2017年32卷第5期
2017, 32(5): 1-7.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.001
摘要:
以L-赖氨酸和D-阿拉伯糖为底物制备MRPs，以羟基自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O2-·）和DPPH自由基（DPPH·）清除能力为评价指标，研究反应温度、加热时间、反应初始pH值和反应底物摩尔比对3种自由基清除率的影响，并在单因素试验基础上通过均匀试验优化反应条件，在最佳工艺条件下，MRPs对·OH，O2-·和DPPH·的清除率分别为47.28%，75.16%和89.81%.因此，L-赖氨酸和D-阿拉伯糖的MRPs不仅可以用于食品着色与风味增强，而且有助于预防体内多种自由基损伤引起的疾病.
以L-赖氨酸和D-阿拉伯糖为底物制备MRPs，以羟基自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O2-·）和DPPH自由基（DPPH·）清除能力为评价指标，研究反应温度、加热时间、反应初始pH值和反应底物摩尔比对3种自由基清除率的影响，并在单因素试验基础上通过均匀试验优化反应条件，在最佳工艺条件下，MRPs对·OH，O2-·和DPPH·的清除率分别为47.28%，75.16%和89.81%.因此，L-赖氨酸和D-阿拉伯糖的MRPs不仅可以用于食品着色与风味增强，而且有助于预防体内多种自由基损伤引起的疾病.
2017, 32(5): 8-15.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.002
摘要:
对传统工艺制作的三川火腿加工中微生物区系的动态变化规律进行了研究，并通过形态学和生理生化试验对优势菌进行分离鉴定.结果表明，腌制期、风干期和焐灰期分别为三川火腿表面和内部细菌和葡萄球菌数量的增长期、稳定期和减少期；除腌制初期外，火腿内部假单胞菌数量均高于其表面，且在整个加工过程中由于微生物之间的竞争性关系呈逐渐降低趋势；腌制后期为火腿表面和内部霉菌数量的急剧增长期，但在焐灰期骤减，直至未检出.三川火腿优势菌为马尾葡萄球菌和模仿葡萄球菌.加工过程中加强对腌制期和风干期的时间与温度控制，有利于形成前体物质，从而更好地促进焐灰期火腿优良风味的形成.
对传统工艺制作的三川火腿加工中微生物区系的动态变化规律进行了研究，并通过形态学和生理生化试验对优势菌进行分离鉴定.结果表明，腌制期、风干期和焐灰期分别为三川火腿表面和内部细菌和葡萄球菌数量的增长期、稳定期和减少期；除腌制初期外，火腿内部假单胞菌数量均高于其表面，且在整个加工过程中由于微生物之间的竞争性关系呈逐渐降低趋势；腌制后期为火腿表面和内部霉菌数量的急剧增长期，但在焐灰期骤减，直至未检出.三川火腿优势菌为马尾葡萄球菌和模仿葡萄球菌.加工过程中加强对腌制期和风干期的时间与温度控制，有利于形成前体物质，从而更好地促进焐灰期火腿优良风味的形成.
2017, 32(5): 16-23.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.003
摘要:
以山西产小米糠为原料，采用耐高温α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶复合酶提取小米糠粗膳食纤维（DF）；以该粗DF为原料，采用纤维素酶和木聚糖酶复合酶法改性制备水溶性膳食纤维（SDF），并通过基于单因素试验的响应面设计进一步优化酶法改性工艺，得到最佳工艺条件为：复合酶总量1.73%，m（纤维素酶）：m（木聚糖酶）=1：1.74，水解温度50℃，水解时间1.44 h.该条件下小米糠SDF得率为12.46%，不溶性膳食纤维（IDF）得率为85.12%.该优化方案能较准确地预测小米糠DF改性制备SDF的得率，且工艺操作简单，无需特殊设备，对小米糠的综合利用和SDF的产业化有一定的理论指导意义.
以山西产小米糠为原料，采用耐高温α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶复合酶提取小米糠粗膳食纤维（DF）；以该粗DF为原料，采用纤维素酶和木聚糖酶复合酶法改性制备水溶性膳食纤维（SDF），并通过基于单因素试验的响应面设计进一步优化酶法改性工艺，得到最佳工艺条件为：复合酶总量1.73%，m（纤维素酶）：m（木聚糖酶）=1：1.74，水解温度50℃，水解时间1.44 h.该条件下小米糠SDF得率为12.46%，不溶性膳食纤维（IDF）得率为85.12%.该优化方案能较准确地预测小米糠DF改性制备SDF的得率，且工艺操作简单，无需特殊设备，对小米糠的综合利用和SDF的产业化有一定的理论指导意义.
2017, 32(5): 24-31.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.004
摘要:
通过超声波辅助的方法，在较短时间内合成大量粒径可控的ZIF-67材料.利用XRD和SEM对合成的ZIF-67进行结构表征和形貌分析，并对其进行氮气等温吸脱附测试，结果表明：该方法制备的ZIF-67具有更高的结晶度、规整的菱形十二面体形貌，以及较高的孔隙度和比表面积.将其作为超级电容器电极材料，利用循环伏安、恒流充放电等电化学测试方法研究其电化学性能，结果表明：当电流密度为0.5 A/g时，超声波辅助合成的ZIF-67比电容为93 F/g，大于静置条件下合成的ZIF-67；当电流密度为1 A/g时，超声波辅助合成的ZIF-67充放电循环1000次后，其电容保持率为98.6%，具有优异的循环稳定性.
通过超声波辅助的方法，在较短时间内合成大量粒径可控的ZIF-67材料.利用XRD和SEM对合成的ZIF-67进行结构表征和形貌分析，并对其进行氮气等温吸脱附测试，结果表明：该方法制备的ZIF-67具有更高的结晶度、规整的菱形十二面体形貌，以及较高的孔隙度和比表面积.将其作为超级电容器电极材料，利用循环伏安、恒流充放电等电化学测试方法研究其电化学性能，结果表明：当电流密度为0.5 A/g时，超声波辅助合成的ZIF-67比电容为93 F/g，大于静置条件下合成的ZIF-67；当电流密度为1 A/g时，超声波辅助合成的ZIF-67充放电循环1000次后，其电容保持率为98.6%，具有优异的循环稳定性.
2017, 32(5): 32-41.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.005
摘要:
综述了具有气体吸附和分离功能的多尺度孔道型金属-有机框架（MOFs）材料的研究背景及其在CO2储存、分离和C2H2气体储存方面的应用.指出，具有不同孔道性质的MOFs材料对CO2的储存与分离及C2H2气体储存方面的影响不同，可以通过控制MOFs材料孔道的尺寸、形状、孔道内的官能团来准确地控制其性能；同时，借助单晶衍射技术与原位表征手段（例如原位粉末衍射及红外光谱）可以考察合成材料的构效关系，从而指导MOFs材料的性能优化.然而，部分MOFs材料的水稳定性较差，如果使用含有疏水基团的有机配体及高价态的金属簇（例如Cr3+，Zr4+等）作为MOFs分子基构筑单元的方式，有望增强MOFs材料的水稳定性；MOFs材料对专一气体的吸附选择性还有待提升，或可通过设计合成具有动态吸附行为的MOFs材料得以实现.此外，利用分子模拟技术，未来有望真正地将材料的结构与功能提到设计层面，以节约研究成本.
综述了具有气体吸附和分离功能的多尺度孔道型金属-有机框架（MOFs）材料的研究背景及其在CO2储存、分离和C2H2气体储存方面的应用.指出，具有不同孔道性质的MOFs材料对CO2的储存与分离及C2H2气体储存方面的影响不同，可以通过控制MOFs材料孔道的尺寸、形状、孔道内的官能团来准确地控制其性能；同时，借助单晶衍射技术与原位表征手段（例如原位粉末衍射及红外光谱）可以考察合成材料的构效关系，从而指导MOFs材料的性能优化.然而，部分MOFs材料的水稳定性较差，如果使用含有疏水基团的有机配体及高价态的金属簇（例如Cr3+，Zr4+等）作为MOFs分子基构筑单元的方式，有望增强MOFs材料的水稳定性；MOFs材料对专一气体的吸附选择性还有待提升，或可通过设计合成具有动态吸附行为的MOFs材料得以实现.此外，利用分子模拟技术，未来有望真正地将材料的结构与功能提到设计层面，以节约研究成本.
2017, 32(5): 42-48.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.006
摘要:
采用管式炉通以流动氨气煅烧β-Ga2O3的方法制备六方纤锌矿GaN，利用XRD，SEM，TEM对所制备的GaN的结构、形貌进行表征和分析，使用荧光光度计采集GaN的光致发光光谱进行发光性能研究.结果表明，GaN具有（002）择优取向，其颗粒外形和尺寸均与原料相似，系由几十纳米的晶片团聚而成的棒状颗粒所组成；GaN的近带边发射峰为346 nm（3.584 eV），相比较块材的近带边发射峰有19 nm（187 meV）的蓝移.
采用管式炉通以流动氨气煅烧β-Ga2O3的方法制备六方纤锌矿GaN，利用XRD，SEM，TEM对所制备的GaN的结构、形貌进行表征和分析，使用荧光光度计采集GaN的光致发光光谱进行发光性能研究.结果表明，GaN具有（002）择优取向，其颗粒外形和尺寸均与原料相似，系由几十纳米的晶片团聚而成的棒状颗粒所组成；GaN的近带边发射峰为346 nm（3.584 eV），相比较块材的近带边发射峰有19 nm（187 meV）的蓝移.
2017, 32(5): 49-56.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.007
摘要:
以铝为模板，通过二次阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝（AAO）膜，利用原子力显微镜观察AAO膜的微观形貌，分析退火处理、电化学抛光处理、阳极氧化电压、阳极氧化时间等因素对AAO膜结构的影响，结果表明：AAO膜的物相为非晶态，但经高温退火处理所得AAO膜会被部分晶相化；电化学抛光能有效改善孔洞分布的均匀性.当氧化电压在40~55 V范围内，AAO膜的孔径随着阳极氧化电压的升高而增大，膜孔洞结构排布的有序性也得到增强；膜孔孔径大小分布在40~100 nm之间；阳极氧化时间对膜的孔径没有显著影响；当电解液温度在0~20℃范围内，AAO膜的孔径随着电解液温度的升高而减小，且AAO膜的有序性也随之增强.
以铝为模板，通过二次阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝（AAO）膜，利用原子力显微镜观察AAO膜的微观形貌，分析退火处理、电化学抛光处理、阳极氧化电压、阳极氧化时间等因素对AAO膜结构的影响，结果表明：AAO膜的物相为非晶态，但经高温退火处理所得AAO膜会被部分晶相化；电化学抛光能有效改善孔洞分布的均匀性.当氧化电压在40~55 V范围内，AAO膜的孔径随着阳极氧化电压的升高而增大，膜孔洞结构排布的有序性也得到增强；膜孔孔径大小分布在40~100 nm之间；阳极氧化时间对膜的孔径没有显著影响；当电解液温度在0~20℃范围内，AAO膜的孔径随着电解液温度的升高而减小，且AAO膜的有序性也随之增强.
2017, 32(5): 57-65.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.008
摘要:
为了进一步提高ISG混合动力汽车的整车动力性与燃油经济性，在完成动力系统参数匹配之后，利用Advisor软件建立了仿真顶层模型，以验证参数匹配与部件选取的可行性；在此基础上，选取传动系主减速器速比和变速器各档速比为优化变量，动力性能相关要求为约束条件，采用粒子群优化（PSO）算法对传动系参数进行优化.仿真结果表明，优化后的最大爬坡度增加了4.3%，100 km燃油消耗降低了0.8 L，0~100 km/h加速时间减少了1.4 s.
为了进一步提高ISG混合动力汽车的整车动力性与燃油经济性，在完成动力系统参数匹配之后，利用Advisor软件建立了仿真顶层模型，以验证参数匹配与部件选取的可行性；在此基础上，选取传动系主减速器速比和变速器各档速比为优化变量，动力性能相关要求为约束条件，采用粒子群优化（PSO）算法对传动系参数进行优化.仿真结果表明，优化后的最大爬坡度增加了4.3%，100 km燃油消耗降低了0.8 L，0~100 km/h加速时间减少了1.4 s.
2017, 32(5): 66-73.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.009
摘要:
以FSAE方程式赛车CBR600发动机为研究对象，基于流体力学理论基础，通过分析发动机进气能量损失的原因与部位，初步设定进气系统相关结构参数；运用GT-Power软件创建赛车发动机二维模型，通过模拟分析，选定最佳进气总管长度为300 mm，稳压腔容积为3.5 L；用Catia软件对进气系统进行建模，通过Fluent软件对进气系统流场仿真，对比压力与流速云图，选择椭圆柱型稳压腔.路试结果表明，该进气系统能很好地满足CBR600发动机对进气的需要，中高速时充气效率提高5%~10%.
以FSAE方程式赛车CBR600发动机为研究对象，基于流体力学理论基础，通过分析发动机进气能量损失的原因与部位，初步设定进气系统相关结构参数；运用GT-Power软件创建赛车发动机二维模型，通过模拟分析，选定最佳进气总管长度为300 mm，稳压腔容积为3.5 L；用Catia软件对进气系统进行建模，通过Fluent软件对进气系统流场仿真，对比压力与流速云图，选择椭圆柱型稳压腔.路试结果表明，该进气系统能很好地满足CBR600发动机对进气的需要，中高速时充气效率提高5%~10%.
2017, 32(5): 74-80.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.010
摘要:
为提高阻尼四级可调减振器使用寿命，采用仿真技术对其进行优化设计：建立阻尼四级可调减振器的仿真模型，利用ICEM CFD前处理软件、ANSYS Fluent流体分析软件对阀片进行流体动力学仿真，以获取相应活塞运动速度下阀片的应力及内部油液流动速度数据；将减振器活塞孔的通孔由无阶梯状对称直通孔改成阶梯孔，以增加油液流通面积.用台架试验的方法从阻尼特性、示功特性、速度特性3个方面进行性能试验，结果表明，改进后的减振器各项性能均有较大提升，能有效提高使用寿命，验证了该优化设计的可行性.
为提高阻尼四级可调减振器使用寿命，采用仿真技术对其进行优化设计：建立阻尼四级可调减振器的仿真模型，利用ICEM CFD前处理软件、ANSYS Fluent流体分析软件对阀片进行流体动力学仿真，以获取相应活塞运动速度下阀片的应力及内部油液流动速度数据；将减振器活塞孔的通孔由无阶梯状对称直通孔改成阶梯孔，以增加油液流通面积.用台架试验的方法从阻尼特性、示功特性、速度特性3个方面进行性能试验，结果表明，改进后的减振器各项性能均有较大提升，能有效提高使用寿命，验证了该优化设计的可行性.
2017, 32(5): 81-87.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.011
摘要:
针对动车组塞拉门携门架轻量化设计问题，在有限元分析和参数化携门架的基础上构建基于径向基函数的携门架近似模型，利用多岛遗传算法（MIGA）的全局性和序列二次规划算法（NLPQL）的高效性对近似模型进行组合优化.强度校检结果表明，优化后携门架总质量为11.356 kg，比原结构减轻了10.6%，在3种加载工况下最大应力93 MPa，可满足结构强度的要求.这表明该轻量化设计是合适的.
针对动车组塞拉门携门架轻量化设计问题，在有限元分析和参数化携门架的基础上构建基于径向基函数的携门架近似模型，利用多岛遗传算法（MIGA）的全局性和序列二次规划算法（NLPQL）的高效性对近似模型进行组合优化.强度校检结果表明，优化后携门架总质量为11.356 kg，比原结构减轻了10.6%，在3种加载工况下最大应力93 MPa，可满足结构强度的要求.这表明该轻量化设计是合适的.
2017, 32(5): 88-94.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.012
摘要:
针对目前大多数掌纹识别方法对于单训练样本系统识别性能欠佳的问题，提出一种基于小波子带融合的主成分分析方法，用于单训练样本掌纹识别.该方法将小波低频子带与水平和垂直高频子带相结合进行身份识别，使用低通滤波增强相应边缘信息的鲁棒性，以提高高频子带的识别性能，然后采用求和算子对各匹配分数进行融合.实验结果表明，对于单训练样本掌纹识别，该方法平均识别率达89.93%，较传统方法有6%~9%的性能提升.
针对目前大多数掌纹识别方法对于单训练样本系统识别性能欠佳的问题，提出一种基于小波子带融合的主成分分析方法，用于单训练样本掌纹识别.该方法将小波低频子带与水平和垂直高频子带相结合进行身份识别，使用低通滤波增强相应边缘信息的鲁棒性，以提高高频子带的识别性能，然后采用求和算子对各匹配分数进行融合.实验结果表明，对于单训练样本掌纹识别，该方法平均识别率达89.93%，较传统方法有6%~9%的性能提升.
2017, 32(5): 95-102.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.013
摘要:
针对甘蔗茎节与茎间颜色相近和由于表皮上白色果粉的干扰导致茎节难以识别的问题，提出了一种基于高光谱成像技术的茎节识别与定位方法.采集236个茎节和茎间样本的高光谱图像（874~1734 nm），采用连续投影算法（SPA）提取5个特征波长（1022 nm，1062 nm，1456 nm，1609 nm和1649 nm），建立偏最小二乘法（PLS）分类模型，利用该模型对20组甘蔗高光谱图像进行识别，生成甘蔗茎节的二值化图像，采用图像处理的方法进行茎节定位.实验结果表明，高光谱成像技术测量结果的标准差为0.7 mm，绝对误差的最大值为2.6 mm，能够有效识别与定位甘蔗茎节，为蔗种的防伤芽自动切割提供技术支持.
针对甘蔗茎节与茎间颜色相近和由于表皮上白色果粉的干扰导致茎节难以识别的问题，提出了一种基于高光谱成像技术的茎节识别与定位方法.采集236个茎节和茎间样本的高光谱图像（874~1734 nm），采用连续投影算法（SPA）提取5个特征波长（1022 nm，1062 nm，1456 nm，1609 nm和1649 nm），建立偏最小二乘法（PLS）分类模型，利用该模型对20组甘蔗高光谱图像进行识别，生成甘蔗茎节的二值化图像，采用图像处理的方法进行茎节定位.实验结果表明，高光谱成像技术测量结果的标准差为0.7 mm，绝对误差的最大值为2.6 mm，能够有效识别与定位甘蔗茎节，为蔗种的防伤芽自动切割提供技术支持.
2017, 32(5): 103-108.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.5.014
摘要:
针对传统的挖掘算法在挖掘δ无关集时存在重复生成候选项集、遍历子项集等导致挖掘效率过低的问题，提出一个无关集判断定律，进而给出一种快速挖掘无关集算法FMFS.该算法利用Rymon枚举树作为搜索空间，结合一定的剪枝策略，再利用这个无关集判断定律对候选项集进行快速筛选.实验结果表明，该算法不仅能够挖掘出所有的无关集，且挖掘过程中的时间消耗优于目前已有算法.
针对传统的挖掘算法在挖掘δ无关集时存在重复生成候选项集、遍历子项集等导致挖掘效率过低的问题，提出一个无关集判断定律，进而给出一种快速挖掘无关集算法FMFS.该算法利用Rymon枚举树作为搜索空间，结合一定的剪枝策略，再利用这个无关集判断定律对候选项集进行快速筛选.实验结果表明，该算法不仅能够挖掘出所有的无关集，且挖掘过程中的时间消耗优于目前已有算法.
