高静水压力下Mohr–Coulomb准则的拓展研究

深部开采时极端环境下的岩体高应力和高地压是影响工程安全的主要因素。本文指出了Mohr–Coulomb准则(简称M–C准则)在高静水压力下无法判断岩石材料发生屈服破坏的问题,开展了岩样在高应力下的三轴压缩实验,观察了高静水压力下岩石材料的破坏现象,推导了高静水压力条件下M–C准则的拓展方程。研究结果显示,与现有M–C准则不同的是,材料剪切强度随轴压和围压之差增大到某一峰值时将逐渐减小,岩样在高静水压力下也可发生屈服破坏,M–C准则拓展方程与实验结果基本吻合。同时,本文探讨了低静水压力下M–C屈服面的下限和高静水压力下M–C屈服面的上限。研究成果可为深部工程的安全高效开展提供理论参考。

高静水压技术及其在乳制品中应用研究进展

高静水压技术是一种重要的非热物理技术,其能耗小、无污染、效率高、对食品品质几乎无影响。因此,在食品加工中有较好的应用前景。乳及乳制品作为人们日常消费的食品,其营养物质组成丰富,也具有诸多有益的生理功能,对改善人体健康、预防疾病有重要价值。本文系统地总结了高静水压技术的特点、作用机制以及近年来在乳制品方面应用的研究状况,旨在为高静水压技术在科学研究和食品加工应用提供一定的理论参考。

甲基化转移酶样蛋白3介导的m6A修饰参与高静水压诱导的心房肌细胞电重塑

目的探讨甲基化转移酶样蛋白3(methyltransferase-like protein 3,METTL3)介导的N-6甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修饰对高静水压下心房肌细胞L型钙通道的调控作用。方法C57BL/6J小鼠随机分为对照组和高血压组(血管紧张素持续给药4周)。采用Masson染色观察小鼠心房组织纤维化情况,斑点印迹实验检测小鼠心房组织中m6A,Western blot检测METTL3和Cav1.2表达情况。体外培养的小鼠心房细胞株HL-1细胞,予加压构建高静水压模型及干预METTL3,观察细胞中m6A表达含量、METTL3和Cav1.2水平的改变,全细胞膜片钳检测HL-1动作电位时程(action potential duration,APD)及L型钙电流(L-type calcium current,I Ca,L)。结果与对照组相比,高血压组小鼠心房肌细胞形态紊乱,间质纤维化增加,且心房组织中m6A含量及METTL3表达水平也明显增加,离子通道蛋白Cav1.2表达减少。体外培养的HL-1细胞,施予不同静水压(0、20、40 mmHg)干预后,随着静水压的升高,细胞中m6A、METTL3上调,Cav1.2下调。STM2457(特异性METTL3抑制剂)和si-METTL3可逆转上述变化,同时STM2457逆转高静水压所致的HL-1细胞的APD缩短和I Ca,L峰值密度降低,METTL3可直接与CACNA1C(Cav1.2 mRNA)发生结合。结论高静水压下METTL3介导的m6A修饰可直接调控CACNA1C参与心房肌细胞电重塑。

高静水压处理对玉米淀粉/阿魏酸复合体系理化及结构特性的影响

本实验探讨了高静水压(high hydrostatic pressure,HHP)处理对CS玉米淀粉(corn starch,CS)/阿魏酸(ferulic acid,FA)复合体系理化及结构特性的影响。利用差示扫描量热仪、流变仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪等技术手段,对HHP处理所构建的CS/FA复合体系的理化性质和结构特性进行研究。结果表明,HHP处理增强了CS/FA复合体系的峰值黏度、弹性模量G′和黏性模量G″,降低了复合体系的溶解度和膨胀度(75~95℃)、糊化焓及回生值;此外,HHP处理提高了CS/FA复合体系的粒径,傅里叶红外光谱和X射线衍射光谱分析结果表明,HHP处理后复合体系短程有序和双螺旋结构程度降低,淀粉颗粒仍为A型而相对结晶度下降。综上所述,HHP处理促进了复合体系中CS与FA的相互作用,改善了CS的理化特性,使其结构有序程度降低。

酶在高静水压食品加工中的应用

食物供给不足、损失浪费严重等现实问题驱动食品科技革新和产业转型升级。过去四十多年,高压加工在食品行业得到了广泛研究,高压加工通过改变酶的结构和活性部位的构象可以灭活或激活食品中的不同酶。本文综述了高压对酶的稳定性和活性的影响机制,总结了高压加工食品中关键酶的作用,以及高压加工在食品工业的未来发展方向。

高静水压处理水稻诱导稳定遗传变异系的DNA分析

用高压手段诱变水稻品种"毕粳38",产生了两个稳定的可遗传的变异:变异1,植株分蘖减少,成熟期较原种提早20d;变异2,植株变高,分蘖增加,籽粒变长,类似于籼稻。对原种及两个变异进行了ISSR及RAPD分析,结果显示原种及两个变异在ISSR和RAPD的检测中多态性明显,分别为28.57%和45.98%。变异2的变异大于变异1;ISSR检测中原种与变异1的平均绝对距离系数为0.0303,与变异2的平均绝对距离系数为0.2613。RAPD检测中原种与变异1的平均绝对距离系数0.0845,与变异2的平均绝对距离系数为0.4167。研究结果表明:高静水压可以对高等植物的种子进行诱变,产生在表型上及DNA分子水平上均可稳定遗传的变异。研究结果首次从DNA分子水平上证明高静水压处理可以产生变异。继各种化学制剂、各种射线诱变等方法之后,高压不失为一种行之有效的新诱变方法。

高静水压诱变水稻突变体的农艺性状及光合特性

比较了经高静水压力处理已萌动的水稻 (OryzasativaL .)粤香占筛选的突变株系粤压Ⅰ号、突变 1、突变 2和对照粤香占的农艺性状和光合特性。与对照相比 ,突变株系株高、有效穗数、收获指数等性状都存在明显差异 ,空秕粒率降低 ,理论产量有不同程度的提高 ,籽粒的长 宽比值也均较对照提高。突变株系光补偿点和光饱和点升高 ,孕穗 灌浆期的净光合速率和表观量子效率增幅较大。突变株系增产的主要原因可能是孕穗 灌浆期净光合速率和表观量子效率的急剧增加。

高静水压诱变水稻突变株系的叶绿素荧光特性变化

以经 75MPa高静水压处理后筛选得到的 3个水稻突变株系及其亲本粤香占为材料 ,测定了田间生长条件下不同生育时期水稻剑叶的叶绿素荧光动力学参数。与对照亲本相比较 ,3个突变株系的Fv/Fm 在分蘖期和抽穗期均增加 ,除抽穗期突变 2的ΦPSⅡ略低外 ,其余的ΦPSⅡ都表现为增加 ,说明光系统Ⅱ的功能得到改善。在抽穗期 ,突变株系与亲本在中午高光强下受到的抑制相比 ,突变株系受到的抑制较小 ,而且在 18:0 0以后几乎能恢复到早上 6 :0 0的水平 ;在灌浆期 ,突变株系受到的光抑制增加 ,但能够快速恢复。突变 1、突变 2和粤压 1号单株产量比对照亲本分别提高 2 6 8%、2 7 9%和18 8%。结果显示 ,高静水压处理萌动的水稻种子后筛选得到的突变株系叶片的叶绿素荧光特性及田间光抑制发生了改变 ,产量也明显提高。高静水压诱变可能成为一种筛选高产水稻品种的新途径之一。

高静水压对内皮细胞产生不对称二甲精氨酸的影响及葛根素对其作用

目的 观察高静水压培养的人脐静脉内皮细胞 (HUVECs)产生不对称二甲精氨酸 (ADMA)的情况及中药葛根素干预后的变化。方法 采用改良的Jaffe法培养原代HUVECs,取生长良好的 3～ 6代HUVECs用于实验 ,分为大气压组 (加等量DMEM培养液 )、高静水压组(2 3.9kPa)和高静水压 +葛根素组。测定上清液中ADMA、左旋精氨酸 (L -arg)、一氧化氮(NO)和内皮素 (ET)的浓度及血管紧张素转换酶 (ACE)的活性。结果 高静水压组ADMA及ET含量、细胞内钙 (Ca2 + )浓度及ACE活性增加 ,而NO含量减少。葛根素干预后 ,ADMA及ET含量减少 ,ACE活性降低 ,NO含量增加 ,而L -arg水平无明显变化。结论 高静水压通过增加ADMA导致内皮功能紊乱 ,葛根素则能通过减少ADMA减轻高压导致的内皮细胞代谢功能障碍。

高静水压对水稻种子萌发及同工酶的影响

利用不同静水压力和不同保压时间处理了籼稻粤香占种子,研究发现,随着压力的增加和保压时间的延长,水稻发芽率和成苗率明显下降,高压处理后的水稻在苗期的生长受到明显抑制,大约生长30d株高才赶上对照;聚丙烯酰胺凝胶电泳显示高静水压力抑制了种子幼苗的酯酶(Esterase)同工酶的表达,但对其它几种同工酶如过氧化物酶(Peroxidase)、超氧化物歧化酶(SuperoxiderDismutase)和苹果酸酶(MalicEnyme)等影响较小。利用同一压力和保压时间处理,不同类型的水稻(OryzasativaL.)品种种子,其中包括籼稻(粤香占和南京11)、粳稻(秋光和台中65)和中间类型Bulu稻(BuluGendjah和BuluRusa),结果发现所有类型水稻种子的发芽率和成苗率都显著降低,但因水稻类型的不同其影响程度也不同,籼型水稻南京11和粤香占的耐压性最弱,粳型水稻秋光和台中65最强,中间型Bulu水稻BuluGendjah和BuluRusa居中。上述结果表明,静水高压能够显著降低水稻的种子的发芽率和成苗率,抑制幼苗前期的生长和酯酶同工酶的表达。

高静水压下自由场水声声压标准装置的研究

为了精确测量高静水压下自由场中的水声信号,在高压消声水池系统基础上建立了高静水压下自由场水声声压标准装置。装置由水声信号发射系统、电声信号测量系统、控制和管理系统及互易测量构件设备所组成,能够在2～200 kHz频率范围内,0.1～10 MPa静水压力下用球面波互易校准原理校准标准水听器的自由场灵敏度,校准值的扩展不确定度为0.8 dB（P=95%）。

高静水压培养对内皮酯酶表达的影响

探讨高静水压培养对内皮脂酶表达的影响及其机制.分大气压(0mmHg)和高于1个标准大气压的递增压力(120、150、180mmHg)培养人脐静脉内皮细胞,用蛋白酶体抑制剂MG132进行干预.RT-PCR检测内皮脂酶mRNA的表达,间接免疫荧光技术和流式细胞术检测内皮脂酶蛋白的表达.结果显示,高静水压培养明显促进内皮脂酶mRNA和蛋白质的表达,180mmHg培养24h内皮脂酶mRNA的表达较对照组上调2.2倍(P<0.001),内皮脂酶蛋白表达较对照组上调2.54倍(P<0.001).蛋白酶体抑制剂MG132干预明显抑制180mmHg培养诱导的内皮脂酶mRNA的表达,MG132干预组内皮脂酶mRNA表达约为180mmHg培养组的50%(P<0.05).结果说明,高静水压上调内皮脂酶mRNA和蛋白质的表达,其机制可能与核因子-κB活化有关.

高静水压诱导水稻产生突变的研究

以78 MPa高静水压力处理已浸泡10 h的水稻(Oryza sativaL.)粤香占、粤丰占和测64种子12 h,成苗后移栽至大田,对其处理当代和后代的农艺性状进行调查和分析,结果表明,处理当代中,粤香占、粤丰占和测64的穗粒数分别增加了5.2%、1.2%和17.0%,且测64达到显著性差异水平;测64处理的生育期延长10 d,而粤香占和粤丰占则分别早熟5 d和2 d。在处理的当代和后代中出现了可遗传的突变体,突变性状中既有质量性状也有数量性状,其中紫色叶鞘和穗下节伸长属于质量性状突变,株高、粒长和穗粒数等属于数量性状突变。突变频率因品种不同而存在差异,表现为:测64>粤丰占>粤香占。通过4年6代的筛选,共获得近100份包括叶、茎、穗、粒、育性和生育期等性状发生明显变异的突变体,已稳定的突变株系22个,其中7个突变株系的综合性状明显较对照好,具有良好的应用前景。

灵芝高静水压诱变及其漆酶发酵的研究

研究了高静水压处理对灵芝生长及其产漆酶的影响,实验压力为0.1￣400MPa,保压时间为15￣60min。实验结果表明,灵芝致死率随处理压力的增大而增加,在150MPa下处理30min获得了一株生物量和漆酶产量都大幅增加的突变株G1502,其最大生物量及酶活分别比出发菌株提高了19.3%和283%,发酵时间也缩短了1d。

心肌营养素-1在高静水压刺激心肌成纤维细胞增殖中的作用

目的探讨心肌营养素-1(CT-1)在高静水压刺激心肌成纤维细胞增殖中的作用。方法用160 mmHg的高静水压刺激原代培养的心肌成纤维细胞,同时以CT-1的反义寡核苷酸进行干预。分别用MTT法检测心肌成纤维细胞的增殖,放免法检测血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的浓度,Western blotting检测CT-1蛋白的表达。结果高静水压能明显促使心肌成纤维细胞增殖,AngⅡ分泌增加,CT-1合成上调,而CT-1的反义寡核苷酸能抑制高静水压诱导的细胞增殖和AngⅡ分泌。结论CT-1参与高静水压的促心肌成纤维细胞增殖作用,且这一作用与肾素血管紧张素系统(RAS)有关。

pp60c-src在高静水压培养的人脐静脉内皮细胞增殖中的作用

目的 :探讨短期高压刺激是否诱导人脐静脉内皮细胞 (HUVECs)增殖以及pp60c -src所起的作用。方法 :分大气压 (AP ,0mmHg) ,中压 (MP ,12 0mmHg)和高压培养 (HP ,180mmHg) 3组 ,各组分别用卡托普利 (Cap ,10μmol/L)和厄贝沙坦 (Irb ,10 μmol/L)进行干预。测定 β -N -乙酰氨基己糖苷酶活性以反映细胞增殖。用Westernblotting法测定细胞内pp60c -src含量。结果 :① 2h时各组氨基己糖苷酶活性相似 ;中、高压组 4h时酶活性明显增高 (0 118± 0 0 0 3vs 0 14 5± 0 0 18和 0 14 4± 0 0 19,P <0 0 1) ,而大气压组 8h才见增高。 12h时各组酶活性相近。与此相应 ,2h时中、高压组pp60c -src明显高于大气压组 (0 12± 0 0 3vs 0 16± 0 0 2和 0 19± 0 0 6,均P <0 0 5) ,而大气压组 4h后才缓慢增加至中、高压组水平。② 12h时大气压组Cap与Irb对细胞数无影响 ,而在中、高压组两药使细胞增加 (MP组 0 189± 0 0 0 6vs 0 2 0 2± 0 0 0 5和 0 2 0 7± 0 0 0 3 ,P <0 0 5;HP组 0 193± 0 0 0 4vs 0 2 13± 0 0 0 4和0 2 2 1± 0 0 0 4,P <0 0 5)。但Cap与Irb干预组pp60c -src含量与对照组相似。结论 :压力刺激促使HUVECs早期 (4h)增殖 ,pp60c

利用高静水压技术提高黏红酵母生物合成β-胡萝卜素的产量

利用100-500MPa的高静水压和10-30min的保压时间对黏红酵母（Rh.glutinisRG5）进行处理,发现处理10min时的高压存活曲线呈现马鞍形,说明高静水压处理的最终效应可能是多种生物学效应的累积。在250MPa处理10min所获得的高压突变株RG5-3,其生物量虽然比出发菌株RG5下降了9.25%,但目的产物β-胡萝卜素的含量却比RG5提高了68.60%。传代实验表明该诱变株遗传稳定性良好,没有发生性状退化及回复突变。利用限制性片段长度多态性分析（RFLP）比较发现,限制性内切酶HindⅢ和BamHⅠ切割的RG5和RG5-3的DNA片段有明显不同,初步证明高静水压使黏红酵母RG5在表面性状和DNA水平上都发生了改变。

高静水压下障板样品声特性的计算与测量

为研制一种在声呐水下声系统中起到屏蔽噪声、提高声基阵空间增益作用的耐压、低频、宽带声障板,设计了声管样品,根据分层介质中的声传播理论,利用多层均匀结构的传递矩阵法计算了它在空气和水介质背衬下的声压反射系数和透射系数,在不同的背衬情况下具有明显不同的声学特性。制备了直径∅206 mm的样品,利用杭州应用声学研究所水声驻波管和行波管测量系统测量了频率范围100 Hz~4 kHz、静水压范围从常压到2 MPa的声学性能,测量结果和理论计算值基本吻合,声障板样品在静水压状态下具有一定的低频、宽带反声特性。

高静水压对纤维素产生菌葡糖醋杆菌性质及其产纤维能力的影响

【目的】研究高静水压处理对纤维素产生菌葡糖醋杆菌（Gluconacetobacter J2）致死率、形态特征、生理生化特性、纤维素产量以及菌体生长速率的影响,为细菌纤维素高产菌株的诱变育种提供参考。【方法】将制备好的菌悬液,分装到无菌聚丙烯袋中,用真空封口机封口,然后用高静水压设备在处理压力为200 MPa时,分别处理10,15,20 min;在处理时间为15 min时,处理压力分别为150,200,250 MPa,进行高压处理。【结果】高静水压对菌株J2有显著的作用。处理时间在30 min内时,菌株J2的致死率随着处理时间的延长而增大,至30 min时全部死亡;处理压力在300 MPa内时,菌株J2的致死率随着处理压力的增加而增大,至300 MPa时全部死亡。处理压力与处理时间呈现出极显著的交互作用。显微镜下观察到,高静水压处理后菌株呈现的杆菌有所变短,且高静水压处理后的菌株在液体培养基中呈现的球状菌群大小是高静水压处理前的3~4倍,但其生理生化特性没有发生明显变化。高静水压处理前、后菌株对碳源和氮源的利用程度有明显差异。高静水压处理后菌株发酵生产细菌纤维素的能力明显提高,其中产量最高的1株纤维素产量是高静水压处理前的1.485倍,且菌株的生长速率明显加快。【结论】高静水压处理对细菌纤维素产生菌的生理代谢和产纤维素能力有明显影响,在高产菌株诱变选育方面有一定的应用前景。

高静水压处理对牛初乳中IgG的影响

采取不同的高静水压条件(处理压强、施压温度、保压时间)处理产犊后48 h内的牛初乳,研究高静水压处理牛初乳对免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)活性的影响。将牛初乳离心去除酪蛋白、乳脂肪等,取上清液进行高静水压处理,采用高效液相色谱法和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(sodium dodecyl sulfa tepolyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)对处理后的样品进行检测。结果表明:高静水压处理后的样品,经高效液相色谱仪检测,其与亲和色谱柱发生特异性吸附的能力下降,IgG检出质量浓度降低;经SDS-PAGE检测和凝胶电泳成像仪扫描处理,不同处理条件下IgG的轻链和重链的质量变化不显著。因此,当牛初乳在200 MPa、30 ℃和20 min的高静水压处理条件下,IgG的活性最好,检出质量浓度为16.843 9 mg/mL。