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領(lǐng)學(xué)術(shù)科研之先，創(chuàng)食品科技之新

—— 中國食品雜志社

2024年第45卷10期返回列表

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基于增強(qiáng)視覺Transformer的哈希食品圖像檢索

內(nèi)容: 作為食品計(jì)算的一個(gè)主要任務(wù)，食品圖像檢索近年來受到了廣泛的關(guān)注。然而，食品圖像檢索面臨著兩個(gè)主要的挑戰(zhàn)。首先，食品圖像具有細(xì)粒度的特點(diǎn)，這意味著不同食品類別之間的視覺差異可能很小，這些差異只能在圖像的局部區(qū)域中觀察到。其次，食品圖像包含豐富的語義信息，如食材、烹飪方式等，這些信息的提取和利用對于提高檢索性能至關(guān)重要。為解決這些問題，本實(shí)驗(yàn)基于預(yù)訓(xùn)練的視覺Transformer（Vision Transformer，ViT）模型提出了一種增強(qiáng)ViT的哈希網(wǎng)絡(luò)（enhanced ViT hash network，EVHNet）。針對食品圖像的細(xì)粒度特點(diǎn)，EVHNet中設(shè)計(jì)了一個(gè)基于卷積結(jié)構(gòu)的局部特征增強(qiáng)模塊，使網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)W習(xí)到更具有代表性的特征。為更好地利用食品圖像的語義信息，EVHNet中還設(shè)計(jì)了一個(gè)聚合語義特征模塊，根據(jù)類令牌特征來聚合食品圖像中的語義信息。本實(shí)驗(yàn)提出的EVHNet模型在貪婪哈希、中心相似量化和深度極化網(wǎng)絡(luò)3 種流行的哈希圖像檢索框架下進(jìn)行評估，并與AlexNet，ResNet50、ViT-B_32和ViT-B_16 4 種主流網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行比較，在Food-101、Vireo Food-172、UEC Food-256 3 個(gè)食品數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，EVHNet模型在檢索精度上的綜合性能優(yōu)于其他模型。

閱讀量: 301 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
基于殘差網(wǎng)絡(luò)模型的速溶全脂奶粉分散性與堆積密度檢測方法

內(nèi)容: 針對傳統(tǒng)的奶粉品質(zhì)國際標(biāo)準(zhǔn)檢測方法中存在的主觀性和滯后性等問題，本研究提出了一種基于殘差網(wǎng)絡(luò)（residual network，ResNet）的奶粉分散性和堆積密度的快速分類檢測方法。在本研究中，使用的數(shù)據(jù)集包括499 張?jiān)?0 倍光學(xué)顯微鏡下拍攝的速溶全脂奶粉顆粒微觀分布圖像，這些圖像來自10 個(gè)不同的樣本組。首先，按照國際標(biāo)準(zhǔn)方法檢測這10 組樣本的分散性和堆積密度，進(jìn)而基于測試結(jié)果劃分不同的分散性和堆積密度級別。隨后，利用這些微觀圖像對ResNet模型進(jìn)行訓(xùn)練，以實(shí)現(xiàn)對不同樣本的有效分類。最終，通過分類結(jié)果預(yù)測速溶全脂奶粉的分散性、松散密度和振實(shí)密度。此外，本研究還對比了ResNet、EfficientNetV2和Swin Transformer等不同深度學(xué)習(xí)模型的預(yù)測效果。結(jié)果表明，基于ResNet 152的深度學(xué)習(xí)模型在預(yù)測速溶全脂奶粉的分散性、松散密度和振實(shí)密度方面表現(xiàn)最佳，其在測試集上的準(zhǔn)確率分別達(dá)到97.50%、98.75%和95.00%。這些深度學(xué)習(xí)模型在奶粉品質(zhì)檢測中的出色性能不僅證明了該方法能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)測奶粉的分散性和堆積密度，同時(shí)也為奶粉品質(zhì)的在線檢測提供了新的技術(shù)途徑。

閱讀量: 287 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
基于低場核磁弛豫特性的油茶籽油支持向量機(jī)摻偽鑒別模型的建立與評價(jià)

內(nèi)容: 油茶籽油商業(yè)價(jià)值高，有必要開發(fā)快速準(zhǔn)確的油茶籽油摻偽鑒別方法。本實(shí)驗(yàn)研究低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）弛豫特性結(jié)合支持向量機(jī)（support vector machine，SVM）鑒別油茶籽油摻偽的可行性。在比較了油茶籽油、3 種其他種類的正常/氧化的食用油及多種二元摻兌油樣的LF-NMR弛豫特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行主成分分析，設(shè)計(jì)了具有二叉樹結(jié)構(gòu)的SVM多分類器，采用ReliefF算法進(jìn)行特征篩選，建立并驗(yàn)證了油茶籽油摻偽的SVM鑒別模型。研究表明，油脂種類、氧化程度及摻兌比例均會影響油樣的LF-NMR弛豫特性。當(dāng)特征數(shù)為9時(shí)，SVM多分類模型性能最佳，準(zhǔn)確率可達(dá)90.77%，對油茶籽油、摻兌類型及比例的平均召回率為90.87%、精確率為90.83%、F1分?jǐn)?shù)為0.90。這表明基于LF-NMR弛豫特性的SVM模型可用于油茶籽油的摻偽鑒別。

閱讀量: 282 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
機(jī)器學(xué)習(xí)在食品風(fēng)味領(lǐng)域的研究進(jìn)展與未來趨勢

內(nèi)容: 隨著生活水平不斷提高，人們除了關(guān)心食物是否美味外，其健康要素和良好風(fēng)味的結(jié)合也越來越受到重視。食品風(fēng)味成分不僅是影響食品感官品質(zhì)的重要因素，也是影響食品營養(yǎng)水平的關(guān)鍵指標(biāo)。目前，傳統(tǒng)方法對食品風(fēng)味成分進(jìn)行分析及預(yù)測費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且無法處理大量數(shù)據(jù)。相比之下，機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心，在區(qū)分差異性以及尋找共同性上具有傳統(tǒng)分析技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢，在食品風(fēng)味分析領(lǐng)域已取得了良好的應(yīng)用。基于此，本文圍繞機(jī)器學(xué)習(xí)在食品風(fēng)味領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，介紹常用的機(jī)器學(xué)習(xí)方法的原理和優(yōu)點(diǎn)，及其在食品風(fēng)味預(yù)測及調(diào)節(jié)中的最新應(yīng)用與前景。重點(diǎn)探討現(xiàn)代智能感官檢測技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)在食品風(fēng)味分析領(lǐng)域研究的優(yōu)勢與未來趨勢，以期為食品風(fēng)味分析與預(yù)測領(lǐng)域研究提供新思路和理論基礎(chǔ)。

閱讀量: 345 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
秦川牛宰后成熟期間基礎(chǔ)免疫球蛋白對其肉品質(zhì)變化的影響

內(nèi)容: 為探究宰后成熟期間基礎(chǔ)免疫球蛋白（basal immunoglobulin，BSG）表達(dá)對肉品質(zhì)的影響，測定4 ℃條件下秦川牛在不同貯藏期（0、2、4、6、8 d）內(nèi)pH值、蒸煮損失以及肌原纖維小片化指數(shù)（myofibril fragmentation index，MFI）等品質(zhì)指標(biāo)、能量物質(zhì)變化以及BSG的含量變化。并利用4D-非標(biāo)記定量組學(xué)技術(shù)分析蛋白質(zhì)組學(xué)的變化情況。結(jié)果表明：在秦川牛宰后貯藏期內(nèi)，BSG表達(dá)量總體呈先上升后下降趨勢；能量基本物質(zhì)ATP、ADP、AMP、NADH水平均呈下降趨勢；pH值、蒸煮損失呈先降低后升高的趨勢；MFI呈持續(xù)上升趨勢；相關(guān)性分析結(jié)果表明，秦川牛在宰后成熟期BSG的表達(dá)量與蒸煮損失呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；與pH值、ATP和NADH水平呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；而與ADP含量、AMP含量無顯著相關(guān)性。故秦川牛背最長肌在成熟期間BSG表達(dá)量變化與牛肉的品質(zhì)及能量代謝存在密切關(guān)系。蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定出BSG及其相關(guān)差異蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)具有催化活性、水解酶活性、質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)ATP合酶活性，并與ATP、核糖核苷酸、碳水化合物衍生物結(jié)合，同時(shí)參與分子功能的調(diào)節(jié)、氫離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等，以上生物功能的作用造成線粒體損傷，通過能量代謝過程參與肉品嫩度的變化。

閱讀量: 317 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
辣椒素與槲皮苷通過EGFR/PI3K/Akt信號通路調(diào)節(jié)HepG2細(xì)胞脂質(zhì)代謝作用機(jī)制

內(nèi)容: 為探究辣椒素與槲皮苷協(xié)同調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制，本實(shí)驗(yàn)利用油酸誘導(dǎo)的HepG2高脂細(xì)胞模型，研究辣椒素單獨(dú)處理及辣椒素與槲皮苷聯(lián)合處理對HepG2細(xì)胞存活率的影響，采用油紅O染色法觀察HepG2細(xì)胞脂質(zhì)積累情況，同時(shí)測定細(xì)胞內(nèi)總甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、總膽汁酸的含量水平，采用免疫印跡法測定表面生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）、蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）及法尼醇X受體1（farnesoid X receptor 1，F(xiàn)XR1）、膽固醇7α羥化酶（cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1）、成纖維細(xì)胞生長因子19（fibroblast growth factor 19，F(xiàn)GF19）的表達(dá)量。結(jié)果顯示，各處理組HepG2細(xì)胞的增殖率均大于75%，表明藥物對細(xì)胞沒有明顯毒性，可進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。油紅O染色結(jié)果表明，加藥處理組細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累減少。辣椒素與槲皮苷處理可降低細(xì)胞內(nèi)總甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇含量，提高高密度脂蛋白膽固醇和膽汁酸含量；同時(shí)各實(shí)驗(yàn)組上調(diào)了EGFR、PI3K、Akt及FXR1、FGF19蛋白的表達(dá)水平。綜合來看，辣椒素與槲皮苷在調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)代謝方面具有協(xié)同效應(yīng)，二者在高劑量水平以3∶1比例混合效果最佳。

閱讀量: 325 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
不同貯藏溫度下半胱氨酸氧化位點(diǎn)鑒定及對灘羊肉嫩度的影響

內(nèi)容: 以寧夏灘羊肉為材料，借助半胱氨酸氧化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對－80 ℃（對照）和－2、－18、4 ℃條件下貯藏7 d灘羊肉的品質(zhì)指標(biāo)（剪切力和質(zhì)構(gòu)特性（硬度、彈性和咀嚼性））進(jìn)行測定，同時(shí)對半胱氨酸氧化修飾位點(diǎn)進(jìn)行鑒定，結(jié)合Pearson法對顯著差異氧化位點(diǎn)（significantly differential oxidation sites，SDOS）的氧化強(qiáng)度與冷藏灘羊肉品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，與對照組相比，3 個(gè)貯藏組的剪切力和質(zhì)構(gòu)特性均顯著下降（P＜0.05），25 個(gè)SDOS對應(yīng)的蛋白（10個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白、8 個(gè)代謝酶、2 個(gè)降解酶和5 個(gè)其他蛋白）與至少1 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)顯著相關(guān)（P＜0.05），可作為羊肉貯藏期間嫩度和質(zhì)構(gòu)變化的潛在生物標(biāo)志物。

閱讀量: 256 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羥甲基糠醛形成機(jī)理的量子化學(xué)計(jì)算

內(nèi)容: 為探究糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羥甲基糠醛（5-(α-D-glucopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyloxymenthyl)-2-furancarboxaldehyde，5-GGMF）的形成途徑，采用量子化學(xué)計(jì)算對蔗糖的熱分解反應(yīng)位點(diǎn)、葡萄糖與5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）及兩分子葡萄糖間的脫水反應(yīng)方式、5-HMF和5-GGMF的形成路徑進(jìn)行分析。結(jié)果表明：蔗糖熱分解的初始位置為果糖基-氧鍵的裂解；葡萄糖與5-HMF或兩分子葡萄糖間發(fā)生相互作用時(shí)，均是范德華力在復(fù)合物中起主導(dǎo)作用，且都會因?yàn)閺?qiáng)氫鍵作用促進(jìn)分子間脫水反應(yīng)的發(fā)生；蔗糖形成5-HMF時(shí)，其熱解后形成的葡萄糖部分比果糖部分生成5-HMF需要更大的活化能且反應(yīng)速率更低，因此果糖部分更容易形成5-HMF，而在果糖部分形成5-HMF的兩條路徑中，路徑5比路徑4更容易發(fā)生，因?yàn)槁窂?在能量上和反應(yīng)動力學(xué)上都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢；在蔗糖形成5-GGMF的途徑中，轉(zhuǎn)糖基化路徑能壘總體較低，相較于二糖脫水路徑和三糖脫水路徑都更加有利，其中路徑C2，即蔗糖熱解生成果糖和葡萄糖，然后葡萄糖與5-HMF反應(yīng)先生成5-葡萄糖氧甲基糠醛，后者再與一分子游離的葡萄糖生成5-GGMF，此路徑最有利于5-GGMF的生成，無論是從能壘角度，還是動力學(xué)上的可行性。本研究結(jié)果可為今后控制和干預(yù)糖熏產(chǎn)品的色澤提供理論依據(jù)和參考。

閱讀量: 368 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
甜蕎全谷物粉對小麥面團(tuán)流變特性及鮮濕面條品質(zhì)的影響

內(nèi)容: 本實(shí)驗(yàn)探究并分析甜蕎全谷物粉對小麥面團(tuán)流變學(xué)特性及鮮濕面條質(zhì)構(gòu)特性、水分分布、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)及分子質(zhì)量分布、微觀結(jié)構(gòu)和色澤的影響。結(jié)果表明：當(dāng)甜蕎全谷物粉添加量為30%時(shí)，面團(tuán)具有較高的G’（5.3×105 Pa），且tan δ值達(dá)到最小值0.50；在此添加量下，鮮濕面條彈性達(dá)到最大值（0.97），α-螺旋相對含量最高（28.30%），面條內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)更加致密均勻。十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳結(jié)果顯示，隨甜蕎全谷物粉的添加量增加，蕎麥蛋白特有的亞基條帶也隨之加深。與對照組相比，甜蕎全谷物粉可使部分緊密結(jié)合水向弱結(jié)合水和自由水狀態(tài)遷移，且隨添加量的增加，面條L*值顯著下降，a*和b*值均不同程度地提高，整體呈紅黃色。綜上所述，當(dāng)甜蕎全谷物粉添加量為30%時(shí)，可賦予鮮濕面條良好的機(jī)械性能及加工品質(zhì)。

閱讀量: 303 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24
β-乳球蛋白-多酚納米顆粒穩(wěn)定的百香果籽油Pickering乳液及其性質(zhì)

內(nèi)容: 本研究以β-乳球蛋白負(fù)載3 種多酚（阿魏酸、槲皮素、香草酸）制備的β-乳球蛋白三配體復(fù)合物納米顆粒（β-lactoglobulin triple ligand complex nanoparticles，β-LGCNPs）作為乳化劑，采用超聲波破碎法制備百香果籽油Pickering乳液，考察Pickering乳液在不同粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)和油相比例條件下的粒徑、穩(wěn)定性、微觀結(jié)構(gòu)、抗氧化性、消化性、流變特性及脂質(zhì)氧化產(chǎn)物。結(jié)果表明，百香果籽油Pickering乳液是由β-LGCNPs吸附在油水界面穩(wěn)定的水包油型（O/W）乳液，其粒徑與顆粒含量呈正比，與油相比例呈反比，當(dāng)顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%、油相比例為30%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，乳液平均粒徑達(dá)到（5.78±0.10）μm。在不同離子強(qiáng)度和pH值條件下乳液穩(wěn)定性好，展現(xiàn)出比百香果籽油更強(qiáng)的抗氧化性，且自由基的清除作用與顆粒含量呈劑量依賴關(guān)系。腸道消化2 h后，乳液中游離脂肪酸釋放率達(dá)到（65.17±1.52）%，較百香果籽油提高了26.65%。流變學(xué)分析展現(xiàn)剪切變稀現(xiàn)象，表明該乳液屬于非牛頓流體，隨著剪切頻率的提高，彈性模量和黏性模量都增大。在15 d儲藏期內(nèi)，Pickering乳液中脂質(zhì)氧化產(chǎn)物（氫過氧化物和丙二醛）的生成量和脂質(zhì)氧化速率降低。綜上所述，由β-LGCNPs穩(wěn)定的Pickering乳液改善了百香果籽油的穩(wěn)定性、抗氧化活性、消化性及脂質(zhì)氧化，有利于拓寬百香果籽油在食品領(lǐng)域的應(yīng)用。

閱讀量: 380 發(fā)表時(shí)間: 2024-06-24

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