基于图像识别的叶丝形态表征及其数值模拟

【背景和目的】研究一种叶丝颗粒的粒度和粒形表征方法,表征结果可用于其数值模拟的建模。【方法】采用图像分析技术,确定分散放置在二维平面上的每根叶丝的等面积圆当量径、最大弗雷特(Feret)径、圆形度和纵横比。【结果】(1)利用提出的叶丝颗粒图像采集和处理方法,通过对叶丝样品数据的统计分析,确定叶丝物料粒度和粒形的概率密度分布曲线,实现了长丝、中丝、短丝和碎丝4种长度叶丝物料的颗粒粒度和粒形表征,表征参数可定量的反映不同样品的颗粒尺寸和形状的差异。(2)离散单元法数值模拟结果表明叶丝的粒度和粒形性质对物料堆积高度有重要影响。本文基于实验测量得到的粒度和粒形概率分布曲线,生成了与实际形态分布一致的叶丝颗粒的数值模型,数值模拟结果与实验结果的偏差在1.3%以内。【结论】提出的方法从粒度和粒形对叶丝颗粒进行定量表征,表征结果一方面能反映不同物料的性质差异,另一方面可直接用于建立与实际情况接近的数值模型,从而准确预测不同长度叶丝颗粒的堆积高度。

普通烟草β-半乳糖苷酶基因(NtBGAL)的生信分析及其在不同组织及原核诱导的表达

【目的】探明普通烟草β-半乳糖苷酶基因NtBGAL的表达模式与蛋白特征,为后期创制烟草多用途利用的底盘材料提供依据。【方法】通过比对普通烟草K326基因序列与本氏烟草NbBGAL1基因的同源性,以K326的cDNA为模板经PCR技术克隆获得NtBGAL基因,随后利用生信工具软件分析其基因结构及蛋白理化性质,并采用qRT-PCR检测该基因在烟草不同组织部位(根、茎、叶和花)的表达模式,最后开展原核诱导表达、蛋白纯化及蛋白表征研究。【结果】克隆获得烟草NtBGAL基因,其与本氏烟草NbBGAL1基因同源性最高,二者具有相同的结构域(Motif);该基因定位于9号染色体上,含有18个内含子,mRNA长度为6649 bp,CDS长度为2541 bp,编码846个氨基酸,翻译的β-半乳糖苷酶属于GH35家族,NtBGAL蛋白的分子量为92.44 kDa,理论等电点(pI)为6.8,GRAVY为-0.222,定位于细胞壁。该基因在普通烟草不同组织部位的表达量为花>叶>茎>根,差异显著。在37℃下进行原核诱导,NtBGAL蛋白有明显表达;采用包涵体纯化方法获得较高纯度的NtBGAL蛋白。NtBGAL蛋白酶促反应最适温度为30~40℃,最适pH为4.0~6.5,Mn^(2+)浓度为0.05~0.15 mmol/L时对NtBGAL酶活性有增强作用。【结论】研究明确NtBGAL基因的组织表达模式及蛋白表征,为进一步通过改造NtBGAL基因,利用普通烟草生产人源化糖蛋白奠定基础。

卷烟表香纳米香精微胶囊的制备及其在卷烟中的应用

采用复凝聚法以壳聚糖为壁材,表香香精为芯材制备纳米微胶囊。对其物理化学性质进行表征,将其应用到卷烟当中。利用吸烟机和GC-MS分析加香前后卷烟主流烟气粒相物中烯、酸、酯、醇、酮、酚以及醛类物质的差异,最后通过感官评吸试验考察纳米香精微胶囊在卷烟中的应用效果。结果表明:(1)表香纳米香精微胶囊的粒径为712nm,包埋率为43.09%;(2)红外光谱表明香精被成功包埋在壁材当中;(3)热重曲线表明表香纳米香精微胶囊具有较好的热稳定性;(4)表香纳米香精微胶囊用于卷烟加香,能改善吸味,调和烟香,从而提升卷烟的吸食品质。综上,采用复凝聚法制备的表香纳米香精微胶囊,具有较好的稳定性,应用于卷烟中可提升卷烟品质。

基于近红外光谱表征品质设计烟叶配方

针对传统烟叶配方设计客观性不强、设计效率低的问题,提出了一种基于近红外光谱表征品质的烟叶配方设计方法:利用偏最小二乘法建立烟叶化学成分、部位、香型的近红外光谱模型,并预测烟叶品质指标;以品质指标为多维向量构建综合质量表征指数,依据“相似相替”规则,参照目标配方中的原烟等级,筛选相似的替代烟叶并组成候选烟叶集合,采用线性规划求解方法计算替代配方的构成比例。利用指标评价与感官验证相结合的方式,验证2020年度四川烟叶配方设计效果。结果表明:替代配方的烟叶部位、烟叶总糖、还原糖、总植物碱、总氮含量等与目标配方的相对误差小于6%;除刺激性指标外,替代配方烟叶香气量、清晰度、透发性、成团性、杂气、余味及劲头等感官质量指标与目标配方的差异不显著。

高纯度烟草过氧化物酶的酶学特性研究

从K32 6的烟叶中采用除植物褐色素新技术 ,经分离纯化 ,得到单一过氧化物酶Ⅰ (TOPⅠ ) ,该酶是一种以血红素为辅基的含铁蛋白质 .基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 (MALDITOF MS)测得TOPⅠ分子量为 2 1 888.5Da ,等电点pI为 3.5;酶反应的最适pH为 6 .0 ,最适温度为 4 5℃ ,70℃保温 1 5min残余活力为 50 %,具有良好的热稳定性 .动力学分析表明 :烟草中的过氧化物酶I与愈创木酚 (一元酚 )结合力最强 ,邻苯二酚 (二元酚 )次之 ,焦性没食子酸 (三元酚 )作用较小 .TOPⅠ的Km(愈创木酚 )为 0 .1 32mmol/L ;Km(H2 O2 )为 0 .598mmol/L .N-3 、CN-1、Fe3 + 、Fe2 + 和Sn2 对酶有较强烈的抑制作用 ,重金属离子Ag+ 、Pb2 + 、Cu2 + 对该酶的活性有激活作用 ,而NO-2 、Hg2 + 、Cr3 + 对酶活力无显著影响 .

烟草中多酚氧化酶的特征分析及应用展望

烟草中多酚氧化酶(PPO)介导的褐变会影响烟叶和烟丝的色泽和内在质量,因此对其特性的研究,以及活性的控制成为多年来的研究热点。笔者从PPO生物发生模型,分子结构,生物化学和光谱学特征及其与植物抗病和机械损伤的关系,多酚氧化酶的抑制,多酚氧化酶的应用等方面,对近几年来烟草中PPO研究的最新成果进行了回顾和总结,对一些有争议的问题进行了探讨,并对未来PPO研究的方向和领域进行了展望。

廉价生物吸附剂的制备及其对刚果红吸附研究

利用烟草废水(tobacco wastewater,TWW)培养青霉菌LY7获取菌丝体,以灭活菌丝体为材料制备廉价真菌吸附剂PLYB.研究了PLYB的表面特征及其对水溶液中刚果红(Congo Red,CR)的吸附行为,考察了PLYB加入量、温度、pH、吸附时间、染料初始浓度等因素对CR吸附效果的影响.结果表明,PLYB对CR的吸附过程符合Langmuir吸附等温式,吸附过程可用准二级动力学模型较好的描述.根据Langmuir吸附等温线,30℃和pH 6.8条件下PLYB对CR的最大吸附量可达312.5 mg/g.

烟草Rubisco活化酶的纯化及其特性

利用35％饱和硫酸铵分部、DEAE－Sephacel和FPIC－MonoQ柱层析等步骤从烟草叶片中纯化了Rubisco活化酶，并制备了其专一性抗体。此法不仅快速，而且比活力高。以往认为菠菜和拟南芥Rubisco活化酶由两种亚基组成。通过快速制备的粗提液分析．发现烟草Rubisco活化酶由一种42kD的亚基组成。即使在有多种蛋白酶抑制剂存在的情况下，此亚基仍很易降解为39kD的亚基。ATP不仅对酶的活性所必需，而且也有利于维持酶的稳定性。该酶的热稳定性远比Rubisco差。

链霉菌菌株HNS2-2的分类鉴定及其代谢产物抗烟草花叶病毒活性

从神农架国家自然保护区土样中分离筛选到1株抗烟草花叶病毒的放线菌HNS2-2。根据培养性状、扫描电镜观察、生理生化测定以及16S rRNA序列分析,初步判定该菌株为链霉菌属中的草绿色链霉菌(Streptomyces herbaricolor)。HNS2-2菌株培养滤液与烟草花叶病毒混合后接种在枯斑寄主曼陀罗和系统侵染寄主普通烟K326上,对两寄主的枯斑抑制率分别为92.62%和61.88%;接种病毒前、后施用HNS2-2菌株培养滤液对两寄主的枯斑抑制率分别为83.78%、67.26%和54.06%、42.37%。

烤烟香型表征研究

从香型的分类、表征指标(感官的,常规化学成分的,香气物质的,常规化学成分与烟气前体物复合的)等方面对烤烟香型的表征研究进行了综述,并提出了进一步研究的方向与建议。

烟草中蔗糖酯的研究进展

综述了烟草表面成分中的蔗糖酯的结构、影响其含量的因素、分离与分析、化学合成及其与烟气品质的关系,并对其在烟草行业中的应用前景进行了展望。

烤烟新品种辽烟20号选育及其性状鉴定

烤烟新品种辽烟20号是以MSK326为母本,Speight G-70为父本杂交选育而成的雄性不育一代杂交种。经多年植物学性状、农艺性状、经济性状和抗性鉴定,结果表明,该品种田间生长势强,群体整齐一致,中抗黑胫病、根结线虫病,对CMV和TMV的抗性好于对照品种NC89,主要经济性状极显著优于对照。工业评价结果表明,该品种原烟化学成分协调性和物理特性略优于对照,感官质量优于对照,工业企业建议推广度明显优于对照。辽烟20号烟叶品质、抗性和经济效能等主要性状协调兼顾,感官质量优于NC89,适宜在我国北方烟区推广种植。

烟草SCAR标记技术的建立

目的:通过烟草随机扩增多态性DNA(RAPD)标记技术建立烟草特征序列扩增区域(SCAR)标记技术,用于烟草品种鉴定。方法:对12个烟草品种的复烤叶片DNA进行RAPD分析,得到2个RAPD特异片段S1和S2,通过切胶回收,连接pUCm-T载体克隆转化,片段测序,设计特异性引物S1-1/S1-2和S2-1/S2-2,对SCAR-PCR扩增退火温度进行优化。结果:2个RAPD标记成功地转化为稳定快捷的SCAR标记,可将红花大金元和NC102等2个品种从12个烟草品种中快捷准确地鉴别出来。结论:SCAR标记可作为准确稳定的DNA水平的烟草品种鉴定方法,可对种植、复烤和配方品种的烟叶或叶片进行鉴别。

侵染云南烟草的粉虱传双生病毒卫星分子基因组结构特征

对侵染云南烟草的粉虱传双生病毒致病性相关分子DNAβ进行PCR扩增和克隆。对9份采自不同时间和地区的样品中的DNAβ分子的全基因组序列分析发现,9个DNAβ都具有典型双生病毒DNAβ卫星分子的基因组结构特征:在互补链上编码1个大小约为118个氨基酸的βC1蛋白,含有1个卫星分子保守区(Satellite conserved region,SCR)和1个A富含区。核苷酸同源性分析显示,9个分离物的DNAβ分子中,7个分离物的DNAβ属于TYLCCNV伴随的DNAβ分子,1个属于MYVYNV伴随的DNAβ分子,2个属于TYLCTHV伴随的DNAβ分子,1个属于TbCSV伴随的DNAβ分子。系统进化分析发现,这些DNAβ卫星分子具有明显的种类和地理分布差异,但没有因寄主和采集时间的不同而表现出明显的差异。

烟草秸秆纤维素纳米晶的制备及表征分析

为有效地利用农业废弃物烟草秸秆,以烟草秸秆为原料,采用过硫酸铵氧化法制备纤维素纳米晶(CNC),并使用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、同步热分析仪和旋转流变仪对产物进行表征,并将其制成卷烟进行感官评吸.结果表明,制备的CNC为羧基型纳米纤维素,微观结构为短棒状结构,直径为10 nm左右,长度为50~60 nm;X射线衍射分析表明其仍然为纤维素Ⅰ型结构,相对结晶度为60.86%;CNC起始热解温度为201.47℃,热稳定性较烟草秸秆有所下降;稳态测试流变表明,CNC悬浮液黏度随固含量增加而升高,剪切变稀行为随黏度增加而增强;动态流变测试表明,CNC悬浮液在固体质量分数达到1.76%时,表现出凝胶行为;感官评吸结果为CNC添加量为质量分数0.6%时,综合评分最高.

不同成熟度雪茄烟叶晾制过程中颜色表征及主要化学成分变化特征

为明确不同采收成熟度雪茄烟叶晾制过程中,其颜色表征与主要化学成分的变化特征及二者之间的关联,以ND-2为供试材料,设置M1、M2及M3三种采收成熟度,比较分析不同采收成熟度雪茄烟叶晾制期间的主要化学成分变化特征,并通过CIE Lab颜色系统检测其明度色品指数L*、红绿色品指数a*、黄蓝色品指数b*,计算饱和度C、总色差△E及褐变指数BI值,继而分析颜色表征变化规律及其与主要化学成分之间的关系。结果显示,总氮、烟碱、氯含量总体表现为M3>M2>M1,总糖、还原糖及钾含量表现为M1>M2>M3,L*、a*、b*、C、△E及BI值均表现为M3>M2>M1;L*、BI与烟碱含量呈负相关、与钾含量呈正相关,△E与总氮含量呈负相关,BI与氯含量呈负相关,b*、C与总糖及还原糖呈正相关。典型冗余分析结果可知,4组典型变量共解释颜色表征指标自身变异96.50%、常规化学成分指标自身变异67.00%的信息;颜色表征的4组典型变量反映常规化学成分85.20%的信息,常规化学成分的4组典型变量反映颜色表征47.30%的信息。本试验通过研究晾制过程中雪茄烟叶颜色表征与常规化学成分的关系及二者的变化规律,可为产区提供关于雪茄烟晾制的理论参考,为提升雪茄烟叶晾制质量、深化雪茄烟叶晾制工艺研究、提高雪茄烟叶工业可用性作理论支持。

烟草木质素结构的二维核磁共振波谱表征

【背景和目的】烟草木质素对烟草品质和安全性有重要影响,为了提高烟草制品的质量,需要探究烟草木质素的化学结构及含量。【方法】利用二维异核单量子相干核磁共振技术(2D HSQC NMR)建立表征烟草木质素的方法,实现烟草木质素的结构表征及半定量分析。【结果】(1)烟草样品木质素中共发现10种主要的木质素基本单元及单元间连接键结构,27种相关结构的信号。(2)烟草样品木质素是SGH型木质素,愈创木基(G)是最主要的基本单元,含量在50.72%~73.50%范围内,紫丁香基(S)的含量在15.62%~26.51%范围内,对羟基苯基(H)的含量在5.66%~28.90%范围内;β-芳基醚单元β-O-4(A)是最主要的单元间连接键,含量在72.93%~92.97%范围内,树脂醇单元β-β(C)次之,含量在3.88%~15.81%范围内。(3)烤烟烟叶部位自上而下,紫丁香基(S)单元的含量逐渐减少,愈创木基(G)和对羟基苯基(H)单元的含量逐渐增加。梗丝和烟草薄片与烟叶相比,愈创木基(G)单元的含量较高,对羟基苯基(H)单元的含量较低,β-芳基醚单元β-O-4(A)的含量较低,树脂醇单元β-β(C)的含量较高。【结论】本研究实现了不同烟草木质素的基本单元及单元间连接键结构的定性表征和半定量分析,提出烟草木质素分子的结构示意图,为烟草木质素大分子研究提供一定的理论和技术基础。

烟草赤星病菌对嘧菌酯抗性突变体的诱导及其生物学特性

为评价烟草赤星病致病菌链格孢Alternaria alternata对嘧菌酯的抗性风险,以敏感菌株J6为试材,通过菌丝药剂驯化和分生孢子紫外诱变诱导抗性突变体,并对抗性突变体的生物学特性进行了研究,同时对抗性突变体与敏感菌株线粒体的细胞色素b基因(cyt b) cDNA序列全长进行了测序分析。结果表明:经药剂驯化未获得抗性突变体,而紫外诱变共获得7株抗性突变体,突变频率约为0.007%,抗性水平分别为5.27、8.28、25.28、12.82、6.14、9.28和52.91倍。适合度研究表明,抗性突变体与敏感菌株的分生孢子萌发能力及致病力相当,但分生孢子产生量均高于敏感菌株,菌丝生长速率除突变体6-1外均快于敏感菌株。cyt b基因cDNA序列分析表明:有4株抗性突变体在不同位点上发生了核苷酸突变,其中突变体6-7 cyt b的249位和871位碱基由T突变为C,但其编码的氨基酸未发生突变;突变体6-8 cyt b的734位碱基由T突变为C,引起所编码的245位丙氨酸突变为缬氨酸(V245A);突变体6-9 cyt b的510位碱基由T突变为A,所编码的170位由精氨酸替代了丝氨酸(S170R);突变体6-11cyt b的732位碱基由T突变为A,所编码的244位由苯丙氨酸替代了亮氨酸(L244F),其776位碱基由T突变为C,所编码的259位由丙氨酸替代了缬氨酸(V259A),其1 156位碱基由A突变为G,所编码的氨基酸未发生变化。研究结果初步表明,烟草赤星病菌对嘧菌酯存在潜在的抗药性风险,其cyt b基因的点突变与其对嘧菌酯的抗药性有关。

改性烟末生物质吸附剂的制备与表征

对烟末进行吡啶催化改性制备改性烟末生物质吸附剂(modified tobacco powder biomass adsorbent,MTPBA),为废弃生物质资源化综合利用及NO3^-污染治理提供技术基础。通过条件实验,以MTPBA的直收率和2 mg/L的NO3^-吸附率为指标,研究MTPBA制备过程中的主要参数条件的影响,确定制备MTPBA的适宜条件,并用扫描电子显微镜、能谱分析仪、傅里叶变换红外光谱仪等对烟末改性前后的物理化学特征进行表征分析。结果表明:制备MTPBA的适宜条件为强碱预处理的NaOH浓度为1.5 mol/L;交联反应时的温度为80℃;交联剂环氧氯丙烷的投加量为5 mL/g;叔胺化反应的温度为80℃;改性后生成的MTPBA形貌均一、结晶度增高,表面形成大量细小孔洞,并成功引入叔胺基团和氯烷基。研究表明:MTPBA比原始烟末具有更好的孔隙结构,引入的叔胺基团和氯烷基以及表面Zeta电位的变化均有利于吸附NO3^-。

烟草秸秆纳米纤维素的制备及表征分析

为有效利用农业废弃物烟草秸秆(TS),以TS为原料,用超声波辅助硫酸法制备纳米纤维素(CNC),并对所得产物进行光学显微镜观察、场发射扫描电镜分析、傅里叶红外光谱分析、X-射线衍射分析、热重分析和流变分析。结果表明,TS与64%的浓硫酸料液比1∶15(g∶mL)在45℃条件下反应60 min,CNC的产率为22.4%;制备的CNC为短棒状结构,直径为10~20 nm;X-射线衍射分析表明,其仍然为纤维素Ⅰ型结构,相对结晶度为58.5%;CNC具有较好的热稳定性,起始热解温度为252.36℃;稳态流变测试表明,TS-CNC悬浮液黏度随固含量增加而升高,剪切变稀行为随黏度增加而增强;动态应变测试表明,TS-CNC悬浮液在固含量为1.00%时,表现出凝胶行为。