北美黄杉和云杉-松木-冷杉平行弦木桁架承载性能比较

【目的】对比不同腹杆角度下北美黄杉和云杉-松木-冷杉(SPF)华伦式平行弦木桁架的承载性能,探究腹杆角度和结构用材对华伦式平行弦木桁架承载性能的影响规律,为平行弦木桁架结构设计提供理论依据。【方法】以承载力和稳定性为验算指标,利用Smsolver结构力学求解器对平行弦木桁架各杆件的内力变化及其变形情况进行定量分析,得到平行弦木桁架腹杆角度的上、下临界角度和最优腹杆角度;采用ABAQUS有限元软件对3种腹杆角度的北美黄杉和SPF平行弦木桁架进行有限元模型分析与验证,获得不同基材平行弦木桁架在不同腹杆角度情况下的内力变化规律,判断其可能的破坏形式和受力机理;以SPF和北美黄杉为基材分别制作3种腹杆角度的平行弦木桁架,进行抗弯承载性能静力试验,探究平行弦木桁架的极限荷载、应力分布及主要破坏形式,并与有限元模拟结果进行对比,验证平行弦木桁架有限元模型分析的准确性和适用性。【结果】1)华伦式平行弦木桁架的最优腹杆角度为47°,下临界角度为34°,上临界角度为60°;2)北美黄杉平行弦木桁架的极限荷载范围为26.53~40.83 kN,跨中挠度范围为30.57~31.01 mm,SPF平行弦木桁架的极限荷载范围为23.48~34.16 kN,跨中挠度范围为31.85~32.05 mm;3)腹杆角度34°、47°、60°的北美黄杉和SPF平行弦木桁架极限荷载分别为26.53和23.48 kN、35.10和30.06 kN、40.83和34.16 kN,对应跨中挠度分别为31.85和31.01 mm、30.72和32.05 mm、30.57和31.97 mm;4)北美黄杉平行弦木桁架的破坏形式主要表现为靠近桁架支座处的腹杆出现裂纹以及桁架端部或荷载施加点处齿板拔出,SPF平行弦木桁架的破坏形式主要表现为桁架端部和荷载施加点处齿板拔出;5)ABAQUS有限元模拟和试验验证发现,2种平行弦木桁架跨中处弦杆轴力最大,往两边逐次递减,桁架跨中处腹杆轴力最小,往两边逐次递增,且弦杆轴力大于腹杆。【结论】北美黄杉平行弦木桁架承载性能优于SPF平行弦木桁架;平行弦木桁架的承载性能随腹杆角度增加而增加;2种平行弦木桁架的薄弱点均为桁架端部和荷载施加点处的齿板连接节点;ABAQUS有限元模型能有效反映出平行弦木桁架受力分布和整体结构变形趋势。

钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁受力性能试验研究

为改善钢夹板-螺栓连接胶合木梁的刚度在到达极限荷载55%~70%区间内存在减小的问题,设计制作了3组共12根钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁,通过改变配筋率进行三分点加载试验,并与相同设计参数的胶合木梁和钢夹板-螺栓连接胶合木梁进行对比试验。观察记录试件的受力过程和破坏现象,实测各组试件的极限承载力、荷载位移曲线和应变曲线,对比分析增强筋对各组试件破坏机理、抗弯刚度和极限承载力的影响规律。试验结果表明:与钢夹板-螺栓连接胶合木梁相比,钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁的抗弯承载力和整体弯曲刚度在增强筋的作用下均有显著提高,钢夹板-螺栓连接试验梁在到达极限荷载55%~70%区间内刚度减少问题得到明显改善。钢筋增强钢夹板-螺栓连接试验梁的破坏形式随着配筋率的增大,逐渐由受拉脆性破坏向受拉延性破坏再到受压延性破坏进行转变。增强梁截面应变沿高度方向的分布基本符合平截面假定。依据试验数据和理论推导,得出了钢筋增强钢夹板-螺栓连接试验梁抗弯计算公式,其理论结果与试验结果吻合较好。研究表明,在钢夹板-螺栓连接胶合木梁受拉区配置增强筋可以有效改善其后期刚度减少的问题,并提升其抗弯性能,可为此类连接木梁的增强提供理论依据和试验支撑。

锚杆钢-木组合托盘极限承载力学性能研究

为降低动压冲击对支护系统的破坏,适应大变形巷道的需要;基于球壳结构理论构建锚杆拱形钢托盘承载力学模型,给出钢托盘最大承载力计算式,分析钢托盘各参数尺寸对其承载力的影响关系,研究木托盘压缩实验特征;通过Abaqus软件对钢托盘与组合托盘开展有限元静态力学强度实验,对比分析钢托盘与组合托盘受压状态下的不同特征,分析让压距离对组合托盘承载性能的影响规律。结果表明:对钢托盘承载力的影响顺序为拱高>拱底圆半径>孔口半径,拱高与承载力服从对数增加关系,拱底圆半径、孔口半径与托盘承载力基本成线性增加关系;钢-木组合托盘中木托盘先受力,并经历了压密阶段、弹性变形阶段和塑性变形阶段,木托盘被压缩可降低钢托盘30.03%的承载受力,组合托盘的应力-位移曲线右移,组合托盘的极限承载力增加;钢托盘受压破坏从孔口处开始,基本成圆形向四周扩展,托盘底部四边中间区域与四角区域形成的高应力差是导致托盘四角破坏的主要原因。

正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点抗火性能研究

为研究火灾下正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点单剪受力性能,设计并制作了9组共27个胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点试件,分别进行常温下和火灾下加载试验和数值模拟分析。试验结果表明,常温下螺钉的钻入角度对试件典型破坏模式具有重要影响。受火90min及以内各试件组的破坏模式均为凹槽附近混凝土截面的脆性剪切破坏;受火接近120min的试件破坏模式为凹槽附近木材损伤十分严重(炭化和脱落)和凹槽下方木材的顺纹受压屈服,同时自攻螺钉附近部分混凝土被压碎。随着受火时间的逐渐增加,多数试件组的抗剪承载力逐渐降低,最大降低幅度为28.1%。荷载比对试件耐火极限具有重要影响:随着荷载比的不断增加,试件耐火极限最大降幅为50.7%。除试件组SFL3和SFL4外,有限元模型的计算结果与试验结果较为接近,预测误差在15%以内,满足工程精度要求。

基于深度神经网络的杉木树高-胸径模型研建

利用深度神经网络(DNN)模型建立杉木的树高-胸径模型,寻求一种更加高效的杉木树高预测方法。以贵州省清镇市国有林场49块样地中杉木的胸径、树高数据为研究对象,分成不同比例的训练集和测试集,训练集占比分别为20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%;对应的测试集占比分别为80%,70%,60%,50%,40%,30%,20%。利用DNN构建树高-胸径模型,并将其与11个传统基础模型进行比较,通过R^(2)、RMSE和MAE对比选出预测效果最好的模型,并根据最优模型添加林木胸径与优势木平均胸径比(DDH),以提高模型的预测精度。利用DNN模型建立的树高-胸径模型在训练集占比为20%的情况下,加入DDH因子后其预测精度R^(2)达到0.89。利用DNN构建杉木树高-胸径模型对杉木树高进行预测,在使用较小数据量的前提下加入DDH因子能够提高对杉木树高的预测效果。

辣木籽水提物对5-氟尿嘧啶诱导小鼠空肠黏膜炎的调节作用

【目的】探究辣木籽水提物对5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)诱导引起的小鼠空肠黏膜炎的改善作用。【方法】将50只SPF级雄性昆明小鼠随机分为正常组、模型组(腹腔注射5-FU 130 mg/kg)及辣木籽水提物低、中、高剂量组(分别灌胃辣木籽水提物50、100和200 mg/kg)。第1~14天,每日正常组和模型组灌胃蒸馏水,辣木籽组灌胃不同剂量的辣木籽水提物;第15~16天,每日正常组腹腔注射生理盐水,其余组均腹腔注射5-FU;第17~18天观察;第19天处死小鼠。每日记录小鼠摄食量、饮水量及体质量;采用HE染色并观察小鼠空肠组织形态学变化;采用免疫组化法检测空肠增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)的表达情况;采用Tunel法检测空肠细胞的凋亡情况;采用酶联免疫法(ELISA)测定空肠组织IL-6、IL-1β和TNF-α炎症因子的含量变化。【结果】与模型组相比,辣木籽水提物高剂量组(200 mg/kg)可显著缓解小鼠体质量下降,极显著提高空肠绒毛高度、降低隐窝深度、增加绒毛高度与隐窝深度的比值,提高空肠PCNA表达量,降低细胞凋亡程度,抑制IL-6、IL-1β和TNF-α的表达。【结论】辣木籽水提物可改善5-FU诱导引起的小鼠空肠黏膜炎,且呈剂量依赖性。

6-羟基染料木素及其甲基化衍生物的合成和抗氧化与抗缺氧活性

目的:缺氧是一种常见的病理现象,通常由机体组织供氧不足或无法有效利用氧导致。羟基化及甲氧基化黄酮类化合物具有显著的抗缺氧活性。本研究旨在探索6-羟基染料木素(6-hydroxygenistein,6-OHG)及其甲基化衍生物的合成方法和抗氧化与抗缺氧活性。方法:以鹰嘴豆芽素A为原料,经甲基化反应、溴化反应、甲氧基化反应及去甲基化反应得到6-OHG及其4个甲基化衍生物[4’,6,7-三甲氧基-5-羟基异黄酮(化合物3)、4’,5,6,7-四甲氧基异黄酮(化合物4)、4’,6-二甲氧基-5,7-二羟基异黄酮(化合物6)、4’-甲氧基-5,6,7-三羟基异黄酮(化合物7)]。采用氢-1核磁共振波谱法(1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy,1H-NMR)和质谱法(mass spectrometry,MS)表征产物结构;高压液相色谱法检测化合物的纯度;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除实验检测化合物的体外抗氧化活性。将PC12细胞分为正常组、缺氧模型组、芦丁组(1×10-9~1×10^(-5)mol/L),以及常氧和缺氧条件下的目标化合物组(1×10-9~1×10^(-5)mol/L),采用细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)检测细胞活力,筛选得到抗缺氧活性优异的目标化合物及其最佳抗缺氧活性时的药物浓度。分别用抗缺氧活性优异的目标化合物、芦丁的最佳药物浓度处理PC12细胞后,在光镜下观察细胞形态,采用流式细胞术测定细胞凋亡率,蛋白质印迹法检测缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的蛋白质表达水平。结果:6-OHG及其4个甲基化衍生物的结构无误,纯度均>97%。当浓度为4 mmol/L时,化合物7和6-OHG的DPPH自由基清除率分别为81.16%和86.94%,均高于阳性对照芦丁,而化合物3、4、6的清除率均低于20%。与正常组相比,缺氧模型组的细胞活力显著下降(P<0.01);与缺氧模型组相比,化合物3、4、6对缺氧条件下的细胞活力无显著影响;在所有实验浓度下,6-OHG组的细胞活力均显著高于缺氧模型组(均P<0.05);在给药浓度为1×10^(-7)或1×10^(-6)mol/L时,化合物7组的细胞活力显著高于缺氧模型组(均P<0.05)。6-OHG和化合物7的抗缺氧活性优异,最佳药物浓度分别为1×10^(-6)和1×10^(-7)mol/L。采用6-OHG(1×10^(-6)mol/L)和化合物7(1×10^(-7)mol/L)处理PC12细胞后,与缺氧模型组相比,细胞损伤明显减轻,细胞凋亡率显著下降(P<0.01),HIF-1α和VEGF蛋白质的表达水平显著下调(均P<0.01)。结论:优化后的合成路线可提高6-OHG的产率,通过甲基化和选择性去甲基化得到4个衍生物。6-OHG和其衍生物化合物7表现出优异的体外抗氧化和抗缺氧活性,该活性与其分子中存在的A环邻三酚羟基结构有关。

结构胶与螺栓混合连接的型钢-胶合木组合梁受力性能研究

为了研究螺栓连接及结构胶+螺栓复合连接方式下型钢-胶合木组合梁的受力性能,通过建立有限元三维实体模型进行参数化分析,改变螺栓间距、设置加劲肋及翼缘连接方式等参数,研究其对组合梁刚度、承载力和变形能力的影响规律和破坏机制。结果表明:钢-胶合木组合梁的破坏特征主要包括端部界面脱胶翘起、螺栓剪切及翼缘木材螺孔塑性变形和钢板局部屈曲;在组合梁上下翼缘外表面受拉压应力集中现象较为明显,施加荷载过程中,螺栓孔洞处会改变临近钢材和木材应力应变传递和分布路径,且容易首先发生屈服破坏;结构胶+螺栓复合连接可以有效增强组合梁的整体刚度,屈服荷载增幅为30.65%,可充分发挥翼缘承载能力。

檀香木与非洲螺穗木的构造及GC-MS和FT-IR辨析

为了解决不良商家常以非洲螺穗木冒充檀香木的市场乱象,从构造特征、气相色谱-质谱联用(GC-MS)及傅里叶红外光谱(FT-IR)特征三方面对檀香木和非洲螺穗木进行了辨析。从木材构造特征角度详细阐述了檀香木和非洲螺穗木的主要辨别要点:檀香木心材为黄褐色,非洲螺穗木心材呈褐色且有黑色条纹;檀香木几乎全部为单管孔,管孔内未见树胶,而非洲螺穗木管孔除单管孔外,还具有径列复管孔和少数管孔团,且心材管孔具有树胶;檀香木的木射线宽1~2列,主为2列,木射线组织类型多为异Ⅱ型,而非洲螺穗木木射线以单列为主,木射线组织类型为同形及异Ⅲ型;檀香木的轴向薄壁组织以星散状为主,而非洲螺穗木的轴向薄壁组织呈不规则、断续的切线状或星散聚合。用95%乙醇超声提取1 h檀香木与螺穗木木粉,GC-MS研究显示:檀香木与非洲螺穗木总离子流图存在一定区别,檀香木出峰时间主要集中在23~27 min,非洲螺穗木出峰时间主要集中在31~34 min;檀香木主要化学成分为α-檀香醇、β-檀香醇、反式-α-檀香醇、月桂酸乙酯和黏蒿三烯,其中相对含量最高的是α-檀香醇,而非洲螺穗木提取出的主要化学成分为2-莰烯、1H-环戊烯并[b]喹啉-9-胺,2,3,5,6,7,8-六氢化-、维生素A和雄烯二酮,维生素A的相对含量最高。通过FT-IR研究发现,檀香木和非洲螺穗木在600~1 000 cm-1范围内差异显著,檀香木的891~899和663~669 cm-1吸收峰均不明显,而非洲螺穗木在这两处均有明显的吸收峰,在748 cm-1处檀香木未出现代表纤维素的一个峰值,而非洲螺穗木在此处具有一个小的波峰。

云南分心木对小鼠肾缺血-再灌注损伤的防护作用研究

目的探讨云南分心木中部分金属元素与小鼠双侧夹闭肾缺血-再灌注损伤(renal ischemia reperfusion injury,RIRI)防护作用的相关性,为明确分心木传统药用基础提供依据。方法利用强酸性阳离子交换树脂制备得去离子分心木水提物;运用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定分心木醇提物、水提物和去离子水提物中7种金属元素的含量;采用双侧夹闭法构建肾缺血-再灌注损伤小鼠模型,对分心木提取物中部分金属元素与RIRI小鼠的生化指标进行相关性分析。结果云南分心木提取物各剂量组均能不同程度的降低肾缺血-再灌注小鼠血清肌酐(CRE)和尿素氮(BUN)水平,下调肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-1β(IL-1β)的水平,提取物中Mg、Zn元素含量与RIRI小鼠模型血清中CRE含量呈(负)显著相关;Mn元素含量与BUN呈(负)极显著相关,与IL-1β的水平呈负相关;Fe元素含量与TNF-α的水平呈负相关,显示分心木中部分金属元素具有防护RIRI作用。结论云南分心木中部分金属元素与其发挥防护小鼠双侧夹闭肾缺血-再灌注损伤作用具有相关性,在一定范围内具有防护RIRI的作用。

预应力腹板开洞钢-木组合梁抗弯性能研究

【目的】为了研究体外预应力腹板开洞钢-木组合梁在四点弯曲静载作用下的变形和受力性能。【方法】通过有限元软件ABAQUS建立三维实体模型,研究预应力钢绞线布置形式和洞口形状等参数对组合梁刚度、变形和承载能力的影响规律和程度。【结果】结果表明:设置预应力钢绞线可以显著提高组合梁的刚度和承载力,使折线型的初始刚度和屈服承载力分别增强41%和25%,直线型效果次之;未设置预应力的组合梁跨中洞口处容易发生应力集中和较大变形;洞口形状影响洞口区域应力重分布情况,长方形洞口底部两侧容易出现塑性铰,正方形洞口这种现象得到部分改善,圆形洞口底端钝角容易发生应力集中和变形。【结论】选择合适的预应力钢绞线布置形式和洞口形状可以显著提高腹板开洞对钢-木组合梁刚度和承载力,减少变形程度。

油菜(Brassica napus)β-1,4-木糖基转移酶基因BnIRX14克隆、序列分析及亚细胞定位

糖基转移酶(Glycosyltransferase,GTs)广泛参与植物次生物质的代谢及生物和非生物胁迫,β-1,4-木糖基转移酶属于糖基转移酶GT43家族成员。为了探究油菜β-1,4-木糖基转移酶对油菜次生物质的代谢和逆境调控,利用5′RACE和3′RACE方法从甘蓝型油菜中扩增获得油菜β-1,4-木糖基转移酶基因BnIRX14全长cDNA,该cDNA具有1566 bp的完整开放阅读框,编码522个氨基酸,分子质量约58.92 ku,由8315个原子组成,分子式为C_(2631)H_(4168)N_(742)O_(753)S_(21),具有多个磷酸化位点和糖基化修饰位点,属非分泌性单次跨膜蛋白。结构域分析表明,BnIRX14具有GTs家族保守的DxD保守结构域和UGT糖基转移酶PSPG特征结构域,属于糖基转移酶GT43家族成员。BiFC亚细胞定位初步显示BnIRX14定位于细胞质中,蛋白互作预测表明BnIRX14与各类糖合成和转运蛋白高度互作。结构域预测和互作分析初步表明,BnIRX14属于油菜糖基转移酶GT43家族成员,可能通过与糖合成和转运相关蛋白互作参与油菜木糖的合成代谢进而参与生长发育及逆境响应。

鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力

我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

基于“菌-肠-脑”轴探讨帕金森病“土虚木揺”的病机

帕金森病是一种神经系统变性疾病,显著特征是脑内多巴胺的缺乏或减少,病因和发病机制复杂,至今尚未彻底明确。中医学对帕金森病的认识详于肝肾而略于脾胃,现从“脾阴”出发,提出“土虚木揺”是帕金森病的病机特征,并从“菌-肠-脑”轴进行了分析,指出帕金森病治疗中需要“肝脾同治”。

龙牙楤木总皂苷通过调控miR-149-5p对高糖诱导的MIN6细胞损伤的影响及机制

目的探讨龙牙楤木总皂苷(Aralosides)通过调控miR-149-5p对高糖诱导的MIN6细胞损伤的影响及机制研究。方法体外培养小鼠胰岛素瘤细胞MIN6,采用浓度为25 mmol/L葡萄糖诱导建立细胞模型,将细胞分为对照(Control)组、高糖(HG)组、高糖+龙牙楤木总皂苷低、中、高剂量(HG+Aralosides-L、HG+Aralosides-M、HG+Aralosides-H)组、高糖+miR-NC(HG+miR-NC)组、高糖+miR-149-5p(HG+miR-149-5p)组、高糖+龙牙楤木总皂+anti-miR-NC(HG+Aralosides+anti-miR-NC)组和高糖+龙牙楤木总皂+anti-miR-149-5p(HG+Aralosides+anti-miR-149-5p)组。通过CCK8检测细胞活力;流式细胞术检测细胞凋亡;Western印迹检测B细胞淋巴瘤(Bcl)-2、Bcl-2相关X蛋白(Bax)蛋白表达;酶联免疫吸附试验(ELISA)检测超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量;定量反转录(qRT)-聚合酶链反应(PCR)检测miR-149-5p表达。结果与Control组相比,HG组明显降低细胞活力、Bcl-2蛋白表达、SOD活性、GSH-Px活性、miR-149-5p表达,增加细胞凋亡率、Bax蛋白表达、MDA含量(均P<0.05)。与HG组相比,HG+Aralosides-L组、HG+Aralosides-M组、HG+Aralosides-H组明显增加细胞活力、Bcl-2蛋白表达、SOD活性、GSH-Px活性、miR-149-5p表达,明显降低细胞凋亡率、Bax蛋白表达、MDA含量(均P<0.05)。与HG+miR-NC组相比,HG+miR-149-5p组明显增加细胞活力、Bcl-2蛋白表达、SOD活性、GSH-Px活性、miR-149-5p表达,明显降低细胞凋亡率、Bax蛋白表达、MDA含量(均P<0.05)。与HG+Aralosides+anti-miR-NC组相比,HG+Aralosides+anti-miR-149-5p组明显降低细胞活力、Bcl-2蛋白表达、SOD活性、GSH-Px活性、miR-149-5p表达,明显增加细胞凋亡率、Bax蛋白表达、MDA含量(均P<0.05)。结论龙牙楤木总皂苷通过调控miR-149-5p减缓高糖诱导的MIN6细胞的凋亡和氧化应激,并促进细胞的增殖。

速生杨木有机-无机杂化改性工艺研究

利用真空-加压浸渍法,将糠醇和蒙脱土复合制备的有机-无机杂化改性剂浸注到速生杨木中,得到复合改性材。结果分析,改性剂填充在木材细胞壁以及细胞壁与细胞腔之间的过渡区域,复合改性材力学性能显著增强,且具有良好的疏水性。

高产β-葡聚糖酶里氏木霉的诱变选育、酶学性质及体外模拟消化研究

β-葡聚糖酶可水解大麦等谷物中的葡聚糖,降低葡聚糖在单胃动物消化道内产生的抗营养作用。为获得高产β-葡聚糖酶菌株,采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变里氏木霉(Trichoderma reesei),经初筛、复筛、遗传稳定性及酶学特性表征,突变株ARTP-9较出发菌株β-葡聚糖酶活力提高54.38%,为43.75 U/mL,产酶能力稳定遗传,酶的最适反应温度及pH分别为50℃和6.0,耐受温度为40~80℃,pH 2.5~6.5时酶活力稳定,Fe^(2+)、Mg^(2+)对酶活力有促进作用,Fe^(3+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)、Ca^(2+)、Cu^(2+)对酶活力有抑制作用。以β-葡聚糖为底物,该粗酶的K m值和V max值分别为1.59 mg/mL和6.99μmol/(mg·min)。体外模拟消化实验表明,ARTP-9固态发酵酶制剂在胃期4 h黏度最低,为2.23 mPa·s;肠期21 h还原糖为0.70 mg/mL,是空白的3.2倍,差异显著(P<0.05),其大麦粉体外消化率为48.17%,较空白提升9.02%,差异极显著(P<0.01)。研究结果表明ARTP诱变技术能够显著提高里氏木霉β-葡聚糖酶活力,为其工业化生产奠定基础。

梁家煤矿铁-木组合托盘锚杆支护性能模拟研究

针对三软煤层矿井开采中巷道围岩大变形、支护失效等问题,以梁家煤矿1610工作面运输巷为背景,采用ANSYS数值模拟软件建立铁-木组合托盘锚杆模型,研究铁-木组合托盘锚杆支护性能,揭示铁-木组合托盘锚杆支护机理。结果表明:与普通锚杆支护相比,铁-木组合托盘锚杆支护条件下铁托盘、锚杆、巷道围岩应力分别降低了30%、15%、37%;变形减小了34%、26%、49%。铁-木组合托盘锚杆在铁托盘与围岩之间增加了木托盘,巷道围岩变形时,铁托盘挤压木托盘使木托盘承载一定的变形,木托盘拥有了让压属性,同时木托盘增大了托盘与围岩接触面积,提高接触面围岩整体刚度,增强围岩承载能力,降低锚杆载荷,改善锚杆支护效果。模拟结果得到了梁家煤矿1610工作面运输巷实测数据的验证。

连接肽对β-木糖苷酶HJ14GH43热适应性的影响

为揭示连接肽对β-木糖苷酶热适应性的影响机制,本文通过替换β-木糖苷酶HJ14GH43的连接肽序列获得突变子Mut LK10,利用大肠杆菌BL21(DE3)对其进行重组异源表达。表达后对Mut LK10纯酶进行酶学特性和蛋白质结构分析。结果表明:突变酶Mut LK10的最适温度为20℃,相比野生酶HJ14GH43降低5℃。突变酶Mut LK10在20℃和10℃下处理60 min后分别保持约28%和69%的相对酶活,而野生酶HJ14GH43在20℃和10℃下处理60 min后分别保持约70%和88%的相对酶活。突变酶的最适温度和热稳定性与野生酶相比均降低。野生酶和突变酶的连接肽是位于蛋白质表面的一段无规则卷曲区域。蛋白质结构分析表明:突变后该区域内的负电势面积增大,由此带来的是该区域内亲水性的增加。结论:增大连接肽中的酸性氨基酸比例,使β-木糖苷酶通过增加表面负电势面积来竞争水合作用,从而增加酶与溶剂的相互作用并最终使酶能适应低温环境。本研究结果可为β-木糖苷酶及其它类型酶的热适应性改性研究提供参考。

槐角中染料木苷和槐角苷的匀浆-超声协同提取工艺的研究

以槐角为原料,乙醇作为提取溶剂,利用匀浆-超声协同辅助的方法提取染料木苷与槐角苷。采用高效液相色谱法为定量手段,考察了乙醇体积分数、液料比、匀浆时间、匀浆速率、超声时间、超声功率、超声空化时间和超声缓冲时间这些因素对染料木苷和槐角苷得率的影响。确定最佳提取条件分别为:乙醇体积分数50%,液料比20 mL·g^(−1),匀浆时间3 min,匀浆速率22000 r·min^(−1),超声时间35 min,超声功率350 W,超声空化时间2.5 s,超声缓冲时间1.5 s。匀浆-超声协同提取法与传统提取方法相比,具有高效、环保、节能的优点。