挤压处理对豌豆淀粉的流变特性和体外消化率的影响

目的:研究挤压条件(豌豆淀粉水分质量分数:25%、35%、40%、45%和55%;剪切温度:50、60、70、80℃和90℃;螺杆转速:100、120、140、160r/min和180r/min)对豌豆淀粉的体外消化率和流变特性的影响。方法:采用体外消化法测定了豌豆淀粉的水解度,并通过稳态剪切实验、频率扫描实验和温度扫描实验测定了豌豆淀粉的流变特性。结果:挤压后水解度和慢消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)相对含量增加,抗性淀粉(resistant starch,RS)相对含量降低;在水分质量分数为25%的条件下(螺杆转速140r/min、剪切温度70℃),SDS相对含量最高,为34.41%;在螺杆转速为180r/min时(水分质量分数40%、剪切温度70℃),RS相对含量最低,为10.49%。粒径与SDS相对含量和稠度系数K呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.60和0.61。挤压的豌豆淀粉溶液为假塑性流体;在频率和温度扫描实验中,储存和损耗模量随豌豆淀粉挤压损坏程度增加而增加。结论:挤压后的豌豆淀粉结构增强并表现出弹性凝胶特性。因此,挤压工艺可能通过影响豌豆淀粉的体外消化率和流变性能来改善食品的功能性和品质。

逆境胁迫和植物生长调节剂对甘草种子萌发的影响

以野生乌拉尔甘草种子为材料,研究不同温度、覆土厚度、干旱胁迫、pH值、盐胁迫、干旱和盐双重胁迫下种子发芽与萘乙酸、3-吲哚乙酸、褪黑素浸种对种子发芽特性的影响。结果表明,(1)乌拉尔甘草种子最适发芽温度为20~25℃,发芽率≥90%,发芽时滞显著低于其他温度;(2)乌拉尔甘草种子对pH适应范围较宽,pH值在4~8发芽率较高;(3)覆土厚度在0~0.5 cm时发芽率显著高于其他覆土厚度;(4)盐碱、干旱或盐碱和干旱双重胁迫下乌拉尔甘草种子发芽势和发芽率显著降低;(5)100~300μmol/L褪黑素预处理可显著提高盐胁迫处理下乌拉尔甘草种子的发芽率和发芽势;(6)萘乙酸对乌拉尔甘草种子发芽无促进作用,但当浓度>50 mg/L时,乌拉尔甘草种子发芽势和发芽率显著降低;(7)吲哚乙酸浓度为50 mg/L时,乌拉尔甘草种子发芽势和发芽率最高。综上所述,乌拉尔甘草种子发芽具有一定的抗非生物胁迫能力,且适宜的外源植物激素浓度预处理可促进种子发芽。

基于高光谱成像技术的面条中马铃薯全粉含量检测

为了快速检测面条中马铃薯全粉含量,研究近红外高光谱成像技术定量检测面条中马铃薯全粉含量的可能性,自制了马铃薯全粉质量分数在0~35%内随机均匀分布的120个面条样品,在900~2500 nm范围采集高光谱图像,随机选取80个样品作为校正集,分别采用原始光谱和经过6种预处理方法预处理后的光谱建立了偏最小二乘回归、主成分回归、支持向量机回归模型。结果表明经标准化预处理后用偏最小二乘回归建模效果最好,校正集决定系数(R2C)为0.8653,交叉验证集决定系数(R2CV)为0.6914。用回归系数法在经过标准化预处理后的光谱数据中提取了与全粉含量相关的特征波长,建立了马铃薯全粉含量偏最小二乘回归简化模型,校正集决定系数(R2C)为0.8685,交叉验证集决定系数(R2CV)为0.8021,基于特征波长建立的模型效果优于全波段模型,模型效果得到了一定的提高。以剩余40个未参与校正模型建立的样品作为预测集,基于特征波长建立了标准化偏最小二乘回归简化预测模型,预测集决定系数(R2P)为0.8546,模型具有较好的预测能力。结果表明利用近红外高光谱成像技术可检测面条中马铃薯全粉含量,可为马铃薯全粉面条的快速无损检测建立新的方法。

农产品加工废弃物开发生物菌肥研究进展

农产品加工废弃物因其处理成本高、环境污染大,给企业和社会造成了较大压力和困难。将农产品加工废弃物发酵成生物菌肥,可以有效分解农产品废弃物中的可降解成分,最终起到固氮促生、解磷解钾、生物防治等功能。本文综述了近年来农产品加工废弃物生产生物菌肥研究情况,介绍了不同农产品废弃物作为载体底物以及不同菌种性能等研究,通过分析利用农产品加工废弃物生产生物菌肥的不足及趋势,为进一步开发农产品加工废弃物为基料的生物菌肥技术提供借鉴和参考。同时,提出利用玉米淀粉加工废弃物-玉米浆为基料开发高蛋白生物菌肥,并初步分析了玉米浆中的营养成分及毒素含量,为下一步开发生物菌肥提供了研究基础。

玉米浆发酵产生物丁醇的氨基酸代谢动力学模拟

为了深入挖掘利用丙酮丁醇梭菌产生物丁醇过程中氨基酸代谢的动态过程,探究利用廉价氮源玉米浆中的氨基酸用于丙酮丁醇梭菌产生物丁醇的生产策略,寻找生产丁醇的高效率廉价氮源来降低发酵生产成本。该研究首先利用高通量测序技术对玉米浆中微生物多样性进行分析;同时基于丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)生产丙酮-丁醇-乙醇(Acetone-Butanol-Ethanol,ABE)碳代谢动态模型的基础上,构建氨基酸代谢模型,以此模拟15种氨基酸在利用木糖为碳源发酵生产ABE中的氨基酸代谢过程,并对氨基酸的代谢与丙酮丁醇梭菌的生物量以及ABE的合成相关性关系进行冗余分析;通过模型预测实际生产中利用玉米浆发酵时氨基酸的消耗过程。结果表明,梭状芽胞杆菌属(Clostridium)占细菌总数的68.76%,是玉米浆中的优势菌群;最佳参数校正后构建了氨基酸代谢模型,模拟值与试验值有较好拟合度;11种氨基酸(苯丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬酰胺)在培养过程中迅速消耗用于细胞生长和溶剂生成,3种氨基酸(脯氨酸、组氨酸、天冬氨酸)保持稳定状态,同时发酵过程中谷氨酰胺积累;冗余分析表明其中5种氨基酸对发酵产物及生物量影响具有相关性,相关性排序从大到小依次为丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、缬氨酸、天冬酰胺;模拟预测玉米浆中缬氨酸、甘氨酸、丝氨酸在发酵过程中基本被消耗,推测其为发酵后期的营养限制性因子。该结论可证实玉米浆可作为丙酮丁醇梭菌发酵丁醇的优势氮源,为丙酮丁醇梭菌的氨基酸代谢调控及下一步利用并优化玉米浆作为氮源生产生物丁醇提供一定的理论参考和数据支撑。

百菌清降解菌的分离鉴定及功能基因分析

百菌清是一种广谱非内源性农药,在土壤中难以降解,已经成为农业环境污染的主要污染源之一。因此,其对环境的污染和被污染土壤的修复技术越来越受到关注。土壤环境中原位降解细菌的多样性对于评价环境毒理学、生物降解性、自净化能力和污染物的修复潜力具有重要价值。该研究从长期被百菌清污染的土壤中收集大量样本,分离到了14种能够明显降解百菌清的细菌。根据菌株形态和rDNA同源性分析,将它们分为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、无色杆菌属(Achromobacter sp.)、苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)、青枯菌属(Ralstonia sp.)和溶杆菌属(Lysobacter sp.)。其中溶杆菌属是该研究中新发现的具有百菌清降解能力的功能菌属,该发现扩大了已知的百菌清降解菌的菌属范围。通过进一步鉴定及生理生化分析,确定了该降解菌的分类地位及理化特征。此外,该研究通过基因文库法克隆到了发挥关键降解作用的水解酶基因,并发现该基因与转座子原件IS-Olup相连,二者组成代谢转座子,具有水平转移的分子基础。通过揭示降解基因在细菌间的漂移机制,初步明确了降解菌的功能基因及其分布规律。

生物转化玉米浆生产生物菌肥的共生发酵特性

玉米深加工是全球第二大宗农产品加工行业,玉米淀粉制备过程中产生大量的副产物,如玉米浆(Maize Steep Liquor,MSL)。玉米浆色深味重、毒素含量高、处理困难,已经成为众多玉米深加工企业发展的桎梏。该研究主要利用玉米浆中丰富的速效氮源和微生物的促生长因子进行微生物菌肥的开发。通过对前期筛选到的3株植物根际促生菌(PGPMs)的共生发酵研究,评估了3种菌在玉米浆中高密度发酵的可行性,并对发酵特性进行了研究。试验结果表明,3种菌通过共生发酵,并在模拟流加工业废料结晶糖母液作为补料时,发酵体系中的总生物量从6.6×10~9提升到了2.17×1010CFU/m L,并在52 h氨基酸态氮含量达到最大。同时,采用葡萄糖模拟结晶葡萄糖母液流加补料显著提高了共生体系的总糖以及溶磷的利用率,可溶性磷利用率提高了近50%;此外,添加葡萄糖还能保持发酵体系的p H值稳定,奠定了生产稳定性。该研究为玉米浆的再利用提供了一种解决方法,对低成本生物肥料的开发与生产提供了一种新的思路。

脱胚玉米在加酶挤压过程中化学成分的变化

为研究添加酶制剂的脱胚玉米在挤压机套筒内部化学性质的变化情况,将正常工作的挤压机急停,迅速左右分开套筒,沿螺杆分段采集样品,分析挤压物的化学组成及降解特性。脱胚玉米在螺纹推送下由松散状态逐渐被压实,在螺杆前端发生塑性形变进而熔融。挤压脱胚玉米和挤压添加酶制剂脱胚玉米中的淀粉、直链淀粉和脂肪含量沿物料输送方向降低,而糊化度、还原糖和抗性淀粉含量逐渐增加。添加酶制剂的挤压脱胚玉米与挤压脱胚玉米相比较,在相同取料部位,淀粉、直链淀粉、抗性淀粉含量和糊化度降低,而还原糖含量增加。挤压改变了脱胚玉米成分的质量分数以及淀粉糊化和水解特性,酶制剂在挤压过程提升了淀粉的水解特性,但却降低了糊化度。由于挤压剪切的破坏,酶活性沿物料输送方向降低。

豌豆组织化蛋白品质因子分析及工艺优化

利用Box-Behnken原理对螺杆转速、机筒温度、水分三因素设计挤压组合试验。对豌豆组织化蛋白硬度、组织化度等指标进行相关分析、因子分析。结果表明:指标可归结为4个主要因子,因子1对硬度、吸水性、ΔE起支配作用,因子2对粘结性、感官评价、组织化度起支配作用,因子3对弹性和吸油性起支配作用,因子4对可溶性氮起支配作用,可溶性氮与其他指标相关性较低。硬度与吸水性之间呈极显著负相关关系,与ΔE之间呈极显著正相关关系;吸水性与ΔE、粘结性与感官评价之间呈极显著负相关关系;弹性与持油性、粘结性与组织化度之间呈显著负相关关系。豌豆组织化蛋白评价指标及权重为硬度(25%)、组织化度(25%)、感官评价(25%)、吸水性(25%)。对硬度、组织化度、感官评价进行响应面分析,发现挤压参数对产品品质影响明显,经优化得出工艺参数为螺杆转速153 r/min,机筒温度170℃,水分56%,为探寻改善豌豆组织蛋白品质的方法提供基础。

不同围岩条件对隧道衬砌应力影响分析

为研究不同的围岩条件如地质条件差、衬砌与围岩间回填不密实或未进行回填灌浆等对隧道衬砌应力的影响,分析了不同的围岩弹性抗力系数、侧向围岩压力对衬砌结构应力的影响情况。从而研究不同围岩条件下衬砌可能出现的各种力学现象,并对衬砌结构裂缝成因进行分析,得出衬砌结构的不利应力是其产生裂缝的主要原因之一。