛋裂纹检测系统的硬件和软件部分。设计了以FPGA和DSP为下位机,PC为上位机的裂纹在线检测系统,通过声音传感器采集敲击鸡蛋表面产生的声音信号,信号经过放大、滤波和模数转换后,由FPGA实现数字信号的采集和缓存,DSP读取FPGA缓存中的数据,数据经IIR滤波器滤波、快速傅里叶运算以及贝叶斯判别模型判断后,最终将结果显示在PC机上。结果表明,鸡蛋裂纹在线检测系统的下位机可以采集声音信号,并对信号分析判别,并将结果传递给上位机,上位机显示最终结果供工作人员查看。
  4.在样机上进行了鸡蛋裂纹在线检测的试验,试验结果表明,单个鸡蛋检测的时间为1.48s。正常蛋准确率为92.50%,小裂纹蛋检测准确率为72.46%,大裂纹蛋检测准确率为92.79%,裂纹蛋的准确率为85.00%。
[博士论文] 普蕊
农产品加工及贮藏工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:咸鸭蛋加工方法比较简单,保质期比较长,具有油露松沙的特点,风味比较特殊,深受中国和东南亚许多国家与地区居民的喜爱。本研究结合中国与印度尼西亚咸鸭蛋的加工方法,在腌制过程中添加几种天然抗氧化香辛料,不仅使咸蛋具有更好的保鲜效果,而且提高产品的品质,还能改善产品的风味。主要研究了大蒜油、高良姜提取物、丁香提取液、迷迭香提取物对咸鸭蛋品质特性、挥发性风味物质、脂质氧化和脂肪酸组成等的影响。根据研究结果,还对添加丁香提取液腌制的咸鸭蛋进行了脂质组学的分析。主要研究结论如下:
  研究了大蒜精油对加工过程中咸蛋物理性质(含水量、含盐量、蛋黄油渗出量)的影响以及对蛋壳和蛋壳膜的微观结构、蛋黄脂肪酸组成和脂质氧化的影响。结果显示,同对照组相比,添加0.10%和0.50%(v/v)的大蒜精油,对咸蛋的物理特性和微观结构有显著的影响。在盐析期间,添加大蒜油的蛋黄的TBARS值低于对照组(P<0.05)。此外,在脂质氧化过程中,咸蛋黄中的GLA、DPA、DHA、ARA和亚油酸等必需脂肪酸含量和对照组相比也具有显著差异。同时,经大蒜精油加工后的蛋壳膜更加疏松,这有利于油脂从蛋清渗透到蛋黄,使得蛋黄在腌制过程中结合更加紧密,有利于油露松沙质感的形成。
  研究了高良姜提取物对咸蛋物理性质(含水量、含盐量、蛋黄油渗出量)、风味成分、脂质氧化与抗氧化能力的影响。高良姜提取物是一种天然抗氧化剂,将咸蛋分为三组:含0.10%和0.50%(w/v)高良姜提取物的咸蛋组和不含高良姜提取物的咸蛋对照组。结果表明,与对照组相比,高良姜提取物在熟化期间能显著降低脂质氧化的水平。同时,高良姜提取物的浓度和腌制时间对脂肪酸组成也有显著影响。在28天的腌制过程中,添加0.50%(w/v)高良姜提取物的咸蛋抗氧化活性显著高于对照组(P<0.05)。此外,电子鼻的分析表明,高良姜提取物可以使咸蛋在熟化过程中产生独特的风味。
  研究了咸蛋腌制过程中添加迷迭香和丁香提取物对咸蛋脂肪酸组成、脂质氧化(TBARS、共轭二烯和对茴香胺值)、抗氧化能力(自由基清除能力和还原能力)和挥发性成分的影响。结果表明,同对照组相比,添加迷迭香和丁香提取物可以显著降低TBARS和茴香胺值,在熟化期间可降低共轭二烯的含量;同时,对咸蛋黄脂肪酸组成也具有显著影响。添加迷迭香提取物的咸蛋组,主要脂肪酸为棕榈酸,其次是(C18∶2ω-6)和花生四烯酸。腌制14天后,添加丁香提取物的咸蛋组主要脂肪酸为油酸,其次是棕榈酸和花生四烯酸;该组PUFA/SFA比值显著高于对照组(P<0.05),ω∶6/ω∶3比值显著低于对照组(P<0.05)。SPMEGC-MS结果显示,在添加0.10%和0.50%(w/v)迷迭香提取物的咸蛋中分别检测到了22种和25种挥发物;在添加有0.1%和0.50%(w/v)丁香提取物的咸蛋中分别检测到了46和37种挥发物,特别是还检测到了丁香酚化合物。丁香酚是丁香的主要生物活性成分,具有极高的抗氧化能力,电子鼻结果也显示,丁香提取物是引起咸蛋风味变化的主要物质。
  根据上述研究结果,将丁香提取物腌制咸蛋的咸蛋黄进行脂质组学的分析,并同未添加组进行比较,分别在正、负离子模式下利用UPLC-QE-MS/MS鉴定了两种蛋黄的脂质成分。在对照组和丁香提取物组中共检测到315种脂类。正离子模式下,样品中甘油脂质的10个亚类差异显著(P<0.05)。其中种类最多的是TG和Cer,其次是CerG1、LPE、DG和GM3。丁香提取物蛋黄组中的LPE、TG、DG、Cer、CerG1、GM3含量均显著高于对照组(P<0.05)。负离子模式下,35个亚类的脂质含量差异显著(P<0.05),包括甘油磷脂,鞘糖脂和中性鞘糖脂。脂质种类最多的是PE,其次是PC、LPC和GM3。0.50%(w/v)丁香提取物蛋黄组中的PC、LPC、PE和GM3含量均显著高于对照组(P<0.05),其中PC和PE是蛋黄中甘油磷脂的主要成分。此外,这些天然香料在印度尼西亚广泛销售,并被认为可以安全食用,因此这项研究将为改善咸鸭蛋产品铺平道路,特别是在印度尼西亚。
[博士论文] 熊文飞
农产品加工及贮藏工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:蛋白质、多糖单一组分的结构、加工特性、营养功能特性的研究相对已经比较丰富,基于组分间相互作用的基础研究,从而提升单一组分的功能特性、甚至发掘新的功能特性,是当前新食品配料开发具有巨大前景的一个重要方向。理解蛋白质和多糖之间的相互作用行为,深入挖掘其复合凝聚物的功能特性,构建具有特定结构和功能的复合配料,不仅对解决天然食品配料选择范围窄、升级食品加工工艺流程和新产品的设计与开发具有重要的应用意义,也符合食品产业绿色、健康、可持续的发展方向。基于此,本文以在食品工业中来源丰富卵白蛋白(OVA)和羧甲基纤维素(CMC)两种配料为材料,探究两者的复合凝聚行为,及其微纳尺度自组装复合凝聚物在稳定高油相乳液和生物活性物质保护与递送方面应用潜力;继而考察静电复合对OVA热诱导凝胶化行为的影响,OVA/CMC静电复合物热致凝胶的强度、微观结构和持水性之间的关联性及调控策略;以发现优化二者复合凝聚物的优势特性或新特性,为二者复合衍生为新型食品配料奠定基础。主要研究结果如下:
  1.通过采用浊度跟踪、等温滴定量热仪和动态旋转流变仪等手段揭示了OVA与CMC之间的复合凝聚行为。结果表明,OVA和CMC可以通过由焓驱动的静电相互作用随pH的变化自发形成复合物或凝聚物。离子强度对OVA/CMC复合凝聚的影响表现出多重效应。当CNaCl=20mM时,OVA与CMC之间的结合显示出最高的化学计量比、结合常数、焓变和弹性模量。当CNaCl≥200mM时,OVA和CMC的复合从吸热变为放热,暗示从焓驱动转变到熵驱动。此外,由于CMC1.2具有比CMC0.7更高的电荷密度,因此OVA和CMC1.2具有更强的结合能力和抗盐离子屏蔽性能,且凝聚物显示出更紧密的微观结构和更高的粘弹性模量。
  2.通过热处理(90℃,30min)OVA/CMC在pH4.4形成的可溶性静电复合物制备纳米颗粒(200-260nm)。结果显示,CMC的电荷密度对纳米颗粒的尺寸,结构和物理化学性质具有较大影响。OVA/CMC1.2(具有更高的电荷密度)纳米粒子比OVA/CMC0.7纳米粒子具有更小的尺寸,更紧密的结构,更高的表面绝对电势和疏水性。界面流变研究结果表明热处理后纳米粒子尺寸和表面净电位的增加对油-水界面的扩散,吸附和重排率有较大影响,导致界面吸附层的表面压力和粘弹性降低。OVA/CMC纳米颗粒对白藜芦醇的包埋效率和负载能力分别约为70%和35μg/mg。白藜芦醇主要通过氢键和疏水相互作用被包埋于纳米载体内,且以无定形状态存在。同时,OVA/CMC纳米颗粒可以显著增强白藜芦醇在紫外辐照下的稳定性和体外生物可给性(约80%)。这为同类活性物质的保护与递送提供了新选择。
  3.OVA与CMC在不同pH(3.0、3.5、4.0)形成的复合凝聚物特性研究表明,OVA/CMC复合凝聚物的蛋白质与多糖含量随着pH值的增加而降低,且微观网络结构由致密转向松散。同时,CMC1.2由于具有较高电荷密度,因此OVA/CMC1.2复合凝聚物展现出比OVA/CMC0.7更致密的微观网络结构和粘弹特性。此外,OVA与CMC在pH3.0和3.5较强的静电复合会导致其凝聚物表现出较差的油结合能力和高内相乳液稳定性,尤其OVA/CMC1.2复合凝聚物稳定的乳液体系。相反,在pH4.0时的适度静电相互作用使OVA/CMC复合凝聚物(2.5%,w/w)展现出极好的高内相乳液(油相80%)稳定能力,这为高油相食品体系的稳定化提供了新策略。
  4.静电复合会极大的抑制OVA热致凝胶化,且具有较高电荷密度的CMC1.2展现出比CMC0.7更强的抑制能力。流变分形分析表明,随着OVA-CMC比例由10∶1上升至40∶1,OVA/CMC0.7和OVA/CMC1.2热诱导凝胶的分形维数分别由1.83和1.75增加至2.17和2.08。另一方面,盐离子的电荷屏蔽效应能够增强OVA/CMC复合物的热致凝胶强度。然而,当盐离子(100mM)将多糖链上蛋白质分子完全解离时,多糖的表观粘度对OVA的热致凝胶化产生了较大影响。此时电荷密度较低的CMC0.7由于具有较大的表观粘度,因此展现出比CMC1.2更强抑制OVA热致凝胶化的能力。这种新型OVA/CMC静电复合物热致凝胶可为脂肪取代物的制备提供潜在方案。
  5.OVA/CMC静电复合物热致凝胶特性研究结果表明,其凝胶呈现出均匀致密结构和较好的持水性能,但杨氏模量却显著降低(P<0.05)。这与静电作用抑制了蛋白质在热诱导过程中的大面积聚集体的形成密切相关,且较高电荷密度的CMC1.2表现出更强的对凝胶结构和性能(凝胶强度和持水性)的干扰能力。利用盐离子对蛋白质和多糖电荷的屏蔽效应可改善凝胶的强度,但同时也增加了凝胶的粗糙度和微观结构孔径尺寸,导致OVA/CMC静电复合物热致凝胶的持水性显著降低。进一步研究发现,凝胶的有效渗透系数(k1)和水通量系数(k2)均与其结构孔径存在较显著的正相关性。这表明凝胶持水性的调节主要在于控制其微观结构孔径的大小。以上研究结果可为蛋白质基水凝胶或食品体系的品质调控提供新的参考。
[硕士论文] 吴雪
化学工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:邻苯二甲酸酯类物质(phthalate esters,PAEs)作为最常用的增塑剂,通常用于添加到塑料制品中,广泛应用于食品、医药的塑料包装行业。增塑剂在一定条件下会迁移至人体的唾液、汗液中,并对人体健康产生危害。本文的检测目标物属于对人体健康有严重危害的邻苯二甲酸酯类物质,对它在食用油中的净化、分析方法研究及应用具有重要的参考意义。
  本论文通过对比了凝胶渗透色谱和固相萃取两种净化方法,采用了全自动凝胶渗透色谱分离设备对食用油中的增塑剂进行净化和浓缩;通过填料的选择、流动相的配比、目标化合物的收集时间、样品量等参数进行优化,确定最佳凝胶色谱净化条件。流动相为环己烷:乙酸乙酯(1∶1),流速为3.5mL/min,GPC优化收集淋洗液时段为8-16min。在GC-MS检测方法上,通过对色谱柱的选择、进样口温度的优化,质谱条件的优化,确定了最佳分析条件,使得8种PAEs能够实现很好的分离。采用同位素稀释质谱法对8种PAEs在提取离子扫描(SIM)模式下进行定性定量分析,在0.5-200μg·g-1的浓度范围内,8种PAEs线性关系良好,相关系数(R2)均大于0.998,方法检测限(3S/N)在0.10-0.46μg·kg-1之间。定量限(10S/N)在0.35-1.35μg kg-1之间。通过该方法在食用油中添加3个浓度水平(1、5、20μg·kg-1)的八种PAEs得到的回收率在89.54-101.89%之间,相对标准偏差2.1-7.7%之间,满足实际分析需求。
  在建立的前处理和分析方法基础上,随机抽取了8种市售食用油样品,对其中的8种PAEs的含量进行测定,以验证方法是否满足实际分析需求。利用气相-氢火焰离子化检测仪器对添加到标准物质中的8种PAEs纯品进行了纯度测定,制备了239单位食用油中增塑剂标准物质,并对食用油中的8种PAEs进行定值。采用液相色谱质谱法(HPLC-MS/MS)进行了数值验证,两种方法数值结果RSD在0.71-3.56%。测定食用油中8种PAEs标准物质的均匀性、稳定性都达到要求,并探讨了定值结果的不确定度。
  本论文针对国内分析方法相对落后和标准物质缺失的局限性,对已有的检测方法进行改进,开发了一种较为快速、便捷的前处理方法,运用了可控性强、检出限低、准确度高的同位素稀释气相色谱-质谱法(GC-MS)检测食用油中邻苯二甲酸酯类物质,并应用于标准物质的制备和检测。
[硕士论文] 张超
食品科学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:有机锡农药(Organotin pesticides,OTP)是一种常见的有机金属类农药,作为杀菌剂和杀虫剂被广泛应用于农业生产中。目前有机锡农药的分析方法主要集中于气相色谱和液相色谱及其联用技术,其快速检测技术相对匮乏,无法满足农产品等复杂基质中有机锡农药的快速检测需求。分子印迹识别材料具有独特的抗干扰能力和高效甄别性能,是一种理想的传感识别元件,与纳米材料杂化组装可构建多种功能性传感器。本文采用电沉积法、自组装技术和静电纺丝技术,集成纳米材料高灵敏及可抛式丝网印刷电极的优良特性,设计合成了有机锡农药分子印迹特异性识别膜,研制了基于分子印迹技术和静电纺丝技术的电化学传感器,实现了农产品中有机锡农药的快速检测。主要内容和结论如下
  (1)以邻氨基硫代苯酚为功能单体,三环锡为模板分子,甲醇-TBAP为电解质溶液,在金电极表面通过分子自组装结合电化学聚合法构建了特异性识别三环锡的分子印迹敏感膜。通过电化学法、红外光谱、紫外光谱等技术研究了敏感膜的吸附规律及电化学行为,该传感器在0~800ng/mL线性范围内,对三环锡线性响应良好,检出限(LOD,S/N=3)为026ng/mL,在实际样品的评价中表现出优良的性能,满足了梨样品中三环锡农药残留的快速检测。
  (2)通过电化学沉积纳米金与间接电化学还原氧化石墨烯制备AuNPs/ERGO/SPCE功能化工作电极,以AuNPs/ERGO为敏感界面,采用电化学沉积法构筑了特异性识别三环锡农药的分子印迹丝网印刷传感器。通过SEM和电化学法等多种手段对传感膜的表面形貌,电化学行及识别机理进行了研究,优化了传感器检测条件,结果表明,对三环锡的线性响应范围为1~500ng/mL,检出限(LOD,S/N=3)为020ng/mL,通过纳米杂化技术有效提高了灵敏度。该传感器具有响应时间短、实用性强等优点。
  (3)以PVA静电纺丝纤维为载体材料,研究了纺丝纳米纤维与分子印迹纳米颗粒的杂化配比及电纺参数,通过静电纺丝技术制备了基于AuNPs/ERGO/SPCE膜界面的分子印迹电化学传感器,结果表明,该传感器对三唑锡农药在在0~800ng/mL范围内线性关系良好,其检出限(LOD,S/N=3)为017ng/mL,检测时间15min,三种浓度的添加回收率在760%~900%之间,相对标准偏差<160%,并实现了梨样品中三环锡的现场快速检测。
[博士论文] 张维清
农产品加工利用 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:首先,建立了一个快速、灵敏度高的乳制品脂肪酶活检测方法。在实验室的前期工作中,从原料奶中分离出了一株产耐热性脂肪酶的嗜冷菌,后经鉴定为荧光假单胞菌,并编号为B J-10(Pseudomonas fluorescensBJ-10)。在获得此菌的基础上,本文以其耐热性脂肪酶(lipBJ10)为研究目标,以大肠杆菌为表达宿主菌对其进行过表达。采用信号肽融合表达技术实现lipBJ10可溶性、功能性的表达,探究了不同分泌类型的信号肽对于lipBJ10周质分泌的影响,筛选出lipBJ10周质表达的最佳信号肽。优化了最适周质表达条件,建立了高效、可行的分离纯化策略,并研究了lipBJ10的酶学特性。
  本研究的主要结论如下:
  (1)建立了乳制品中脂肪酶高通量快速检测方法:即利用含柠檬酸钠的缓冲液澄清牛乳,除去乳脂肪的同时使难溶的酪蛋白胶束分散溶解,为分光光度法的应用制备出澄清的检样,以便于能够使用分光光度法直接检测脂肪酶活。在脂肪酶检测过程中,步骤少、简单、易于操作、所需样品和试剂少。该方法线的性相关性好、检测灵敏度高,能够应用于检测市售的不同液态奶制品脂肪酶活,如巴氏奶和UHT奶。
  (2)克隆出了lipBJ10的全长核酸序列,并经过同源比对确定其为脂肪酶超家族的第一大族I族脂肪酶,具体为I.3亚族。核酸和蛋白序列已经提交NCBI数据库,GenBank登录号为:KY939609。
  (3)通过对比,温度对过表达可溶性的lipBJ10的影响大于IPTG诱导浓度;在最适发酵温度20℃下,低IPTG诱导浓度有利于生成功能性lipBJ10。
  (4)融合表达能够有效的增强目标蛋白质的可溶性,提高lipBJ10的酶活性。当lipBJ10与DsbA融合表达时,周质酶活性达到最高的26541U/ml。经过综合分析,DsbA是最适融合表达lipBJ10的信号肽。
  (5)使用响应面法优化了lipBJ10的表达条件,构建了一个可靠、准确的模型,建立了三因素的回归拟合方程:Y(脂肪酶活/(U/ml))=27028+2419A-18.82B-583C-55.98AB-3142AC+219BC-53.58A2-608B2-3184C2,其中,A代表温度,B代表IPTG诱导浓度,C代表诱导时间。回归方程推测出的最佳过表达条件如下:诱导温度2278℃、IPTG诱导浓度016mM、诱导时间381小时。该模型预测出的理论最大周质脂肪酶活性为282.019U/ml。经过验证,优化出的表达条件可靠。
  (6)采用两步法,先亲和层析后凝胶过滤层析,成功的分离纯化出纯度很高的lipBJ10样品,为重组蛋白质的分离纯化提供了一个值得借鉴参考的方法和策略。
  (7)酶学性质研究表明lipBJ10是一种碱性脂肪酶,其最适pH值为8.6左右,最适温度为45℃。Ca2+能显著的提高lipBJ10的酶活性。EDTA能够降低lipBJ10的酶活性,可能与脂肪酶结构中Ca2+的被螯合有关。重金属离子能够显著的使lipBJ10丧失大部分酶活性。非离子型表面活性剂Triton X-100和阴离子表面活性剂SDS能够增强lipBJ10的酶活性。甲醇能够提高lipBJ10的酶活性,这一特性使lipBJ10具有应用于生产生物柴油的潜力。
[硕士论文] 原喆
食品加工与安全 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:油料油脂是人们膳食结构中不可缺少的重要组成部分,它为人体提供能量、必需脂肪酸等营养成分和维生素、多酚等功能成分,同时也是食品和饲料工业的重要基础原料,其品质和安全性对人类健康有着重要的影响。现有常用的油料油脂品质检测和质量保障方法,大部分都是基于大型仪器分析,样品检测周期较长且有损,并不能够满足当今中国分散模式下市场经济需求。因此,本文基于近红外光谱技术,结合化学计量学方法研究建立了对油料油脂品质检测和质量保障的快速无损检测技术。主要研究内容如下:
  1、研究建立了基于近红外光谱的食用植物油多元掺伪鉴别方法
  掺入两种以上的廉价油脂或直接掺入混合油脂是不法商贩规避现有检测技术的手段,因此本文结合单纯形线性规划理论开展了相关的多元掺伪研究。选取易被掺伪的亚麻籽油为例,通过在纯亚麻籽油中掺入其他低价油,利用正交校正的偏最小二乘判别分析(Orth-PLSDA)结合掺伪油的纯油近红外光谱信息选取了184个特征波长作为重要变量,建立了基于近红外光谱的单类偏最小二乘(OCPLS)多元目标掺伪鉴别模型。结果表明当掺伪量大于等于5%时,真实亚麻籽油的正确判别率达到100%,亚麻籽油掺伪鉴别的正确判别率高达9577%。该方法可以鉴别文中所用掺伪油脂任意比例的掺伪,为食用植物油多元掺伪鉴别提供了一种新的思路和技术支撑。
  2、研究建立了基于近红外光谱的油料种子中脂肪酸的预测模型
  以油菜籽为例,采集了510份油菜籽的近红外光谱,并对谱图进行一阶导数求导(1st Der)和标准正态变换(SNV)的数据预处理。通过竞争性自适应重加权采样(CARS)算法选出特征波长,结合偏最小二乘法(PLS)建立油菜籽中主要脂肪酸的预测模型。已报道过的研究中都是对脂肪酸相对含量直接进行预测模型的建立,但是相对含量并不符合郎伯比尔定律,因此本文提出了一种新的预处理校正方法用于提高模型预测的精度,建立了油酸、芥酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸等10种脂肪酸的预测模型,同时采用独立验证集来评价模型的预测能力,以上模型均具有良好的拟合精度和预测准确度(模型Q2均大于07933,相对预测误差小于13%)。与用脂肪酸相对含量直接建模结果进行对比,在经过本章的校正方法预测油菜籽中的脂肪酸含量相较于校正前直接预测结果无论是最大绝对误差还是模型的重复性和再现性评价上都有了显著的提高,最大绝对误差都降低了30%以上。
  3、研究建立了基于近红外光谱的油菜籽中维生素E总量的快速无损检测方法
  采集了243份油菜籽的近红外光谱,并采用高效液相色谱法(HPLC)对其维生素E总量进行定量分析。对采集到的近红外光谱进行二阶导数求导(2nd Der)和标准正态变换(SNV)的数据预处理。通过竞争性自适应重加权采样(CARS)算法选出209个特征波长,结合偏最小二乘法(PLS)建立油菜籽中维生素E总量的预测模型。本文结合近红外光谱技术通过筛选变量建立了油菜籽中维生素E总量的快速无损预测,模型拟合精度和准确度良好(模型Q2等于08599,平均预测误差为167mg/100g)。结果表明所建立的基于近红外光谱的油菜籽中维生素E总量预测模型已达到了国家标准中高效液相色谱法对结果再现性的要求。
[硕士论文] 郭亚龙
食品科学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:本研究以低温花生饼为原料,建立了生物酶法和HTPC(high-temperature pressure cooking)结合制备花生豆腐的新型加工工艺,研究了不同加工条件对花生豆腐质构和得率影响,对比了花生豆腐与市售大豆豆腐品质差异,分析了典型加工条件对蛋白质功能性质(热特性、粒径分布和流变特性)、蛋白质结构(SDS-PAGE、二级结构和三级结构)和豆腐微结构影响,开展了中试放大研究和产品开发,初步揭示了花生豆腐凝胶形成过程。具体结果如下
  1优化了花生豆腐制备工艺并进行了产品品质分析。生物处理后花生浆仍为液态,进一步施加HTPC处理后直接形成蛋白凝胶块,只需压制即可制备花生豆腐。确定最佳工艺参数为花生饼脂肪含量689%、料液比17、酶添加量075‰、酶处理时间2h、煮浆温度115℃(017MPa)、煮浆时间20min,所得花生豆腐的硬度、弹性和咀嚼性分别为2796g、097和14535g,得率为2252g/100g。花生豆腐保水率为8188%,优于大豆豆腐,蒸煮损失率为089%,与大豆豆腐相当。色泽分析表明,花生豆腐b值(838)显著小于市售大豆卤水(1656)和石膏(1586)豆腐(p<005),颜色亮白,具有色泽优势。
  2研究了典型加工条件对蛋白质功能特性影响。结果表明,花生蛋白中球蛋白和伴球蛋白组分的变性温度(Td)分别为11524℃和9504℃,吸热焓值(ΔH)分别为956J/g和110J/g,生物酶处理(075‰)后,这两种组分的Td值增加,分别达到11657℃和9585℃,球蛋白的ΔH值减小为859J/g,而伴球蛋白的ΔH值增加至152J/g。与此同时,蛋白分子间通过共价交联形成蛋白聚集体,具有更大的粒径分布和更高的表观黏度,HTPC处理(115℃,017MPa)可使花生蛋白完全变性,蛋白粒径分布更加均一、集中,但并未改变花生蛋白的流体类型,仍为假塑性非牛顿流体。
  3研究了典型加工条件对蛋白质结构和豆腐微结构影响。SDS-PAGE表明,生物处理后花生蛋白亚基交联形成分子量更大的聚集体(约75kDa、130kDa及130kDa以上),傅里叶红外光谱分析(FTIR)表明,花生蛋白主要以α-螺旋(452%)、β-折叠(334%)和β-转角(214%)形式存在,结构较为紧凑。生物酶(075‰)结合HTPC处理后,蛋白结构变得舒展,蛋白质三级结构分析表明,花生蛋白表面疏水性(H0)和总游离巯基含量(TFS)分别为8889和606μmol/g,酶处理(075%)后H0降至4748,而TFS增至718μmol/g。施加HTPC处理和压制后,H(3309)和TFS(208μmol/g)进一步显著降低(p<005),表明形成了疏水相互作用和二硫键,扫描电镜(SEM)结果表明,花生豆腐凝胶呈蜂窝状结构,酶处理(075‰)可使豆腐凝胶结构变得密实,网孔变小且分布均匀。
  4初步建立了商超规模花生豆腐中试放大工艺并开发出花生豆腐产品。中试放大工艺每批次处理花生饼4kg,生产花生豆腐约12kg。中试工艺制得豆腐得率为2847g/100g,保水性为8343%,蒸煮损失率为081%,硬度、弹性和咀嚼性分别为28404g、098和15837g,显著优于小试豆腐(p<005)。
[硕士论文] 王策
农产品加工及贮藏工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:本文研究了不同氧气含量气调包装对冷却猪肉贮藏品质与持水性的影响,为气调包装冷却猪肉贮藏品质及汁液流失控制提供理论依据。首先对冷却猪肉进行包装,设置了0%、20%、50%、80%4个O2浓度,添加20%CO2来抑制微生物生长,并用N2来调节平衡,并以空气包装样品作为对照。包装结束后,在4℃贮藏7天。贮藏结束后,测定其基本品质指标,确定不同氧气含量气调包装条件下肉品品质变化情况。随后测定肉样持水性及氧化指标,明确不同氧气含量气调包装对肉样持水力及蛋白氧化影响。最后收集不同包装组肉样的流失汁液进行蛋白组学实验,对流失汁液的全蛋白进行鉴定,同时分析不同处理组间的丰度差异蛋白,阐明不同氧气含量气调包装对持水力的影响机制。具体结果如下:
  相较于空气包装,气调包装能有效抑制微生物的活动,提高肉品贮藏期限;同时80%O2气调包装能赋予肉样较好的颜色,但80%O2包装肉样其它品质特性(弹性、咀嚼性、粘聚性、剪切力、硬度、挥发性盐基氮、菌落总数)则比其他氧气浓度包装组要差。
  随着氧气浓度的增大,肉样系水力逐渐变差,主要表现为贮藏损失和蒸煮损失显著增大,低场核磁共振技术(LF-NMR)和H质子密度成像技术(MRI)的结果也印证了这一结论。同时,肌原纤维蛋白的脂肪氧化、蛋白氧化程度均随着氧气浓度增大而显著增大(P<0.05),表现为蛋白羰基含量、表面疏水性、TBARS含量显著增加,这也是导致肉品持水力变差的主要原因。相关性分析的结果表明,贮藏损失与蛋白表面疏水性(r=0.61,P<0.05)、TBARS含量(r=0.82,P<0.01)、羰基含量(r=0.68,P<0.05)及巯基含量(r=-0.61,P<0.05)均呈显著或极显著相关。当蒸煮温度为50℃时,蒸煮损失与蛋白、脂肪氧化指标均呈显著或极显著相关。而随着蒸煮温度升高,蒸煮损失与氧化指标的相关程度降低。50%O2和80%O2包装处理对肌肉的微观结构和超微观结构破坏程度很大,从而导致肉样系水力变差,汁液流失增加。
  通过蛋白组学手段,明确了不同包装处理组流失汁液中的丰度差异蛋白。随后将这些差异蛋白作为对比蛋白进行MRM试验,进一步验证了iTRAQ结果的可靠性。汁液流失全蛋白的GO分析结果表明,其主要富集在细胞组分生物合成、细胞组分大小、肌肉结构组成几个方面。本研究共鉴定到了40个差异蛋白,存在于20%O2,50%O2,80%O2处理组内的差异蛋白分别为18个,11个,20个。3个处理组间共同存在的差异蛋白有3个(其中包含两个质谱未鉴定到的蛋白质),因此可把Keratin75作为预测肌肉持水力的生物标志物。20%O2/0%O2中丰度差异蛋白分别是代谢酶类、应激蛋白及结构蛋白;GO分析发现其主要富集在离子转运、酶活性调节、细胞骨架及细胞器等方面。通过KEGG分析可以得到,这些丰度差异蛋白主要在糖酵解/糖异生、代谢途径、碳代谢等途径富集。50%O2/0%O2中差异蛋白主要分为代谢酶类与结构蛋白两大类;GO分析结果表明,差异蛋白主要富集在调节离子跨膜转运、细胞骨架部分、细胞器部分。50%O2/0%O2中差异蛋白在代谢途径得到富集。80%O2/0%O2中丰度差异蛋白主要分为代谢酶类、应激蛋白及结构蛋白三大类;进行GO注释发现差异蛋白主要富集在细胞对外界刺激的反应、骨骼肌收缩、分子功能、细胞骨架部分、细胞器、细胞质部分。80%O2/0%O2丰度差异蛋白质主要在代谢途径、糖酵解/糖异生等途径被富集。综上,气调包装中氧气浓度增大可能是主要是通过影响肌肉细胞代谢水平及细胞骨架蛋白的完整性,进而引起肌肉保水性降低。
[硕士论文] 杨妍
农产品加工及贮藏工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:本文以石榴皮渣(籽)(Pomegranate marcs(seed),PMs)为试验对象,优化了超声提取膳食纤维和碱法改性膳食纤维的工艺条件,研究了PMs、提取膳食纤维(Extracted dietary fiber,EDF)和改性膳食纤维(Modified dietary fiber,MDF)化学组成、理化性质和结构性质的差异,建立了秀丽隐杆线虫为模型动物评价PMs、EDF和MDF降脂功能的方法,以期为石榴加工副产物的综合开发利用提供一定的理论基础和技术支持。本试验的主要研究内容和研究结果如下:
  1、通过单因素试验发现液料比、超声温度、超声时间和超声功率对PMs总膳食纤维(Total dietary fiber,TDF)提取含量影响显著。在此基础上,利用响应面优化的提取条件为:液料比36∶1,超声温度50℃,超声时间10min,超声功率500W,在此条件下,得到的EDF中TDF含量为58.99%。
  2、对EDF进行碱法改性研究发现:NaOH浓度、液料比、改性时间和改性温度对可溶性膳食纤F维(Soluble dietary fiber,SDF)得率影响显著。在单因素试验的基础上,利用响应面优化的EDF的改性条件为:NaOH浓度1.5%,液料比38.5∶1,改性时间45min,改性温度45℃,在此条件下,SDF得率达到了73.58%。
  3、PMs、EDF和MDF的化学组成分析结果表明:与PMs相比,EDF中脂肪和蛋白质含量分别下降了1.90%和1.18%,MDF中脂肪和蛋白质含量分别下降了5.08%和4.69%;EDF中TDF和SDF含量分别增加了12.99%和11.18‰MDF中TDF和SDF含量分别增加了17.93%和12.80%。除木糖外,EDF和MDF中的其他单糖含量均有一定程度的下降;矿物质元素中,Na的含量明显增加,而K的含量有所下降;PMs、EDF和MDF中氨基酸组成基本一致,其中EDF中总氨基酸和必需氨基酸含量分别下降了82.29%和92.24%,而MDF中总氨基酸和必需氨基酸含量分别下降了69.30%和6375%,结果分析说明经过提取和改性得到了纯度和SDF含量均较高的EDF和MDF。
  4、PMs、EDF和MDF的理化性质分析结果表明:EDF的持水力、膨胀力和持油力分别比PMs增加了15.61%、365.85%和52.52%,而MDF的持水力、膨胀力和持油力分别比PMs中增加了33.24%、374.39%和155.40%,同时MDF的持水力、膨胀力和持油力分别比EDF增加了15.25%、1.83%和67.45%,说明改性有利于提高膳食纤维的理化性质。
  5、PMs、EDF和MDF的堆积密度分别为2.17、1.67和198g/mL,说明EDF和MDF表面结构松散,这与扫描电镜的结果一致;红外光谱分析表明,EDF和MDF中暴露了更多的亲水性基团,有助于吸附更多的水分,这与热稳定性试验中EDF和MDF在加热过程中失去较多结合水的结果一致,这些结构特征说明了EDF和MDF具有良好的水合性质。
  6、在NGM培养基中分别添加PMs、EDF和MDF培养秀丽线虫,通过测定线虫体内甘油三酯的含量评价其降脂功能。结果表明PMs、EDF和MDF均对BX160线虫的降脂作用表现不明显,但能显著降低野生型线虫体内甘油三酯的含量,EDF和MDF的降脂作用显著优于PMs,而且MDF的降低功能又优于EDF。其中0.2mg/mL的PMs、EDF和MDF能将野生型线虫体内的脂肪酸甘油三酯分别降低8.97%、29.66%和71.72%。
[硕士论文] 李锋
农业机械化工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:随着香菇的食药价值、科研价值以及经济价值得到认可,香菇育种、栽培等技术发展,以及惠农政策的鼓励,香菇年产量逐年增高,2015年已达700多万吨。而菇柄作为香菇最大的附属产品,近年来菇柄实现了废物资源化利用,已经成为一种重要的食品加工原料,对菇柄剪切质量提出了更高的要求。目前国内外关于鲜香菇菇柄切除设备研究处于起步阶段,其剪切环节以人工剪切为主,工作强度急剧增大,而加工效率低,因此,鲜香菇菇柄切除设备研究迫在眉睫。
  菇柄的力学特性参数是鲜香菇菇柄切除设备重要设计基础参数。本文通过借鉴棉杆等力学试验研究方法,以含水率84.5%~88.7%之间的香菇808为试验材料进行菇柄拉伸和剪切试验。试验结果:菇柄轴向弹性模量平均值为2.986MPa,标准差为1.759MPa,最大抗拉强度平均值为0.925MPa,标准差是0.347MPa,菇柄最大剪切力平均值为4.638N,标准差为0.992N,最大剪切强度平均值是0.042MPa,标准差是0.009MPa。试验结果表明:菇柄组织呈纤维化,不同菇柄之间的力学特性具有较大差异,且同一菇柄不同纤维束的力学特性各异,纤维组织依次被破坏。
  以菇柄力学特性参数为设计基础,通过模拟人工剪切菇柄的加工工艺,即:香菇排序-香菇定位-香菇固定-菇柄切除-柄盖分离收集,设计并试制菇柄切除设备。试验装置主要由网筛传送带-定位毛刷组成的香菇定位排序系统、网筛传送带-固定毛刷构成的香菇柔性固定系统以及往复式菇柄切除系统三大部分组成,确定网筛传送带、毛刷以及往复式切刀等结构形态和各项参数。
  利用鲜香菇菇柄切除设备依次进行单因素、多因素响应回归试验,探究电机转速(菇柄切除速度)、主动轮转速(香菇传送速度)、香菇定位间隙三因素与合格率、破损率以及漏切率三性能指标的影响。单因素试验试验结果表明:电机转速对香菇的破损率和漏切率影响很小,而合格率则随着电机转速增加快速提高,到达最高点时基本趋于稳定;随主动轮转速增加,香菇合格率先提高后下降,漏切率逐步增高,而对破损率没有特别明显的影响;当定位间隙增大,香菇破损率逐渐降低趋近与零,漏切率则先降低后升高,而合格率先增大后降低。进一步进行多因素响应面试验,建立响应指标回归方程,分析两因素交互作用对响应指标影响,发现定位间隙和主动轮转速两因素的交互作用对合格率和漏切率影响显著,其他交互作用不显著。对回归方程进行多目标函数优化求解,得到设备最佳工作参数组合为:电机转速2000r/min、主动轮转速50r/mm、定位间隙36.23mm,试验结果为合格率90/%、破损率1/%、漏切率7/%,与模型预测值相对误差小于5%。
[硕士论文] 刘悦
食品加工与安全 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:色氨酸(Tryptophan,Trp)是人体必需的8种氨基酸之一,为蛋白质营养价值评价的重要指标。色氨酸代谢物对人体的情绪、新陈代谢、细胞生长发育、生物节律的形成及免疫功能等均具有重要的调节作用。6-甲酰基吲哚并3-2-b咔唑(6-formylindole[3,2-b]carbazole,FICZ)是色氨酸的光解产物,也可由吲哚丙酮酸避光孵育产生。FICZ在纳摩尔级别即可诱导芳香烃受体(AHR)及其下游基因高表达,诱导Th17细胞的分化,正向调控免疫反应,这表明FICZ对提高机体免疫能力及预防、控制肿瘤具有特殊意义。然而,目前没有直接证据表明HCZ可在体内被合成。因此,找到人体中能够代谢色氨酸产生内源性FICZ的关键酶至关重要。L-氨基酸氧化酶(L-amino acidoxidase,LAAO)是代谢色氨酸产生吲哚丙酮酸的关键酶,其人源表达基因为IL4i1。因此,本文以研究人源LAAO酶是否为催化色氨酸产生FICZ的关键酶为出发点,通过非靶向及靶向代谢组学技术,对过表达IL4i1的293t细胞代谢色氨酸产生的AHR配体进行了定性及定量分析。主要实验内容及结果:
  1.构建瞬时和稳定转染IL4i1基因的293t细胞,用蛋白分子免疫印迹实验对细胞上清液及细胞裂解液中的LAAO酶的表达进行检测,同时依据鲁米诺发光反应原理评估LAAO酶活。实验结果表明,人源IL4i1基因表达的LAAO酶在胞内表达,也能分泌到胞外,属分泌型蛋白,LAAO酶在37℃,pH为55时可高效催化色氨酸,转化率约为22%。
  2.检测细胞上清诱导AHR报告细胞系荧光素酶表达量,用以反映LAAO酶代谢色氨酸产生AHR配体的水平。色氨酸经LAAO酶催化氧化之后,诱导荧光素酶表达的能力显著增加,表明LAAO酶的催化产物至少有一种为AHR的强激动剂。
  3.建立FICZ、吲哚甲醛、吲哚乙酸、色氨酸、犬尿氨酸、犬尿酸的超高效液相色谱串联质谱检测方法,各检测物线性范围广,线性相关系数均为0999,定量限在005-1000 ng/mL之间,检出限在002-500 ng/mL之间,方法回收率为85%-102%,为实现色氨酸及其代谢物靶向定性和定量打下方法基础。
  4.非靶向代谢组学结合靶向代谢物检测对LAAO酶代谢色氨酸产物进行定性及定量。结果表明,在实验条件下,FICZ不是LAAO酶的催化产物,而LAAO酶可代谢色氨酸产生吲哚甲醛和吲哚乙酸,其含量与细胞培养环境中的色氨酸浓度呈正相关。
  吲哚甲醛和吲哚乙酸均为AHR配体,也是重要的免疫调节物质。本研究首次证实吲哚乙酸为LAAO酶催化色氨酸的的分解产物,也是首次发现吲哚甲醛可以由非细菌合成途径产生,为深入研究吲哚甲醛的体内合成和调控奠定理论基础,也为评估高色氨酸饮食的营养价值提供了新的思路。
[硕士论文] 张婵
食品加工与安全 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:农药残留受到各国政府与消费者关注,其检测技术已受到越来越多的重视。因此,建立有效的农药残留检测方法,特别是灵敏、准确、快速、简便的检测方法,对保护生态环境、消费者健康具有重要意义。
  本研究以间接竞争免疫分析为基础,结合胶体金和寡核苷酸链信号放大技术,荧光标记寡核苷酸链探针提供检测信号,先后建立了针对三唑磷农药单残留和三唑磷、对硫磷、毒死蜱农药多残留检测的寡核苷酸信号放大免疫分析方法。主要内容如下:
  采用柠檬酸钠还原法,合成了粒径均一、形状规则、分散性良好、浓度约为99nM的胶体金。将农药单克隆抗体和荧光标记的寡核苷酸链标记在胶体金表面,对标记过程的稳定剂浓度、老化时间、抗体浓度、寡核苷酸序列等条件进行优化,得到寡核苷酸荧光探针。
  利用间接竞争模式,建立了基于寡核苷酸信号放大的三唑磷农药荧光免疫分析方法,并对方法的分析条件如探针与半抗原的工作浓度、二硫苏糖醇(DTT)工作条件、甲醇浓度等进行了优化。方法在001-20μg L-1范围内线性关系良好,检出限为6ng L-1。利用本方法进行了水、大米、黄瓜、甘蓝和苹果基质添加回收试验。方法的平均回收率为850%-1103%,相对标准偏差为94%-174%。进一步将该方法与三唑磷的ELISA、LC-MS/MS分析方法进行了比较和确证。结果表明,该方法准确性好、灵敏度高,满足农产品中三唑磷农药残留分析要求,可用于实际样品检测。
  在三唑磷农药分析方法基础上,建立了基于寡核苷酸信号放大的三唑磷、对硫磷和毒死蜱农药多残留荧光免疫分析方法。在7种荧光标记物中筛选出3种荧光强度高、激发与发射波长交叉少的荧光物质作为寡核苷酸链标记物,即6-FAM、Cy3和Texas red,并研究了3种探针与3种包被半抗原之间的交叉反应,进一步优化了对硫磷、毒死蜱探针和半抗原的工作浓度。结果表明,3种探针与3种包破半抗原之间特异性良好,三唑磷、对硫磷和毒死蜱分别在001-20μg L-1、005-50μg L-1、05-1000μg L-1范围内线性关系良好,检出限分别为0007μg L-1、0009μg L-1、0087μg L-1。在自来水、大米、小麦、黄瓜、甘蓝和苹果基质中进行了添加回收试验,并用LC-MS/MS确证。方法的平均回收率为777%-1136%,相对标准偏差为71%-171%,与LC-MS/MS结果相近,表明该方法灵敏度高,准确可靠,能满足农产品中三唑磷、对硫磷和毒死蜱农药多残留分析要求,可为其它小分子化学污染物多残留分析提供借鉴。
[硕士论文] 刘晶晶
农产品加工及贮藏工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:按照中国人的饮食习惯,肉在食用前通常要进行高温长时加热,加热会改变肉的物理状态,使得牛肉更易被消化的同时口感得到改善,同时使肉品安全得到充分保障。加热过程中牛肉食用品质特别是嫩度的变化一直以来受到消费者的高度关注,嫩度是影响消费者购买决策和市场价值的衡量指标。结缔组织特性在牛肉嫩度的形成过程中起到了关键作用,加热温度和加热时间均会影响到牛肉的最终嫩度,加热过程中结缔组织的胶原蛋白会发生一系列变化,如变性溶解凝胶化等,虽然胶原蛋白特性的系列变化规律已被人们所熟知,但这些变化究竟是如何对牛肉嫩度产生确切影响的尚且未知,在过去诸多研究中加热过程大多单一,因此不能直观动态体现结缔组织特性对肉质变化的影响,本研究所采用不同温度与时间正交对应的加热过程可以全面反映牛肉结缔组织特性及其食用品质的变化规律。通过测定牛半腱肌肉的剪切力、蒸煮损失、质构特性、结缔组织机械强度、胶原蛋白含量及其溶解性、共价交联等指标来探究牛肉结缔组织特性以及食用品质的变化,得出了不同加热温度和加热时间下胶原蛋白特性的变化规律,阐明了结缔组织特性在牛肉最终嫩度形成中所起的作用。牛肉的剪切力大小与其几何结构有关,到目前为止关于不同肌纤维方向下肉嫩差异的研究鲜有报道,本研究从结缔组织和肌纤维两方面着手探究了不同肌纤维走向下结缔组织造成牛肉嫩度差异的原因。主要研究结果如下:
  (1)通过达到60-100℃不同的中心温度来探究胶原蛋白特性对牛肉嫩度的影响,随着中心温度的上升,肌束膜肌内膜完整性遭到破坏,剪切力与咀嚼性下降,胶原蛋白含量、热溶解性以及共价交联相对含量增加导致牛肉弹性与粘着性上升,牛肉剪切力、粘着性、弹性和咀嚼性均构成了牛肉的食用品质。因此加热到中心温度100℃,牛肉的食用品质得以改善。
  (2)与加热温度相比,加热时间对牛肉最终嫩度的改善更为显著。随着水浴温度的升高和加热时间的延长,牛半腱肌肉剪切力显著降低,黏着性增大,胶黏性、咀嚼性、凝聚性和回弹性减小。牛肉嫩度与胶原蛋白含量及热溶解性、羟赖氨酸吡啶啉、蒸煮损失、水分含量、硬度、凝聚性、胶黏性、回弹性和咀嚼性显著相关(p<005),肌肉的黏着性、弹性等质构特性均与共价交联显著相关(p<005),胶原蛋白热溶解性与共价交联无关。说明牛肉的食用品质很大程度上取决于加热时长与胶原蛋白特性,胶原蛋白特性对嫩度的影响随着加热时间的延长而增加,胶原蛋白含量与热溶解性以及共价交联量通过影响肉的弹性等质构特性来改善嫩度。
  (3)不同的肌纤维走向显著影响牛肉的各项嫩度指标,本节从肌纤维和结缔组织两方面出发探究肌纤维走向引起嫩度差异的原因。结果表明垂直于肌纤维方向的剪切力、结缔组织机械强度、硬度、咀嚼性显著高于平行方向。垂直肌纤维方向的剪切力与结缔组织机械强度、咀嚼性、硬度和胶黏性呈显著正相关(p<005),平行于肌纤维方向的剪切力与胶黏性、硬度、凝聚性、咀嚼性、回弹性呈极显著正相关(p<001),与结缔组织机械强度呈负相关(p<005)。由此得出垂直方向的嫩度特性由肌纤维和结缔组织共同决定,平行方向的嫩度特性由少数结缔组织和肌纤维变形挤压力决定。
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