发酵玉米芯多糖、还原糖含量近红外模型的建立

本实验旨在应用近红外光谱技术(NIRS)结合化学计量学法快速预测发酵玉米芯中多糖、还原糖含量,为定量检测发酵玉米芯多糖、还原糖含量提供理论依据以及为玉米芯深加工利用提供技术支持。以105份微生物发酵的玉米芯为供试材料,采用苯酚-硫酸法和DNS法分别测定多糖和还原糖含量。利用偏最小二乘法(PLS),通过不同预处方式和不同波长建立发酵玉米芯多糖、还原糖含量的近红外分析模型。结果表明:多糖模型采用标准正态变量变换(SNV)+1阶导数的方法对全谱图进行预处理的效果较好,优化后的模型决定系数(R2)、校正均方根误差(RMSEC)、校准标准差(SEC)分别为0.82、9.28、9.34,其相对分析误差(PRD)为2.37;还原糖模型采用1阶导数+标准正态变量变换(SNV)+去趋势化(Detrend)的方法对全谱图进行预处理的效果较好,优化后的模型决定系数(R2)、校正均方根误差(RMSEC)、校准标准差(SEC)分别为0.84、4.03、4.04,其相对分析误差(PRD)为2.48;预测集决定系数分别为0.85、0.88。本研究构建的NIRS模型校正和交互验证决定系数均较大,相对分析误差均大于2,说明模型预测性能较好,建立的模型有助于发酵玉米芯多糖、还原糖含量活性成分的筛选。

不同化学改性方法提高玉米芯骨料混凝土的性能

玉米芯具有较低的导热系数,可以作为天然的保温材料,用于混凝土砌块中。然而,由于玉米芯的多孔结构,导致玉米芯骨料混凝土的抗压强度偏低,亟需进行改性。为了推广玉米芯的规模化利用,该研究以玉米芯为原料改善混凝土砌块的性能,通过红外光谱、拉曼光谱和扫描电镜等测试手段,探讨了3种不同改性技术对玉米芯骨料混凝土水化产物化学键、分子结构、界面过渡区微观结构、抗压强度和导热系数的影响。结果表明:与环氧树脂改性相比,陶粒法改性和裹浆法改性不仅增加了玉米芯骨料混凝土界面过渡区的水化硅酸钙凝胶含量,同时也降低了界面过渡区的厚度,优化了混凝土砌块的微观结构、提高了混凝土砌块的抗压强度、降低了混凝土砌块的导热系数。其中,陶粒法改性技术的效果尤为明显。界面过渡区厚度水化硅酸钙特征峰由大到小顺序分别为陶粒法改性、裹浆法改性、环氧树脂改性。经过陶粒法改性、裹浆法改性和环氧树脂改性后,玉米芯骨料混凝土的界面过渡区分别为无明显界面过渡区、55~66 μm和93~101 μm之间。和未改性玉米芯骨料混凝土相比,掺30%陶粒法改性玉米芯骨料混凝土的抗压强度的导热系数分别降低了51.5%和32.2%。当掺入不超过15%的改性玉米芯骨料时,混凝土砌块满足国家标准GB/T8239-2014中对抗压强度的要求。为了改善玉米芯骨料混凝土砌块的综合性能,建议掺入不超过15%的陶粒法改性玉米芯骨料。研究结果为玉米芯在混凝土砌块中的大规模利用提供了依据,同时也为进一步改善混凝土砌块的相关性能提供了参考。

甜玉米芯多糖纳米乳微胶囊制备及释放

目的改善甜玉米芯多糖(SCP)大分子特性以及稳定性,促进SCP的肠道吸收。方法将SCP水溶液制备成油包水型(W/O)甜玉米芯多糖纳米乳液(SCP-NE),以复合蛋白为壁材制备成SCP-NE微胶囊,采用单因素试验、Box-Behnken设计和响应面法优化SCP-NE微胶囊制备工艺,以粒径分析、红外光谱分析、热重分析,对SCP-NE微胶囊物化性质进行研究,并进行体外模拟胃肠液释放研究。结果制备SCP-NE微胶囊最佳条件为麦芽糊精(MD)与大豆分离蛋白(SPI)的质量比为2∶3、芯壁比为1∶2、总体固形物含量为20%,此时包封率达到(87.6±1.3)%。体外模拟胃肠液释放结果表明,SCP-NE微胶囊在2 h的胃液消化中释放率为8.83%,在模拟肠液中1 h的释放量为62.87%。结论以MD和SPI作为壁材制备的SCP-NE微胶囊在胃肠液释放中具有良好的缓释性能。

低共熔溶剂对玉米芯中多酚提取工艺的优化

试验旨在优化玉米芯中多酚的提取工艺。通过筛选试验确定用于萃取的天然低共熔溶剂种类,基于单因素试验结果,以天然低共熔溶剂的含水量、液固比、超声功率和超声温度为变量,玉米芯多酚提取量为响应值,采用响应面法优化提取工艺,对比天然低共熔溶剂的多酚提取物和70%乙醇的多酚提取物对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基的清除能力。结果显示,在天然低共熔溶剂含水量31%、液固比28 mL/g、超声功率350 W、超声温度61℃条件下,玉米芯多酚的提取量最高,可达17.49 mg/g,且提取产物的抗氧化性强于70%乙醇提取物。研究表明,试验所用的玉米芯中多酚提取工艺稳定、可靠,可以为玉米芯多酚的高效提取提供参考。

玉米芯的不同处理方式对平菇生产的影响

采用熟料、发酵料、发酵短时高温3种方式处理的玉米芯进行平菇种植,分析3种处理方式对平菇生产的影响。结果表明:发酵短时高温料的菌丝生长速度最快,达到0.72 cm·d^(-1),熟料与发酵料菌丝生长速度差别不大。出菇前期,3种处理方式生产的平菇子实体农艺性状基本一致;出菇后期,熟料与发酵短时高温料生产的平菇子实体农艺性状均优于发酵料;熟料的玉米芯处理下平菇生物学效率最高,发酵短时高温的玉米芯处理下次之,发酵料的玉米芯处理下最低。

发酵玉米芯对肉牛生长性能、瘤胃发酵参数及菌群的影响

本试验旨在研究发酵玉米芯对肉牛生长性能、瘤胃发酵参数及菌群的影响。选用60头体况良好、13月龄左右、体重[(395±32)kg]相近的西门塔尔杂交牛,随机分为3组,每组20个重复,每个重复1头牛。对照组饲喂不添加发酵玉米芯的全混合日粮,试验1组饲喂添加10%发酵玉米芯的全混合日粮,试验2组饲喂添加20%发酵玉米芯的全混合日粮,预试期7 d,正试期93 d。结果显示:1)试验1、2组的平均日采食量和平均日增重显著高于对照组(P<0.05),料重比显著低于对照组(P<0.05)。2)试验1、2组瘤胃液氨态氮(NH_(3)-N)浓度与对照组相比均显著升高(P<0.05),试验2组瘤胃液微生物蛋白(MCP)浓度与对照组和试验1组相比显著提高(P<0.05);各组瘤胃液pH无显著差异(P>0.05);2个试验组瘤胃液总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度均显著低于对照组(P<0.05),但乙酸、丙酸、戊酸摩尔百分比及乙酸/丙酸值没有显著变化(P>0.05);2个试验组瘤胃液丁酸摩尔百分比显著低于对照组(P<0.05),而异丁酸和异戊酸摩尔百分比均显著高于对照组(P<0.05)。3)门水平上,拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为3组肉牛瘤胃菌群中的主要优势菌门。试验1、2组Bacteroidetes的相对丰度显著高于对照组(P<0.05),试验2组Firmicutes的相对丰度显著低于对照组(P<0.05)。属水平上,3组的主要优势菌属均为普雷沃氏菌属(Prevotella)、拟杆菌目未鉴定属(unidentified Bacteroidales)。试验1、2组普雷沃氏菌科未鉴定属(unidentified Prevotellaceae)的相对丰度显著高于对照组(P<0.05),同时试验1组还显著高于试验2组(P<0.05);对照组Ruminococcus和甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)的相对丰度显著高于试验1、2组(P<0.05);试验2组的梭菌目未分类属(unclassified Clostridiales)和毛螺菌科未鉴定属(unidentified Lachnospiraceae)的相对丰度显著低于对照组和试验1组(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加发酵玉米芯能够提高肉牛的生长性能,改善瘤胃发酵环境,同时影响瘤胃菌群在门水平和属水平上的组成。

鲜食玉米收获机械发展阶段判定研究——基于收获效率与果穗损失视角

为促进鲜食玉米的高效低损收获,对鲜食玉米收获机械的发展进行阶段划分,并结合收获效率与果穗损失2个方面构建特征模式,基于模糊数学理论提出一种阶段划分方法,并结合4YZ-6型鲜食玉米收获机田间试验对该方法进行检验与可行性分析。结果表明该收获机收获效率与果穗损失率均低于2470型收获机,与判定的低效低损阶段相符。该阶段划即判定方法的提出,有助于加快我国鲜食玉米收获机械的高效低损发展,补全国内鲜食玉米机械化收获的短板问题。

改性玉米芯生物炭与钢渣微粉组合吸附磷的研究

探究镁改性玉米芯生物炭和钢渣微粉以及两者组合对含磷模拟废水的吸附效果。结果表明,5 g玉米芯粉末在10 mL的1.5 mol/L浓度MgCl_(2)改性条件下,在热解温度为450℃的马弗炉中烧制的生物炭对磷吸附效果最佳。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物炭组合的添加量由14 g/L钢渣微粉和4 g/L镁改性玉米芯生物炭混合组成。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物炭组合对磷的吸附效果均好于两者单独存在时,去除率高达98%,并在60 min时吸附达到平衡,组合投加吸附平衡时间均短于两种材料分别单独存在时。组合投加吸附过程满足准二级吸附动力学模型,且符合Langmuir等温吸附方程,最大理论吸附量为0.12 mg/g。

菌酶复合添加剂对花生秸混合青贮饲料品质的影响

为评估菌酶复合添加剂对花生秸及花生秸混合青贮饲料发酵效果的影响,以花生秸为原料分别制作花生秸单独青贮饲料(PA),花生秸和玉米芯混合青贮饲料(PC),花生秸和稻壳粉混合青贮饲料(PR),添加菌酶复合添加剂(包含植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、果胶酶),以等量蒸馏水为对照组(CK)。对不同处理青贮饲料的发酵品质、微生物数量和营养品质进行检测。结果表明,PC具有最低的pH、氨态氮和ADL含量,最高的体外干物质消化率,但是也有一定负面效果,如增加了霉菌和酵母菌数量,降低了粗蛋白含量。菌酶复合添加剂的使用显著提升了乳酸产量,降低了青贮饲料中的pH和氨态氮含量,同时降低了aNDF含量,提升了体外干物质消化率。且PC在菌酶复合添加剂处理下pH降低到4.16。因此,菌酶复合添加剂的使用对于提升花生秸青贮饲料以及花生秸混合青贮饲料发酵品质和营养品质效果显著,具有显著的应用价值。

不同进水硝酸盐浓度和温度下聚己内酯/玉米芯复合固体碳源的反硝化性能探究

以人工高分子聚合物+农业废弃物为复合碳源的反硝化系统兼具高效脱氮和低脱氮成本的优势。进水硝酸盐浓度(INC)和温度(T)是生物反硝化过程的重要影响因素,本研究以质量比为1∶1的聚己内酯(PCL)和玉米芯(CC)为复合碳源构建反硝化系统,设置3种INC和温度,测定了脱氮能效、有机物利用情况、微生物群落结构和功能基因丰度来判定这2个因素对反硝化的影响。实验结果显示,反应器最佳的INC为30 mg/L,60~90 d的平均硝酸盐去除率(NRE)达到99.12%,且无明显亚硝酸盐氮积累;在不同INC下,优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria),其丰度随INC升高而下降,分别为54.46%、39.96%和24.77%;T=25℃为最佳温度条件,其功能基因表达量除napA外均最高,后30 d的NRE为99.21%;T=30℃和T=25℃优势菌门均为变形菌门,丰度分别为55.86%和38.85%,而T=20℃的系统中丰度最高的为拟杆菌门(Bacteroidota)(28.87%);各系统的优势菌属都为红细菌属(Rhodobacter)。各系统产生的短链脂肪酸中,乙酸占比最高且其与丙酸的比值均>1,同时未检出丁酸,有利于反硝化进行。本研究认为,人工高分子聚合物+农业废弃物形式的复合碳源可为海水养殖尾水固相反硝化的工艺优化提供理论依据。

玉米芯纤维素基保水保肥材料的制备及性能研究

使用玉米芯纤维素结合羧甲基化修饰制备高吸水性水凝胶,引入氨氮吸附功能,制备出一种高效保水保肥材料CCH/Z,通过SEM、FTIR、接触角等测试对其微观结构、官能团组成、亲水性进行了分析,并通过吸水溶胀实验和氨氮吸附实验,测试了合成材料的保水保肥性能。结果表明,CCH/Z保水率可达到452.49%,在保肥方面,当CCH/Z用量为0.15 g时,在100 mg/L氨氮溶液中,吸附率可达41.4%,准一级动力学模型、准二级动力学模型均可以描述吸附氨氮行为,热力学分析表明,CCH/Z的吸附行为符合Freundlich模型。

玉米芯多孔碳超疏水棉织物的制备及性能

以废弃玉米芯为原料,经氢氧化钾活化,高温炭化制备玉米芯多孔碳(CPC)。对CPC微观形貌进行表征,研究了不同炭化温度对CPC表面形貌的影响。当炭化温度为600℃时,制备的CPC粉末具有均匀的微观多孔粗糙结构。利用低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS)对棉织物整理,制备了超疏水棉织物。对整理织物的表面形貌进行表征,研究了不同质量分数的CPC与PDMS整理后棉织物的超疏水性能。结果表明,当CPC质量分数为0.5%,PDMS质量分数为4%时,整理棉织物水滴接触角达到156.9°,具有较好的超疏水、防污及自清洁性能。

基于空间信息增强的轻量化玉米果穗品质识别

果穗是籽粒的聚集形态。为实现轻量化卷积神经网络对玉米果穗品质的准确、快速识别,提出了一种结合轻量化主干和轻量化通道池化注意力模块(Lightweight channel pooling attention,LCPA)的玉米果穗品质识别模型LCPA-Ghost。首先,采用Ghost网络实现轻量化处理,减少训练成本和冗余信息,提升模型的特征学习能力。其次,将LCPA模块增加到Ghost模块的捷径连接中,在引入少量参数的情况下,弥补空间信息捕获能力的不足,保证模型识别准确率。实验以正常、籽粒杂乱、霉变、杂色和缺粒果穗为研究对象,采集并制作了包含1571张果穗图像的基础数据集。实验结果表明,LCPA-Ghost模型的测试识别率达98.12%,与CorNet相当,而模型参数量仅为2.40 M,单张识别速度为19.08 ms,提升9.8%。LCPA-Ghost模型为玉米果穗品质的轻量化识别提供了可行的实验方法。

玉米芯基生物炭的制备及对磺胺二甲基嘧啶的吸附研究

本文以农业废弃物玉米芯为前驱体,以KOH为活化剂制备了玉米芯基生物炭(Biochar,BC),并用此吸附水中的磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMT)。实验表明,玉米芯和KOH的质量比为1:3、活化温度为700℃时制备的生物炭吸附SMT的效果最佳。当投加量为0.08 g/L,初始浓度为50 mg/L,pH值为5.0时,SMT的吸附率为81.4%,吸附容量高达544.6 mg/g。Langmuir吸附模型和二级动力学模型更适合描述BC对SMT的吸附过程,表明吸附过程为基于单分子层的化学吸附。本研究阐明了利用废弃玉米芯制备吸附剂的潜力,体现了“以废治废”的理念,为磺胺类抗生素废水的处理提供了新的思路。

基于玉米芯生物炭的磁性固相萃取-气相色谱-质谱法测定环境水中13种三嗪类除草剂的含量

以玉米芯为母体,通过化学沉淀法制备磁性玉米芯生物炭材料,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱仪表征。取环境水样5.0 mL,加入150 mg磁性玉米芯生物炭材料,涡旋4 min,在试管底部外壁放置磁铁,吸附磁性玉米芯生物炭材料,将上层清液全部弃去。加入1.0 mL水,涡旋1 min,弃去溶液。加入1.0 mL乙酸乙酯(洗脱剂),涡旋4 min,收集乙酸乙酯洗脱液,按照气相色谱-质谱法测定。结果显示,合成的磁性玉米芯生物炭材料具有丰富的孔隙结构,近似球形的Fe3O4颗粒均匀分布在玉米芯生物炭的表面,对三嗪类除草剂的吸附过程符合朗缪尔等温吸附模型,其吸附机理为单层吸附,最大理论吸附容量为0.604 mg·g^(-1)。13种三嗪类除草剂的质量浓度分别在0.05~10.00 mg·L^(-1)(脱乙基莠去津、莠去通、莠去津、敌草净、嗪草酮、西草净、莠灭净、扑草净、特丁净、异丙净和氰草津)和0.02~10.00 mg·L^(-1)(特丁通和环嗪酮)内和峰面积呈线性关系,检出限(3S/N)为0.01~0.02 mg·L^(-1);按照标准加入法进行回收试验,回收率为87.1%~110%,测定值的相对标准偏差(n=6)为1.8%~5.6%(日内精密度试验结果)和2.9%~7.9%(日间精密度试验结果)。方法用于疑似投毒环境水样的分析,检出了扑草净,检出量为5.3 g·L^(-1)。

辽宁地区农户玉米果穗不同储藏方式条件下品质变化及减损状况研究

玉米是主要的粮食作物,在收获前后易受到真菌侵染,条件适宜时真菌会活跃生长、繁殖,并积累真菌毒素等次生代谢物,严重威胁玉米的储藏安全。针对辽宁地区普遍存在的农户玉米临储“地趴粮”和储粮装具储存两种方式,选取辽西和辽北储粮农户开展实仓试验,对临储玉米的水分、脂肪酸值、容重、赤霉烯酮和呕吐毒素等指标进行跟踪检测,并对比总结。结果表明:储存于装具的玉米各项指标要明显好于散堆“地趴粮”的玉米。

不同添加量玉米芯对牛粪厌氧发酵产酸性能的影响及其在反硝化碳源中的潜力研究

研究了不同添加量玉米芯对牛粪厌氧发酵产酸性能及其作为反硝化碳源的潜力。结果显示,添加10%质量分数玉米芯的发酵液表现出最佳产酸效果,产生的VFAs达到2 060 mg/L,平均为1 610 mg/L。此外,添加10%玉米芯的发酵液显著增加了碳释放量,七天的平均碳释放量为6 273.49 mg/L,远高于对照组。比较不同条件下的碳氮比(C/N),发现添加10%玉米芯的发酵液具有较高的C/N值(68.76),适合作为反硝化碳源,具备良好的反硝化潜力。本研究为优化反硝化碳源的条件提供了参考。

乳酸菌对不同果穗状态全株青贮玉米饲料品质的影响

为研究乳酸菌添加剂对不同果穗状态全株玉米青贮饲料发酵品质、营养品质、真菌污染和有氧稳定性的影响,利用蒸馏水(CK)、植物乳杆菌处理(LP处理,添加量为1×10^(6)CFU/g鲜样)以及布氏乳杆菌处理(LB处理,添加量为1×10^(6)CFU/g鲜样)添加进果穗全包、果穗露顶和果穗露顶穗腐组中进行青贮发酵。结果表明,所有处理均取得了良好的发酵效果。果穗露顶组具有更高的WSC含量和霉菌数量,且相对果穗全包组具有更高的总酸含量、乳酸/乙酸比值和更低的pH。LP处理增加了乳酸含量、降低了pH。LB处理显著增加了乙酸含量并降低乳酸/乙酸比值,具有最低的酵母菌数量和最高的有氧稳定性,2种添加剂的使用均显著降低了氨态氮含量和霉菌数量。乳酸菌添加剂的应用对于提升不同果穗状态的全株玉米青贮饲料发酵品质、营养品质和有氧稳定性并降低真菌污染具有重要意义。

有机合成类土壤改良剂的制备及其对沙化土壤抗蚀性的改良效果

[目的]探究以玉米芯、腐殖酸为原料制备纤维素基土壤结构改良剂对沙质土壤抗侵蚀性能的改良效果,为区域性水土流失治理工作提供科学参考。[方法]选择漆酶(Lac)和木素过氧化物酶(Lip)的单酶类型和双酶协同,设置3个酶活水平,2个玉米芯生物质添加处理,固定腐殖酸用量,通过水溶液聚合法制备纤维素基土壤改良剂。利用红外光谱对酶解产物及改良剂官能团进行表征,基于溶胀特性分析土壤保水持水能力和改良剂的网状特征,基于机械性和水稳性团聚体相关参数分析改良剂对沙质土壤抗蚀性的改良效果。[结果]①纤维素基土壤改良剂的吸纯水倍率为纯腐殖酸基改良剂的0.61~4.84倍。添加4 g漆酶(20 U)+木素过氧化物酶(20 U)酶解产物制备的土壤改良剂(LLP_(3-4))的吸纯水倍率最高,为66.7 g/g。改良剂溶胀过程符合Schott二级动力学模型。②与CK相比,3种酶解方案制备的改良剂(Lac_(3-4),Lip_(3-4)和LLP_(3-4))1%添加处理,土壤的饱和持水量提高了20%~60%;LLP_(3-4)可使机械性大团聚体和水稳性大团聚体(粒径>0.25 mm)含量分别增加了6倍和14倍,使土壤平均重量直径和几何平均直径分别增加了70.59%和46.67%,分形维数降低了21.36%。[结论]双酶预处理方案制备的纤维素基土壤改良剂可显著提升沙化土壤的保水持水能力及抗蚀性能。

玉米芯颗粒对风沙土毛管水运移和蒸发特性的影响

为探索玉米芯在干旱地区的有效利用方式、提高其利用率,通过土柱模拟的方法,将1.5~6.0 mm玉米芯颗粒与风沙土混合开展吸水与蒸发试验。以未添加玉米芯的土柱为对照,设置10种添加玉米芯处理,对不同处理土柱的吸水量、湿润锋、蒸发量、蒸发强度等进行测定,分析玉米芯及其用量对风沙土吸水、保水效果的影响。结果表明,混合土壤毛管水上升高度比对照低0.0%~76.3%,毛管水平均上升速率比对照低7.3%~78.7%,蒸发强度比对照低10.7%~64.2%。玉米芯添加量≤40%时,吸水量比对照高8.6%~16.2%;玉米芯添加量>40%时,吸水量比对照低1.1%~46.0%。毛管水上升高度与时间之间呈幂函数关系,水分补给量与时间之间呈幂函数关系,水分补给量与毛管水上升高度之间呈线性相关。吸水条件下的Green-Ampt模型调整后可用于模拟混合土壤的毛管水上升过程。Rose蒸发模型能很好地表达混合土壤累计蒸发量随时间的变化特征。研究结果为沙化土地治理、秸秆还田改良耕地等研究与实践提供理论依据。