• 2022年第41卷第4期文章目次
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    • >特别策划:畜禽养殖废弃物资源化利用专题
    • 养猪废水处理工艺对耐药基因迁移影响研究进展

      2022, 41(4):1-9. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.001

      摘要 (440) HTML (37) PDF 1.21 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:生猪养殖是环境中抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的重要来源之一,而养猪废水的排放是ARGs进入环境的主要渠道。目前,养猪废水中ARGs排放所导致的环境效应尚不明晰,同时,不同养猪废水处理工艺对于ARGs去除的相关研究尚处于起始阶段,需要进行更加深入、细致的研究,以及探索减少养猪废水中ARGs丰度的养殖废水处理方法。本文综述了养猪场内ARGs从产生到进入环境的过程以及当前ARGs污染情况和研究现状,从不同的污水处理法(厌氧生物处理法、好氧生物处理法、物理化学法、人工湿地法)出发,重点介绍养猪场污水处理工艺中ARGs的分布和去除效果,认为物理化学法是消减养猪废水中ARGs污染问题最具前景的处理方式。最后,基于目前养猪废水处理工艺在去除ARGs存在的不足,提出了优化处理工艺措施并强化各工艺间ARGs监测的可行性建议。

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    • 染疫动物尸体无害化与资源化利用研究进展

      2022, 41(4):10-19. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.002

      摘要 (853) HTML (76) PDF 686.57 K (358) 评论 (0) 收藏

      摘要:非洲猪瘟的肆虐引起人们对染疫动物尸体无害化处理的关注。目前,染疫动物尸体的无害化处理存在技术单一落后、二次污染严重、资源化程度低、补贴短缺等问题。常见的无害化处理方式中,化制法、好氧发酵法和碱水解法是目前应用广泛且表现优异的主要方法,其中好氧发酵法最易掌握,且无害化和资源化综合效果最佳;辅热好氧发酵法显著提高了处理效率,且配套设备的研制提高了工程应用的可能性。本文在简要介绍染疫动物尸体无害化处理方法和国内外应用现状的基础上,结合我国国情,从技术水平、社会宣传、国家政策等角度分析讨论,认为好氧发酵法是解决我国染疫动物尸体问题最具前景的处理方式,并对该领域未来发展方向进行了展望。

    • 堆肥发酵功能菌株的筛选及其在鸡粪好氧堆肥中的应用

      2022, 41(4):20-27. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.003

      摘要 (526) HTML (57) PDF 773.36 K (643) 评论 (0) 收藏

      摘要:为开发畜禽粪便好氧堆肥的高效降解转化和除臭固氮菌剂,进一步提高堆肥效率和品质,通过菌株产酶和除臭能力分析筛选堆肥发酵功能菌株,分别研制了2种复合菌剂(复合菌剂Ⅰ和复合菌剂Ⅱ),探究添加复合菌剂对鸡粪好氧堆肥常规理化指标、纤维素酶和脲酶活性、氮损失、堆肥产品质量的影响。结果显示:与空白对照组和实验室前期研制的复合菌剂Ⅲ相比,复合菌剂Ⅰ因含有机物质降解能力较高的菌株,能显著增加堆体纤维酶活性,后期纤维素酶酶活高达4.937 U/g;添加复合菌剂Ⅰ可显著提高堆体温度,最高温度可达65.8 ℃,比对照组高5.8 ℃;而复合菌剂Ⅱ因含有除臭能力较强的菌株,能显著降低堆体的脲酶活性和氮损失;添加复合菌剂Ⅱ提高了堆肥产品的总养分含量,堆肥产物总养分可达到5.32%,显著高于对照组(4.52%)。2种复合菌剂均能加快堆肥腐熟,堆肥第7天时,种子发芽指数(GI)值分别为75.12%和75.29%,而对照组GI值仅为47.89%。结果表明,本研究研制的复合菌剂Ⅰ和Ⅱ在鸡粪好氧堆肥应用中有良好的效果,可使堆肥升温、腐熟程度高,增加纤维素酶活性,降低脲酶活性,减少堆肥产物总养分流失和氮损失率。

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    • 微波辅助硫酸水解肉骨粉的工艺条件优化

      2022, 41(4):28-35. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.004

      摘要 (170) HTML (34) PDF 622.24 K (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:为充分利用病死动物尸体资源,以病死畜禽经高温发酵法无害化所得肉骨粉为原料,经萃取剂去除油脂后,分别在无微波和有微波辅助下经硫酸水解获得含氨基酸水解液,筛选水解最优条件,并进行最优条件下水解前后物料中大中微量植物营养元素及重金属元素的物料平衡及其在水解产物中的分布分析。结果显示:最佳萃取剂为正己烷,在固液比1∶10,油脂萃取率达100%,萃取剂回收率达97.06%;常规硫酸水解肉骨粉最佳条件为:硫酸浓度5 mol/L、固液比1∶4、温度90 ℃、水解时间7 h,此时水解液中总氮的转化率为93.42%,氨基酸态氮转化率为42.63%;微波辅助硫酸水解肉骨粉的最佳条件为:微波功率 550 W、硫酸浓度5.0 mol/L、水解时间60 min,此时水解液中总氮的转化率为90.12%,氨基酸态氮转化率为82.13%;2种工艺在最佳条件下,各元素在水解液相和固相残渣的分布差异不大,其中N、P、K、Fe、Cu、Zn元素有66%~93%分布在水解液中,Ca、Mg、Mn元素32%以上分布在残渣中,而重金属元素Pb、Cr、Cd超过58%进入水解液,但未超出相关肥料产品农业行业标准限值。结果表明,微波辅助显著提高水解液中氨基酸态氮转化率并缩短水解时间,大、中、微量植物营养元素大部分进入液相,在制作氨基酸水解液方面具有明显的优越性。

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    • 耐高温纤维素降解菌对高温处理的动物尸体堆肥过程中氮素损失的影响

      2022, 41(4):36-42. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.005

      摘要 (521) HTML (49) PDF 1.26 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究纤维素降解菌在堆肥腐熟中的应用效果,试验将高温处理后的畜禽尸体与秸秆混匀后,分为不添加菌剂的对照组和添加1%的耐高温纤维菌(Parageobacillus thermoglucosidasius)的菌剂组,采用好氧静态通风的方式堆肥28 d,测定堆肥过程中的理化参数(温度、pH、含水率、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、总碳和总氮)和氮素转化功能基因拷贝数的变化等氮素损失相关的指标。结果显示,菌剂组的铵态氮含量和亚硝态氮含量均显著高于对照组,但最终总氮含量菌剂组低于对照组。堆肥前期对照组的nirK拷贝数显著高于菌剂组,且与NH4+含量显著正相关;菌剂组的nirS拷贝数极显著高于对照组,且与NO3-含量极显著正相关。堆肥中期,对照组的narG拷贝数极显著高于菌剂组,且与NH4+含量相关性接近显著水平(P=0.064);堆肥后期,对照组的nosZ拷贝数极显著高于菌剂组。以上结果表明,耐高温纤维素降解菌主要通过氨氧化作用和反硝化作用在堆肥的前期来改变堆体的氮素循环,但也会促进反硝化作用导致氮素损失的增加。

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    • 微波-超声波协同溶剂萃取对黑水虻油脂产率及产物特性影响

      2022, 41(4):43-50. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.006

      摘要 (97) HTML (106) PDF 1.27 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:为充分利用黑水虻油脂资源,以及优化微波-超声波协同萃取提取黑水虻幼虫油脂工艺,采用单因素试验研究萃取溶剂、萃取时间、超声波功率、固液比对黑水虻油脂得率的影响。分别以油脂得率与能量转化率为指标,采用正交试验优化微波-超声波协同溶剂提取黑水虻幼虫油脂的工艺条件。结果显示:微波-超声波提取黑水虻油脂的理想溶剂为石油醚, 微波功率为100 W、温度为40 ℃、超声功率为100 W、萃取时间为10 min;通过正交优化试验获得最佳组合工艺为提取时间25 min,固液比(g/mL)1∶25,超声功率150 W,此时油脂得率为41.43%,能量转化率为56.79%。在试验因素范围内不同工艺参数对油脂的热稳定性和官能团组成未产生明显影响;水虻幼虫油脂中脂肪酸主要是亚油酸(19.03%)、油酸(16.66%)、月桂酸(14.92%)和棕榈酸(11.9%)。

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    • 脲酶抑制剂对亮斑扁角水虻转化鸡粪中NH3减排效果及氮素转化的影响

      2022, 41(4):51-55. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.007

      摘要 (530) HTML (35) PDF 683.72 K (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究亮斑扁角水虻幼虫(black soldier fly larvae,BSFL)在添加脲酶抑制剂的处理下对鸡粪中氮素的利用情况,分别选用3种不同脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、乙酰氧肟酸(AHA)、氢醌(HQ)添加于处理组中,以不添加脲酶抑制剂的鸡粪作为对照组,每个处理组分别投入800头亮斑扁角水虻幼虫,比较不同组别NH3排放量、亮斑扁角水虻幼虫生长、转化效率及底物物理化学性质变化等情况。结果显示,与对照组相比,添加脲酶抑制剂的处理组可以有效地减少亮斑扁角水虻转化鸡粪过程中NH3的排放量并增加鲜虫质量,NBPT、AHA和HQ处理组虫体质量分别增加(64.75±3.46)、(71.33±3.38)、(78.84±1.84) g,虫体氮含量分别为(14.47 ± 1.14)%、(15.92 ± 0.34)%、(16.24±0.45)%。以上结果表明:3种处理组均可提升亮斑扁角水虻虫体质量和虫体蛋白含量,尤以HQ处理组效果最好,可以有效减少NH3排放并显著增加鲜虫质量。

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    • 转化有机废弃物的亮斑扁角水虻虫粉饲喂斑马鱼和大鼠的安全性研究

      2022, 41(4):56-63. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.008

      摘要 (71) HTML (38) PDF 1.66 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:为对亮斑扁角水虻转化不同物料获得的虫粉的安全性作出评估,探究饲喂亮斑扁角水虻转化不同有机废弃物获得的虫粉后斑马鱼和大鼠生理、生化和组织病理指标的差异。将斑马鱼和大鼠均分为4组:①对照组(斑马鱼对照组,CK1:投喂绿藻粉;大鼠对照组,CK2:投喂常规鼠饲料);②鸡粪饲养组(鸡粪组,A组):投喂鸡粪饲养的亮斑扁角水虻虫粉;③餐厨垃圾饲养组(餐余组,B组):投喂餐厨垃圾饲养的亮斑扁角水虻虫粉;④农副产品饲料饲养组(饲料组,C组):投喂农副产品饲料饲养的亮斑扁角水虻虫粉。斑马鱼孵化后喂养15 d、大鼠喂养28 d后测生理、生化和组织病理指标。结果显示,除鸡粪组外其他各组对斑马鱼生理、生化指标并无显著影响;对照组、餐余组和饲料组水虻虫粉对斑马鱼和大鼠组织病理无显著影响;各组水虻虫粉对大鼠的生理生化指标虽有个别显著影响但均维持在正常值。结果表明,完全以亮斑扁角水虻转化餐厨垃圾和农副产品饲料获得的虫粉可作为高营养的斑马鱼开口饲料和大鼠短期饲养的饲料。

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    • 翻堆频次对奶牛粪污异位发酵床中抗生素抗性基因的影响

      2022, 41(4):64-72. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.009

      摘要 (127) HTML (35) PDF 1.01 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨翻堆次数对异位发酵床连续堆肥过程中抗生素抗性基因(ARGs)和可移动基因元件(MGEs)的影响,设置1 d翻堆1次(F1组)和2 d翻堆1次(F2组)2种条件,采用PCR技术检测堆肥过程中15种基因,包括2种四环素类(tetGtetW)、3种磺胺类(sul1sul2dfrA1)、2种β-内酰胺类(blaTEM-1fexA)、2种MLSB类(ermXermQ)、2种FCA类(optrAIsaE)、1种氨基糖苷类(aac(6?)-Ib-cr)、1种整合子(intI1)及2种转座子(Tn916/1545ISCRI)基因。PCR结果显示,2组样品中均检出11种ARGs(tetGtetWsul1sul2blaTEM-1fexAermXermQoptrAIsaEaac(6?)-Ib-cr)和3种MGEs(intI1Tn916/1545ISCR1),其中7种基因(tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、ermQ、intI1)的检出率较高;F1和F2组0~5 d均检出12种,33 d和40 d分别检出1种,40 d后明显增加,表明ARGs和MGEs种类随温度的变化而改变。采用qPCR技术对检出率较高的7种基因进行检测,结果显示,F1和F2组7种目标基因的总相对丰度呈先降低后升高再降低的趋势,试验结束时较0 d分别降低82.33%和78.89%,其中tetG、tetW、sul1、blaTEM-1、ermQ、intI1的相对丰度分别降低16.51%、87.89%、54.58%、99.99%、97.80%、59.29%和64.32%、99.46%、50.91%、99.29%、82.22%、99.92%。结果表明,异位发酵床降解粪污高温期可减少ARGs种类和丰度,且2 d翻堆1次对大部分ARGs的去除效果更好。

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    • 堆肥余热辅热养殖水体的仿真与试验

      2022, 41(4):73-78. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.010

      摘要 (44) HTML (23) PDF 637.31 K (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察猪粪好氧堆肥余热辅热养殖水体的热量传递和温度变化规律,搭建了以发酵箱、储水箱和模拟鱼池为主体的小型试验装置,使用计算流体力学软件,建立试验装置几何模型,研究模型的热量传递和温度变化,并利用小型试验装置开展验证试验。试验结果显示:试验周期内,102.9 kg猪粪堆体模拟温度平均上升17.53 ℃,实测温度平均上升14.94 ℃;25 kg储水箱模拟温度平均上升16.86 ℃,实测温度平均上升11.85 ℃;24 kg模拟鱼池模拟温度平均上升13.55 ℃,实测温度平均上升9.42 ℃。试验结果表明:猪粪好氧堆肥辅热养殖水体具有可行性,且温度变化的实测结果与模拟结果表现出较好的一致性,一定程度上验证了模型的可靠性。

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    • 猪场沼液本土微生物富集的氮磷回收特性

      2022, 41(4):79-86. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.011

      摘要 (421) HTML (37) PDF 1.16 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高规模化养殖场的沼气工程中沼液增值化利用水平,本研究对低碳氮比(C/N)沼液采用葡萄糖碳源添加进行沼液本土微生物富集培养,以实现沼液废水处理和养分回收增值化利用。对初始C/N为1.5的猪场沼液分别添加2、4、6、8和10 g/L的葡萄糖碳源,碳源添加后OD600均呈先升后降趋势,且在第2~3 天达到最大值,葡萄糖碳源添加量为6 g/L时总蛋白增长率(145.8%)为各组最高。综合经济性,选取最佳沼液本土微生物富集培养条件为葡萄糖添加量6 g/L、处理时间2 d,此时沼液的总氮和总磷去除率分别为66.1%、77.5%,同时通过沼液本土微生物富集增加生产了2.44 g/L的生物干质量和0.72 g/L的总蛋白,回收了29.0%的总氮和59.7%的总磷。研究结果表明,沼液本土微生物富集培养可有效用于沼液氮磷养分回收,获得微生物干质量和蛋白增长,同时可作为沼液深度处理的预处理手段。

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    • 两步水热法处理不同模式病死猪制备的生物油特性研究

      2022, 41(4):87-95. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.012

      摘要 (173) HTML (52) PDF 1.02 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现病死畜禽多目标产物高值转化,研究了微波-常规两步水热法处理不同模式病死猪模型化合物制备生物油及其相关特性。结果显示:蛋白质(P)、脂质(L)和碳水化合物(C)比例为5∶20∶1以及20∶5∶1时模型化合物试验组的生物油产率随着终端常规水热温度的升高呈现出先升高后降低的趋势,P∶L∶C为12∶12∶1时模型化合物试验组的生物油产率随着常规水热温度的升高而持续地升高。在相同反应条件下脂质含量较高的模式病死猪模型化合物制备的生物油热值相对较高,三组分对生物油热值的交互作用不仅与组分比例有关也与反应温度有关。3种模式病死猪模型化合物制备的生物油总氮转化率均在260 ℃时达到最大值,水相产物总氮转化率均在280 ℃时达到最大值,调控N元素的迁移提高生物油的品质具有可行性。P∶L∶C为5∶20∶1的模型化合物试验组仅经微波水热处理制备的生物油有最佳的综合燃烧性能,其最大的综合燃烧特性指数为8.22×10-7 K-3/min,脂质含量的增加可以提高病死猪水热生物油的综合燃烧性能。

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    • 超声雾化生物反应器在堆肥氨气处理中的应用研究

      2022, 41(4):96-104. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.013

      摘要 (86) HTML (179) PDF 949.12 K (392) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高生物反应器对堆肥臭气的去除效果,设计了一种新型超声雾化生物反应器,研究了该反应器在不同工艺条件下对模拟臭气的处理效果,再以猪粪和木屑为原材料进行堆肥试验,探究该反应器对实际堆肥过程中产生的臭气去除效果。结果显示,超声波空化效应能提高反应器对氨气的吸收率,超声雾化比传统喷淋模式去除氨气的效率提高10%左右;为解决体系内高氨氮的问题,将活性污泥进行耐高氨氮驯化后在反应器中挂膜,发现体系内微生物降解氨氮的能力明显提升;通过正交试验确定反应器去除氨气的最佳工艺条件。堆肥试验表明,氨气释放与堆肥温度具有高度一致性,且在堆肥第5天达到峰值(76.3 mg/m3),同时,猪粪堆肥中氨气释放与pH、铵态氮和硝态氮的浓度有关;反应器对堆肥氨气的去除率高达80.6%;对其他时段的氨气去除率平均保持在90%左右,且反应器出气口的氨气质量浓度小于5 mg/m3,达到相关排放标准。结果表明,超声雾化生物反应器对于堆肥产生的氨气能起到良好的去除效果。

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    • 基于碳氮损失和恶臭排放的病死猪辅热好氧发酵工艺参数优化

      2022, 41(4):105-114. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.014

      摘要 (211) HTML (56) PDF 659.07 K (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确定病死猪辅热好氧发酵的最佳工艺参数,以病死猪为发酵原料,木屑为辅料,选取辅料配比、发酵温度和通风速率为试验因素,以碳氮损失和总臭气强度为试验指标,开展病死猪辅热好氧发酵正交试验,分析尾气中的有机恶臭物质组分并测定其排放质量浓度,同时测定尾气中氨气和二氧化碳质量浓度;采用极差和贡献率分析方法分析辅料配比、发酵温度和通风速率3因素对碳氮损失和恶臭排放的影响。结果显示:以木屑为辅料的病死猪辅热好氧发酵尾气中能准确定性和定量检测的共有18种恶臭物质:芳香烃类12种、硫醇硫醚类3种、烷烃类1种、酚类1种、无机物1种,其中对甲酚、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和氨气被认定是好氧发酵过程中恶臭气味的主要来源;影响碳氮损失的因素依次为:辅料配比>通风速率>温度,影响总臭气强度的因素依次为:温度>辅料配比>通风速率。综合考虑碳氮损失和总臭气强度,病死猪辅热好氧发酵最佳工艺参数为:辅料配比1∶5.5,发酵温度55 ℃,通风速率14 L/(L· min)。

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    • 辅料种类对病死猪辅热好氧发酵过程中恶臭排放的影响

      2022, 41(4):115-123. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.015

      摘要 (174) HTML (43) PDF 661.27 K (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了筛选出能实现病死猪辅热好氧发酵过程中恶臭减排的最佳辅料,试验以病死猪为发酵原料,分别以玉米秸秆(T1)、油菜秸秆(T2)、木屑(T3)、米糠(T4)为辅料,开展病死猪辅热好氧发酵试验,并以纯病死猪(CK)发酵作为对照。发酵过程中,在0~6 h和6~72 h发酵阶段内分别以3 h和6 h为采样间隔,采集处理槽排放的尾气,分析尾气中的有机恶臭物质组分并测定其排放浓度,同时测定其中的氨气和二氧化碳浓度;并对不同处理的总臭气强度进行多重比较,以确定辅料种类对病死猪辅热好氧发酵过程中总臭气强度的影响。结果显示:(1)在5个处理的病死猪辅热好氧发酵尾气中能准确定性和定量检测的共18种恶臭物质,包括3种含硫化合物、1种烷烃化合物、12种芳香烃化合物、1种酚类化合物和1种无机气体,其中3-乙基甲苯、4-乙基甲苯、对甲酚、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和氨气为病死猪辅热好氧发酵过程中恶臭气味的主要来源;(2)玉米秸秆、油菜秸秆和木屑的添加加快了病死猪辅热好氧发酵的进程,添加玉米秸秆的处理二氧化碳排放量增加,添加油菜秸秆和木屑的处理减少了二氧化碳的排放;(3)不同辅料发酵过程中总臭气强度存在差异,从小到大依次为T3<T2<T1<T4<CK,添加辅料均能不同程度地抑制发酵过程中的臭气强度,其中添加木屑抑制效果最佳,总臭气强度为4 241.08。以上结果表明,木屑为病死猪辅热好氧发酵的最佳辅料。

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    • >柑橘加工及综合利用
    • 酶解法制备柑橘皮渣膳食纤维的理化特性及抗氧化活性

      2022, 41(4):124-131. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.016

      摘要 (88) HTML (22) PDF 1.15 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同柑橘膳食纤维的性能差异及提高柑橘加工副产物综合利用率,利用酶解法制备4种柑橘(脐橙、苹果柚、沃柑、柠檬)皮渣膳食纤维,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱及X射线衍射对纤维形态结构进行表征,并测定理化性质及体外抗氧化活性,通过主成分分析评价不同柑橘纤维综合品质。结果显示,酶法制备的柑橘纤维性能存在品种差异,柠檬纤维总纤维含量(67.63±0.46)%最高,脐橙纤维组成比例最好,沃柑、脐橙纤维水合性能和体外抗氧化活性最强,苹果柚纤维在4种纤维中表现出最高表观黏度。综合评价从高到低排序为:脐橙纤维、沃柑纤维、苹果柚纤维、柠檬纤维。结果表明,酶法制备的4种柑橘膳食纤维均有较好生理活性,其中脐橙纤维综合品质最佳,作为食品添加剂有较广应用前景。

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    • 基于单形重心设计优化柑橘皮渣馅料配方

      2022, 41(4):132-141. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.017

      摘要 (70) HTML (22) PDF 1.74 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:为开发利用柑橘皮渣,提高柑橘整果资源的利用,以柑橘皮渣为主要原料,利用麦芽糖醇、椰子蜜、罗汉果甜苷作为蔗糖替代品,以中链甘油三酯、聚葡萄糖为脂肪替代品制作柑橘皮渣馅料,以质构参数及感官评价为综合指标,通过单因素试验对蔗糖及油脂替代物进行筛选,并在此基础上利用单形重心设计试验进行配方优化,最终获得柑橘皮渣馅料的最优配方为:以馅料总质量为100%计,柑橘皮浆79.20%、麦芽糖醇7.50%、椰子蜜8.70%、罗汉果甜苷0.10%、花生油0.13%、中链甘油三酯2.26%、聚葡萄糖0.81%、玉米淀粉1.30%。在此条件下,制得的柑橘皮渣馅料色泽澄黄,细腻软糯,清新爽甜,总糖含量降低了57.63%、油脂含量降低了52.54%,总膳食纤维含量增加了20.79%,属于减糖、低脂、高膳食纤维的新型健康馅料。

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    • 不同包装材料对NFC橙汁常温贮藏品质的影响

      2022, 41(4):142-150. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.018

      摘要 (89) HTML (30) PDF 1.02 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低非浓缩还原(not from concentrate,NFC)橙汁储运销成本并提高其贮藏品质,以长叶香橙为原料,脱气杀菌后分别灌装至玻璃(glass,GL)、聚丙烯(polypropylene,PP)和聚乙烯(polyethylene,PE)(透氧率:GL<PP<PE)材质的包装中,25 ℃下避光贮藏并定期测定溶解氧(dissolved oxygen,DO)含量和相关品质指标。结果显示,DO值变化速度与包装材料的透氧率差异一致,GL、PP和PE中的还原糖含量均先降后升,可接受感官品质的贮藏时间分别为60、15和7 d,VC含量和色泽指标(?EA420)均与包装的透氧率呈极显著相关(P<0.01),类黄酮和酚酸化合物含量与包装透氧性不具有显著相关性。GL瓶中橙汁DO值在120 d内稳定在0.5 mg/L左右,其橙汁贮藏效果最佳。结果表明,在贮藏期间将DO值控制在0.5 mg/L及以下可更好地保持NFC橙汁的品质,实现NFC橙汁的常温储运。

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    • 嗅闻佛手柑精油对阿尔兹海默症小鼠的神经行为的影响

      2022, 41(4):151-157. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.019

      摘要 (487) HTML (17) PDF 2.04 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究嗅闻不同浓度佛手柑精油对D-gal和AlCl3联合诱导的阿尔兹海默症模型小鼠的神经保护作用,选用健康的雄性昆明小鼠,通过腹腔注射D-gal(120 mg/kg)和AlCl3(10 mg/kg)持续49 d以建立阿尔兹海默症实验模型,第29 天起,嗅闻试验组小鼠嗅闻25%或75%佛手柑精油,每天1 h,持续21 d,嗅闻试验结束后评估小鼠行为和大脑生物化学的变化。行为学实验结果显示,嗅闻佛手柑精油显著改善了阿尔兹海默症模型小鼠的认知障碍和探索性下降等症状。生化实验结果显示,嗅闻75%佛手柑精油明显抑制了氧化应激的程度和乙酰胆碱酶活性的增加,促进了小鼠认知能的提高。结果表明,嗅闻75%佛手柑精油可以减轻D-gal和AlCl3引发的小鼠认知行为障碍和生化损伤。

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    • 基于CNN-Transformer的视觉缺陷柑橘分选方法

      2022, 41(4):158-169. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.020

      摘要 (93) HTML (28) PDF 5.35 M (440) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对产线分拣缺陷柑橘费时费力等问题,以柑橘加工生产线输送机上随机旋转的柑橘果实为研究对象,开发了一种基于卷积神经网络(CNN)的检测算法Mobile-citrus,用于检测和暂时分类缺陷果实,并采用Tracker-citrus跟踪算法来记录其路径上的分类信息,通过跟踪的历史信息识别柑橘的真实类别。结果显示,跟踪精度达到98.4%,分类精度达到92.8%。同时还应用基于Transformer的轨迹预测算法对果实的未来路径进行了预测,平均轨迹预测误差达到最低2.98个像素,可用于指导机器人手臂分选缺陷柑橘。试验结果表明,所提出的基于CNN-Transformer的缺陷柑橘视觉分选系统,可直接应用在柑橘加工生产线上实现快速在线分选。

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    • 基于YOLOv5改进模型的柑橘果实识别方法

      2022, 41(4):170-177. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.021

      摘要 (633) HTML (55) PDF 2.82 M (740) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现在自然环境下对柑橘果实的识别,提出一种基于YOLOv5改进模型的柑橘识别方法。通过引入CBAM(convolutional block attention module,卷积注意力模块)注意力机制模块来提高网络的特征提取能力,改善遮挡目标与小目标的漏检问题;采用α-IoU损失函数代替GIoU损失函数作为边界框回归损失函数,提高边界框定位精度。结果显示:本研究提出的模型平均精度AP值达到91.3%,在GPU上对单张柑橘果实图像的检测时间为16.7 ms,模型占用内存为14.5 Mb。结果表明,本研究基于YOLOv5的改进算法可实现在自然环境下快速准确地识别柑橘果实,满足实时目标检测的实际应用需求。

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    • >作物遗传改良与栽培
    • 利用重组自交系群体定位水稻茎粗QTL

      2022, 41(4):178-183. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.022

      摘要 (575) HTML (97) PDF 826.95 K (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:为开展水稻茎粗相关基因的精细定位,利用岗46B/A232的高世代重组自交系群体和基于重测序构建的高密度遗传连锁图谱,采用复合区间作图法(CIM),利用R/qtl软件包对水稻倒二节的节间直径(RSID)和倒三节的节间直径(RTID)进行QTL分析,共检测到3个控制倒二节茎粗的QTL和7个倒三节茎粗的QTL,分布在第2、3、4、7、11号染色体上。其中2号染色体上的qRSID2-1qRTID2-1距离较近,qRSID2-2/qRTID2-2qRTID2-3可能是同一位点,并在多次试验中被重复检测到,表型贡献率为7.89%~12.36%,物理区间在100 kb之内。

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    • 干湿交替灌溉对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质影响的研究进展

      2022, 41(4):184-192. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.023

      摘要 (397) HTML (40) PDF 670.56 K (772) 评论 (0) 收藏

      摘要:干湿交替灌溉作为一项重要的节水灌溉技术,对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质都具有重要影响,且这种影响的正负效应主要由土壤落干的程度决定。本文从稻田土壤理化与生物学性状、水稻根系形态生理特性以及地上部农艺性状与生理特性等方面综述了干湿交替灌溉对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质的作用机制,同时简述了干湿交替灌溉与氮肥互作对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质的影响;提出了研究存在土壤落干程度监测标准不统一、调控机制阐明不深入等问题,建议今后利用多组学技术解析干湿交替灌溉对水稻茎蘖成穗率的调控机制并基于籽粒淀粉、蛋白质和脂肪代谢开展干湿交替灌溉、氮肥施用等栽培措施对稻米品质形成的调控机制研究。

    • 鄂东地区稻田二熟制模式的生产力、温光资源利用和氮磷养分平衡比较

      2022, 41(4):193-201. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.024

      摘要 (302) HTML (20) PDF 1.27 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了优化鄂东地区稻田耕作制度,挖掘作物周年生产潜力,提高作物生产效益和资源利用效率,通过连续4 a的定位试验,比较了油菜-玉米 (oilseed rape-maize,O-M)、油菜-水稻 (oilseed rape-rice,O-R)、油菜-节水抗旱稻 (oilseed rape-water-saving and drought-resistant rice,O-WDR)、小麦-玉米 (wheat-maize,W-M)、小麦-水稻 (wheat-rice,W-R)、冬闲-双季稻 (fallow- double season rice,F-DR)6种二熟制种植模式的周年生产力、生产效益、温光资源和氮磷利用以及土壤氮磷含量变化的差异。结果显示:周年经济产量以W-R模式最高,其次为O-R模式,而平均周年生产效益以O-R模式最高;氮利用率以O-R和W-R模式在鄂最高,磷利用率以O-R模式最高,温光资源利用效率则以F-DR模式最高。经过4轮复种后,O-R模式在鄂东地区具较高的丰产性和稳产性及良好的生产效益,并有利于维持农田土壤肥力和降低氮流失风险,具有替代传统双季稻模式的应用前景。

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    • 基于小龙虾田间分布的稻虾共生机制探究

      2022, 41(4):202-209. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.025

      摘要 (420) HTML (28) PDF 1.19 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究稻虾共生机制,运用地笼捕获法研究了小龙虾分别在高频分布采样区(GP)、低频分布采样区(DP)和无虾对照区(CK)的田间分布特征,结合稻田土壤性状、病虫草害调查和稻谷产量性状分析,研究稻虾共作模式的生态效应。结果显示:小龙虾稻田分布数量与田面水深呈显著正相关关系,一元线性回归方程为y=197.69x-25.77;小龙虾高频分布可以改善土壤结构,显著降低0~10 cm土壤容重6.25%~11.76%,显著增加0~10 cm土层总毛管孔隙度8.08%~10.78%(P<0.05);小龙虾高频分布显著增加0~10 cm土壤有机质含量6.24%~10.30%,显著增加0~20 cm土层的土壤微生物生物量碳(P<0.05),并能显著抑制杂草生长;小龙虾不同分布频度对病虫害和水稻产量及其构成因子无显著影响,但水稻产量随着分布频度的加大具有增加的趋势。因此,生产和科研上可适当区分小龙虾不同分布频度(水深)进行管理和研究,促进稻虾生态种养绿色可持续发展。

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    • >园艺·林学
    • 采收时期和授粉对玉皇柚品质的影响

      2022, 41(4):210-216. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.026

      摘要 (543) HTML (23) PDF 612.85 K (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:以湖北省建始县的地方柑橘品种玉皇柚为试材,比较不同采收时期果实外观和内在品质差异,确定最佳采收期;并比较花后240 d无籽类型和有籽类型果实外观及风味物质的差异,以期为玉皇柚的采收以及生产上无籽和有籽的取舍提供理论依据。结果显示:花后240 d时采收的果实果皮着色程度和可溶性固形物含量最高,有籽果实可滴定酸含量最低,固酸比最高为14.62,此时采收的果实外观和风味品质最佳,花后222 d时采收品质次之;而无籽果花后222 d时采收最佳,最高固酸比为14.55。花后240 d有籽果Vc含量(有籽类型35.98 mg/100 g ,无籽类型31.77 mg/100 g )及以大根香叶烯 D为主的挥发性物质含量也更高。结果表明,适时采收和授粉可以优化玉皇柚的果实品质,可通过科学采收和提高授粉率来提升果园收益。

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    • 3个品种梨香气感官品质与挥发性物质关联分析

      2022, 41(4):217-225. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.027

      摘要 (107) HTML (19) PDF 1.44 M (484) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究梨果皮挥发性物质和感官属性之间的潜在联系,为梨的风味品质育种和采后贮藏等提供理论支持,采用气相色谱-质谱联用仪测定库尔勒香梨(Pyrus sinkiangensis)、雪花梨(P. bretschneideri)及黄冠梨(P. bretschneideri)果皮挥发性物质;组建15人的感官评价小组对3个品种梨果实香气品质进行快闪剖面分析;并进行感官评分与挥发性物质的相关性分析。结果显示:3个品种梨果实中分别检测到50、48和37种挥发性物质,且均以醛类、萜烯类和脂肪酸类为主,占总挥发性物质的85%左右;库尔勒香梨以脂肪酸类及醛类含量占优,雪花梨以萜烯类含量占优,黄冠梨中各类物质含量均为最低。3个品种梨果实中属性强度最高的均为果香,属性强度最低的则为酸味;库尔勒香梨中,仅甜香属性显著高于雪花梨,而除莲雾味外的其他香气属性均显著高于黄冠梨。感官评分与挥发性物质的相关性分析表明,戊二酸二甲酯、丁香酚、2-十一烯醛、2-乙基-3-羟基己基-2-甲基丙酸酯、3-亚甲基-1-氧代螺环[4.5]癸-2-酮等8种挥发性物质的含量与花香、青草香和果香等多种感官属性的评分呈显著正相关。感官评价和代谢物的关联分析有助于解析影响梨果实风味的关键化合物。

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    • >动物科学·动物医学
    • 团头鲂cdc20基因的序列特征和表达分析

      2022, 41(4):226-232. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.028

      摘要 (584) HTML (44) PDF 3.97 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究鱼类细胞分裂周期蛋白20基因(cell division cycle 20 homolog,cdc20)的功能,以团头鲂为试验对象,经PCR扩增获得了团头鲂cdc20基因的CDS,基于多序列比对和系统进化树分析该基因的结构和不同物种间的进化关系,采用半定量PCR(semi-quantitative reverse transcription PCR,sqRT-PCR)、荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和切片原位杂交的方法检测了该基因的时空表达模式。结果显示,该基因编码区所包含的序列长度为1 482 bp,编码493 aa。团头鲂Cdc20氨基酸序列在进化上十分保守,具有7个WD40基序形成的稳定7叶β螺旋桨状结构,与鲤和斑马鱼的相似性最高。qRT-PCR结果显示团头鲂cdc20基因在早期胚胎中的表达量最高,随后呈下降趋势。sqRT-PCR检测发现cdc20基因主要在性腺中表达。性腺切片原位杂交结果显示cdc20在团头鲂各时期卵母细胞中均有表达,主要集中在Ⅱ期卵母细胞的胞质和Ⅲ、Ⅵ期卵母细胞的卵黄颗粒中;另外也发现该基因在精巢的精原细胞和生精小管的生殖上皮中表达量最高,在精子中的表达较低。以上结果表明团头鲂cdc20基因是一个母源基因,可能参与生殖细胞的发育。

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    • 克氏原螯虾CSGalNAcT-1基因功能初步研究

      2022, 41(4):233-239. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.029

      摘要 (262) HTML (30) PDF 2.56 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究硫酸软骨素N-乙酰半乳糖胺基转移酶-1(chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase-1,CSGalNAcT-1)在克氏原螯虾免疫反应中的作用,利用RACE技术成功获得克氏原螯虾CSGalNAcT-1基因完整cDNA序列,并通过荧光定量PCR分析该基因在各组织中的表达模式以及在CpG寡脱氧核苷酸(ODN)、嗜水气单胞菌和白斑综合征病毒(WSSV)刺激后的表达情况。结果显示,克氏原螯虾CSGalNAcT-1基因在中肠的相对表达量最高,其次是近胃段肠,在心脏、胃、肌肉和围食道神经中的相对表达量较低。克氏原螯虾肝胰腺、血细胞中CSGalNAcT-1基因表达量在嗜水气单胞菌和WSSV刺激下呈现出下调及上调,而在注射免疫刺激剂CpG ODN后,CSGalNAcT-1基因表达水平在大部分组织中呈现上调。表明克氏原螯虾CSGalNAcT-1基因可能在抵御外界病原侵染以及增强自身免疫反应的过程中发挥重要作用。

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    • 种猪采食行为与生长性状关联分析与实现

      2022, 41(4):240-247. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.030

      摘要 (427) HTML (45) PDF 710.69 K (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:为便于开展种猪采食性状研究及满足测定设备智能化发展需求,设计了一套基于物联网技术和Web技术的种猪性能测定信息管理系统。系统选取CAN总线进行数据双向传输,采用B/S(Browser/Server)前后端分离架构,前端基于Reactjs技术栈,后端采用flask web框架和MySQL数据库进行系统开发;2次测试结果表明,系统数据传输可靠性高,各功能模块满足预期设计要求,满足种猪性能测定实际使用需求;以杜洛克种猪为研究对象,分析采食性状与生长性状间的表型相关,并构建种猪达100 kg体质量日龄偏最小二乘回归(partial least square,PLS)预测模型,交叉验证结果显示PLS测试集平均决定系数为0.68,平均MAE为3.2 d,使用试验数据对PLS模型进行测试,测试结果表明可以将采食性状与生长性状结合对种猪生长速度进行预测。

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    • >食品与农业工程
    • 基于拟人驾驶模型的联合收获机导航控制器设计与试验

      2022, 41(4):248-258. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.031

      摘要 (87) HTML (19) PDF 2.06 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决轮式联合收获机在水稻收获作业中操作繁琐及作业质量和效率低的问题,通过采集熟练驾驶员驾驶时收获机位姿信息和驾驶员操作信息,运用神经网络构建了拟人驾驶模型并设计了一种基于拟人驾驶模型的联合收获机导航控制器。根据收获作业需求设计了一种田间套行作业路径规划方法,在保证转弯精度的同时,较好的完成收获作业;与传统PID和常规纯追踪模型相比,拟人驾驶模型控制收敛速度快0.42 s、超调减小4.0 cm,具有收敛速度快、超调小等特点。路面直角路线转向试验结果表明,当联合收获机行驶速度分别为0.62、0.82、1.02 m/s时,转弯后超调量不大于3.93 cm,在不同行驶速度下仍具有较高的鲁棒性。田间试验结果表明,联合收获机在水稻田中以0.6、0.8、1.0 m/s的速度前进时,直角转向导航跟踪转向后超调量分别不大于8.1、8.9、9.6 cm,直线跟踪部分平均绝对偏差分别不大于3.1、3.0、3.3 cm。试验结果表明,所设计的拟人驾驶模型导航控制器能较好地完成水稻收获作业自动导航。

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    • 水产养殖机器鱼设计与三维路径跟踪控制

      2022, 41(4):259-270. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.032

      摘要 (113) HTML (29) PDF 1.98 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:为方便监测水质与水下鱼群活动,本研究设计了一款面向全水域实时监测的水产养殖机器鱼,并搭建了机器鱼控制系统,开展了机器鱼三维路径跟踪控制研究。在Serret-Frenet坐标系下建立了机器鱼三维空间路径跟踪误差模型,并基于LOS制导律和李雅普诺夫理论设计了一种模糊滑模控制器,最后利用Matlab仿真对本研究提出的控制算法的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能使机器鱼在模型参数不确定性、外部干扰未知的情况下实现三维路径跟踪控制,其控制精度和鲁棒性明显优于常规PID与滑模控制器。

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    • >技术与方法
    • 酶法体外高效制备信号分子(pp)pGpp

      2022, 41(4):271-278. DOI: 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.033

      摘要 (137) HTML (24) PDF 1.20 M (405) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前信使分子(pp)pGpp提取和合成成本高、时间长、技术难的问题,以现有的体外酶合成(pp)pGpp的方法为基础,建立和优化了新的体外合成技术。结果显示,通过(pp)pGpp合成酶RelA、GppA和YvcI在25 mmol/L Tris-HCl(pH 9.0)、15 mmol/L MgCl2、100 mmol/L NaCl条件下于37 ℃反应30 min,经阴离子交换进一步纯化,即可获得高纯度(pp)pGpp分子。此方法与传统的细菌或植物体内直接提取、现有的体外酶法制备流程相比,具有操作简单、快速、成本低、环境友好等优势,能够满足下游生化分析和结构生物学实验需求,为微生物信号通路及开发新的抗菌药物研究提供物质基础。

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