1 华东交通大学电气与自动化工程学院, 江西 南昌 330013
2 鲁南技师学院, 山东 临沂 276000
3 华东交通大学土木建筑学院, 江西 南昌 330013
人们对鱼类的品质追求越来越高, 因此对于开发水产养殖中鱼类重要参数脂肪含量的检测显得愈发的重要, 传统的检测方法虽然经过许多研究人员的修改和改进, 但仍然存在费时费力, 需要专业的人员培训存在一些问题。 光谱技术也存在仅使用整条鱼片作为预测样本, 缺乏普遍性, 整个鱼片的成分分布不均匀, 采样时间过长等导致图像质量不高等问题, 该研究通过MCR-ALS算法重建后的数据和图像的增益效果, 评估了采用近红外高光谱成像技术预测并实现鲑鱼片重要参数（脂肪）可视化的可行性。 首先将购买的新鲜三文鱼按照背面和腹部切块分割, 每条三文鱼制作成20个样本, 共100个样本, 其中75个样本用于校正集, 25个样本用于预测集。 用高光谱成像系统采集三文鱼样本的光谱数据, 再通过索氏提取器测定三文鱼脂肪的含量, 并建立其理化值样本, 然后通过MCR-ALS对光谱数据进行重构, 发现重构后的光谱有效信息随着组分推荐评分上升, 通过连续投影算法（SPA）选择特征波长, 并建立最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型评估两种预测效果（原始和重建数据）。 MCR-ALS-SPA-LS-SVM的预测精度最高, Rp=0.955 5, RMESP=1.650 5, RPD=3.389 9; 采用MCR-ALS和未处理的模型对鱼片脂肪进行视觉图像预测, 大大减少了噪音的输入, 有效还原了鱼片的轮廓, 并且令鱼的脂肪条纹更加的清晰, 图像质量更优。 进一步分析聚类图像, 通过不同成分的主成分贡献和相同成分的主成分贡献比, 发现类别为20种时, 样品与背景簇存在干扰, 然而采用少量的簇类分析发现, 仅5和10个种类即可完整描绘出整个样品的轮廓, 对于光谱强反应物质存在很好的聚类效果, 具有简化模型的可能。 无论是数据还是图像, 令人满意的预测结果证实了近红外高光谱成像用于鲑鱼脂肪定量和视觉图像预测的可行性, 并且算法的优化大大缩短了检测时间, 为实时在线检测创造了更好的条件。
多元曲线分辨-交替最小二乘 鲑鱼 可视化 高光谱 脂肪 图像分析 MCR-ALS Salmon Visualization Hyperspectral Fat Image analysis 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2601
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(2): 020102
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京210094
2 季华实验室,广东 佛山 528200
3 中国科学院苏州生物医学工程研究所，江苏 苏州 215163
4 北京华夏光谷光电技术有限公司，北京 100088
5 深圳技术大学中德智能制造学院，先进传感器产业化中心，广东 深圳 518118
激光融脂（laser lipolysis）技术处于较为初步的阶段，目前研究缺少适用人体的参数信息。在激光融脂过程中，温度作为一个重要的量却难以进行实时监控。结合多路光栅光纤测温系统，通过一系列的试验，研究1 064 nm Nd：YAG连续激光在离体猪脂肪样本中的穿透能力、温度分布，以及功率密度、辐照时间等对脂肪温升的影响，设计并验证持续融脂的试验方案。研究结果表明，连续1 064 nm Nd：YAG激光的脂肪透射能力在2 mm以内；其光热效应产生的热量分布也集中在径向、轴向5 mm以内的组织中。另外，温度分布与照射脂肪激光的功率密度、照射时间有着密切的联系；照射温度达到35 ℃后，一定时间内将温度控制在安全范围内的参数为：功率密度27.08 W/cm2，照射时间16 s，自然冷却9 s；功率密度40.62 W/cm2，照射时间9 s，自然冷却9 s。
激光安全 连续激光 离体脂肪 温度监控 laser safety continuous laser in vitro fat temperature monitoring
1 内蒙古农业大学计算机与信息工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010000
2 山东华宇工学院信息工程学院, 山东 德州 253000
脂肪作为牛奶中的重要营养成分, 是评价牛奶质量的一项重要指标。 高光谱图像技术能够提供几十到数千波长的数据, 能够反映牛奶中不同组成成分细微的光谱差异; 另一方面, 相邻波段之间往往具有很强的相关性, 不仅增加了计算量, 而且容易造成维数灾难等问题, 因此对高光谱数据进行波段选择非常重要。 工作中提出了PLS-ACO特征波段选择方法, 并与遗传算法结合, 组合成了PLS-ACO-GA的特征波段选择新方法。 提出的两种方法以蚁群算法为基础, PLS回归模型回归系数的绝对值作为评价波长重要性的主要依据, 以此作为蚁群算法的启发式信息, 利用蚁群算法进行智能搜索, 结合遗传算法, 产生更多优秀的特征波段组合, 避免PLS-ACO算法得到的只是局部最优解, 得到的最优波段组合能够更好的反映牛奶中脂肪成分的信息; 通过计算波长贡献率, 筛选出最优波段组合, 并与遗传算法, CARS算法和基本蚁群算法光谱特征选择方法比较, 最后比较不同特征选择方法下的PLS回归模型预测效果。 PLS-ACO, PLS-ACO-GA, CARS, GA和ACO分别筛选了牛奶样品光谱中的18, 16, 40, 43和42个特征波段。 其中PLS-ACO-GA筛选波段后的PLS预测模型效果最好, 预测集R2P和RMSEP分别为0.997 6和0.062 2, PLS-ACO次之, 预测集R2P和RMSEP分别为0.997 0和0.077 8。 PLS-ACO和PLS-ACO-GA不仅减少了特征波段数量, 而且提高了模型的精度。 对PLS-ACO-GA进行特征波段选择后的数据, 建立MLR, RFR和PLS回归预测模型。 MLR预测模型的R2P和RMSEP分别为0.997 6和0.062 3。 RFR回归模型R2P和RMSEP分别为0.999 9和0.003 0, PLS回归模型的R2P和RMSEP分别为0.997 6和0.062 2。 RFR模型在三种回归预测模型中表现最好。 研究结果表明PLS-ACO和PLS-ACO-GA这两种方法可以实现光谱数据特征波段选择, 高光谱技术可以实现牛奶中脂肪含量的检测, 为牛奶脂肪含量检测提供了一种新的、 快速无损的方法。
高光谱 牛奶脂肪 遗传算法 蚁群算法 特征波段 偏最小二乘 Hyperspectral Milk fat Genetic algorithm Ant colony algorithm Characteritic band Partial least squares 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2262
为明确大气CO2浓度升高对大豆糖代谢和脂肪代谢的影响, 本研究以高油大豆品种“晋大70”为材料, 利用控制气室设置CK(CO2浓度为400?μmol/mol)和EC(CO2浓度为600 μmol/mol)两个处理, 大豆整个生育期均在控制气室内, 在大豆鼓粒期利用便携式气体交换系统LI-6400测定光合参数, 测定叶绿素含量、糖代谢和脂肪代谢相关指标, 并在收获期测定产量指标。结果表明: CO2浓度升高显著提高叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量, 使大豆净光合速率和水分利用效率显著提高59.7%和63.2%; 叶片中的蔗糖磷酸合成酶和异柠檬酸裂解酶活性在高CO2浓度下显著升高28.8%和215.0%, 琥珀酸脱氢酶活性、乙酰辅酶A羧化酶和二酰基甘油酰基转移酶活性显著降低; CO2浓度升高使籽粒中可溶性糖含量、蔗糖含量、蔗糖合成酶和异柠檬酸裂解酶活性显著下降, 但显著增加异柠檬酸脱氢酶(248.2%)、琥珀酸脱氢酶(75.0%)、乙酰辅酶A羧化酶活性(15.8%); 大豆的单株粒重、单株荚数和百粒重在CO2浓度升高条件下显著升高25.6%、23.4%和21.1%。研究表明, 在高CO2浓度下, 大豆鼓粒期叶片蔗糖代谢和磷酸戊糖途径代谢加强, 三羧酸循环和脂肪代谢减弱, 籽粒中蔗糖代谢减弱, 磷酸戊糖途径、三羧酸循环和脂肪代谢加强。本研究结果将有助于了解CO2浓度升高条件下对大豆糖代谢和脂代谢的影响, 为未来气候变化背景下大豆生产与管理提供理论依据。
CO2浓度 大豆 蔗糖代谢 三羧酸循环 脂肪代谢 CO2 concentration soybean sucrose metabolism tricarboxylic acid cycle fat metabolism
本文旨在研究日粮中添加沙棘果渣(SBP)对肉羊肌内脂肪沉积的影响及作用机制。试验随机选择4月龄, 体重相近的杜泊×小尾寒羊杂交公羊30只, 平均分为3组, 饲喂添加含不同SBP的日粮: 0%(对照组)、7.8%(7.8SBP 组)和16.0%(16SBP 组)。试验采用索氏提取法测定肌内脂肪含量, 马森(Masson)三色染色法测定肌内脂肪细胞数量; 同时运用实时定量荧光PCR(real time qPCR)与蛋白质印迹法(Western blot)对脂肪细胞分化、脂肪酸代谢相关关键基因及蛋白进行分析; 并采用酶联免疫吸附测定(ELISA)分析了脂肪酸合成和降解的关键酶活性。研究结果表明, 与对照组相比, 7.8SBP组和16SBP组剪切力极显著降低(P<0.01)。16SBP组背最长肌中粗脂肪含量显著上升(P<0.05), 成熟脂肪细胞数目显著增加(P<0.05)。与对照组相比, 16SBP组的ZNF423(P<0.05)、PPARγ(P<0.05)和C/EBPα(P<0.01)等脂肪细胞分化关键基因的mRNA表达量增加, 同时C/EBPα(P<0.05)和PPARγ(P<0.05)蛋白的表达量显著提高。16SBP组的SREBP1 mRNA含量显著高于对照组(P<0.05), 而7.8SBP组与16SBP组的SREBP1蛋白表达量均显著(P<0.05)高于对照组。16SBP组中FAS mRNA(P<0.05)含量与酶活性(P<0.05)均显著高于对照组, 乙酰辅酶A羧化酶(ACC)蛋白(P<0.05)含量与酶活性(P<0.05)也显著高于对照组。与对照组相比, 16SBP组中激素敏感脂肪酶(HSL)的酶活力显著降低(P<0.05), 而苹果酸脱氢酶(MDH)与脂蛋白脂酶(LPL)活性未见显著差异。试验结果表明, 饲料中添加16%SBP可以有效提高羊肉嫩度, 促进脂肪细胞的生成与改善脂肪酸代谢相关酶类活性, 最终促进肌内脂肪的沉积。
肉羊 剪切力 沙棘果渣 肌内脂肪 基因表达 lambs WBSF sea buckthorn pomace intramuscular fat gene expression
本试验旨在探究黄芪多糖(APS)对小鼠间充质干细胞C3H10T1/2细胞棕色脂肪化过程中长链非编码RNA(lncRNA)表达谱的影响。试验以C3H10T1/2细胞为研究对象, 在成脂诱导分化培养液中添加0.4 g/L的APS, 以诱导分化1.5 d的细胞构建文库后测序, 筛选差异mRNAs和差异lncRNAs, 并对差异mRNAs和差异lncRNAs的顺式及共表达作用预测的靶基因进行了功能分析。通过荧光定量PCR随机分析了3个lncRNAs和3个mRNAs的表达水平, 验证了测序结果的准确性。研究结果表明, 本次测序共得到13 450个lncRNAs和57 776个mRNAs。通过对其表达量、长度、外显子个数和成对重复性检验分析证明了测序数据的可靠性较好。筛选共得到153个差异表达的lncRNAs和1 238个差异表达的mRNAs。结果表明, 差异mRNAs主要基因本体(GO)注释富集在53个功能分类中, 京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析富集在343条通路中。差异lncRNAs顺式及共表达作用预测的靶基因GO注释分别富集在34和33个功能分类中, 在分子功能中条目一致。KEGG分析显示, 多个基因富集在脂肪代谢和脂肪分化的信号通路中, 尤其在胰高血糖素及cAMP信号通路中富集显著。综上表明, APS导致了C3H10T1/2细胞成脂分化中lncRNA表达谱的变化。本研究结果可为进一步解析APS对干细胞的分化调节提供科学依据。
黄芪多糖 棕色脂肪分化 表达谱 astragalus polysaccharide lncRNAs lncRNAs C3H10T1/2 C3H10T1/2 brown adipogenesis expression profile
1 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083
2 北京工商大学食品学院, 北京 100048
乳脂肪是制备稀奶油的主要原料, 不同产地的乳脂肪结构性能差异较大, 进而影响稀奶油乳浊液各项性能。 利用拉曼光谱动态光散射、 近红外光稳定性分析等光谱学技术, 研究了不同来源乳脂肪（MF-A, MF-B和MF-C）理化特性, 并比较相应稀奶油的稳定性及粒径分布, 以说明乳脂肪性能对稀奶油品质的影响。 拉曼光谱结果显示: 1 303和1 446 cm-1 —CH2振动, 2 800～3 000 cm-1 C—H振动, 1 131 cm-1 C—C振动的峰信号强弱顺序MF-A>MF-B>MF-C（p<0.05）, 说明MF-A饱和程度最高; 1 657 cm-1 CC振动, 信号强弱顺序MF-C>MF-B>MF-A （p<0.05）, 说明MF-C中顺式不饱和脂肪酸含量最高, 三种乳脂肪均为顺式不饱和脂肪酸, 无反式脂肪酸。 同时, 碘值分析进一步验证MF-A饱和度最高, 相应乳脂肪硬度大、 稳定性和可塑性佳。 在0~40 ℃范围内, 不同温度下固体脂肪含量（SFC）由高到低为MF-A>MF-B>MF-C（p<0.05）, 说明相应的稀奶油宜在4 ℃贮藏, 10~15 ℃打发并裱花。 在25 ℃等温结晶1 h, 用偏光显微镜观察三个样品, 发现MF-A冷却时最先形成晶核并诱导周围脂肪不断结晶而聚集形成小而密的结晶网络。 MF-B为细微球晶与针状晶组成的晶体簇, 晶体数量少, 结晶网络不完整; MF-C晶体分布较为稀疏, 数量极少, 且晶体平均直径小于20 μm。 分别用三种乳脂肪制备稀奶油XMF-A, XMF-B, XMF-C, 从粒径分布图中看出XMF-A基本为单峰, 说明稀奶油乳浊液较稳定, 脂肪球没有聚结, 而XMF-B, XMF-C为双峰, 说明脂肪球均发生了一定程度的聚结, 且XMF-C平均粒径最大, 所以XMF-C聚结程度高于XMF-B, 平均粒径顺序为XMF-AXMF-B>XMF-C（p<0.05）。 通过研究以连续相与分散相形式存在的乳脂肪理化特性, 发现了脂肪组成、 结构与结晶行为规律, 探索了乳脂肪结晶对稀奶油品质的影响机制, 旨在为制备不同需求乳制品提供原料选择的理论依据。
乳脂肪 共聚焦拉曼光谱 光谱学 稀奶油 Milk fat Confocal Raman spectroscopy Spectroscopy Dairy cream 光谱学与光谱分析
2019, 39(6): 1773
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
利用混沌激光互相关峰值实验实现了脂肪乳液内部异质物的检测。在脂肪乳液内放置异质物,以自相关函数具有delta函数特征的混沌激光作为光源,将混沌激光分成两路,一路入射到带有异质物的脂肪乳液内,通过脂肪乳液后经光电探测器接收、输出后作为探测信号;另一路经光电探测器输出,作为参考信号。将混沌激光参考信号与经过脂肪乳液的混沌激光进行互相关,混沌激光的互相关峰值反映了脂肪乳液及其内部异质物的光学信息。结果表明,混沌激光相关检测法具有很强的抗干扰性。
激光光学 医学检测 相关检测法 混沌激光 脂肪乳液 光纤激光器
燕山大学医院彩超室, 河北省 秦皇岛 066004
本研究主要是探讨非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)超声诊断与血糖血脂、体质量指数(body mass index, BMI)的关系。分析2017年10月16日至2018年1月12日期间654例某大学在职与退休教职工为期两个多月的职工体检资料, 分析NAFLD超声诊断与空腹血糖(fasting blood-glucose, FPG)、总胆固醇(total cholesterol, TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)、BMI及乙肝病毒(HBV-DNA)载量的关系。超声诊断NAFLD 222例, 占33.94%, 其中轻度占50.90%(113/222), 中度占37.84%(84/222), 重度占11.26%(25/222)。男性组NAFLD发生率明显高于女性组, P<0.05。男性组(NAFLD组)高血糖、TG阳性与肥胖症所占比例均明显高于女性组(非NAFLD组), 身高、体质量、BMI与FBG均高于女性组(非NAFLD组), P<0.05。男性组(NAFLD组)乙肝病毒(HBV-DNA)载量高于女性组(非NAFLD组), 但比较差异无统计学意义(P>0.05)。结果表明, NAFLD常见于男性群体, 并以血糖血脂异常与肥胖为主要特征, 控制TC、TG、BMI与FBG水平对NAFLD的防治具有重要的意义, 而持续监测HBVDNA 载量对于指导抗病毒治疗也意义重大。
非酒精性脂肪肝 超声 血脂 体质量指数 non-alcoholic fatty liver disease ultrasound blood lipid body mass index
