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2016年 第36卷 第4期    刊出日期：2016-07-25

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一类基因调控模型的稳定性与Hopf分支分析

曹建智,鲍俊艳,周檬

2016, 36(4):  337-342.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.001

摘要 ( 505 )   PDF (1246KB) ( 595 )  

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利用中心流形和正规型理论研究了一类由常微分方程组来刻画的基因调控模型,得到该系统局部稳定性和出现Hopf分支的一些充分条件,通过数值模拟验证了所得结论的正确性.

均匀度解释混沌及生态现象的数学依据

邓群,罗传文

2016, 36(4):  343-348.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.002

摘要 ( 488 )   PDF (954KB) ( 415 )  

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定义了任意分布函数的均匀度,在此基础上提出了“均匀度的独立性”公理和“均匀分布最均匀”的命题,阐明了均匀度与熵的相似性,从而揭示了均匀度解释混沌的内在机理.根据独立性公理,k步期望均匀度是存在的,可以用k步平均均匀度估计.由于任意分布函数F可以看作是F^-1对均匀分布的变换,数值计算表明,分布函数的非线性程度是导致k步平均均匀度降低的原因.熵是描述分布的不确定性程度的量,也描述样本的分散程度,样本分散程度意味着样本均匀程度,反之亦然,分布的确定性程度意味着样本的集中程度,样本的集中程度意味着样本的不均匀程度,反之亦然,这是熵与均匀度的共同点.生态学中,大多数格局是集聚格局是由存在于自然界中的非线性变换所致.

递归分形插值曲面的变差

张文景,冯志刚

2016, 36(4):  349-352.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.003

摘要 ( 458 )   PDF (911KB) ( 365 )  

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在求解函数图像维数过程中,分形插值函数的变差可以代替盒维数公式中最少盒子数,从另一个角度得到函数图像的盒维数公式.从研究二元连续函数的变差性质入手,给出了矩形区域上递归分形插值曲面(RFIS)的变差估计,为递归分形图形维数的研究提供一种新方法.

铬掺杂纳米二氧化钛乳液的制备及其光催化性能

肖俊莹,许军,武承杰,眭慧东,丁文革

2016, 36(4):  353-357.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.004

摘要 ( 500 )   PDF (1323KB) ( 312 )  

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以四氯化钛(TiCl₄)、硝酸铬(Cr(NO₃)₃·6H₂O)、D-山梨糖醇、有机羧酸等为主要原材料,采用新技术——络合-控制水解法,在室温下合成铬(Cr)掺杂纳米TiO₂无色透明乳液.分别用XRD、纳米激光粒度分析仪、和紫外-可见分光光度仪等,对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化等性质进行了表征.结果显示,当Cr的掺杂物质的量比为0.5%,回流时间为15 min,pH为6时,所得样品Cr掺杂纳米TiO₂无色透明乳液的光催化性能最好;在光照50 min后,其对酸性红3R的降解率最大达96%.

等离子体表面处理装置

张浩,董丽芳,王浩,高星

2016, 36(4):  358-361.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.005

摘要 ( 471 )   PDF (1182KB) ( 400 )  

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设计了一种利用介质阻挡放电产生等离子体对材料表面进行处理的新型表面处理装置.此装置采用交流高压驱动,在每个电压半周期内放电次数达到4次甚至更多次,能够产生大量的等离子体.此装置产生的等离子体距离待处理材料近,对等离子体具有较高的利用率,在工业应用方面具有较高的应用前景.

基于双U形结构的零折射率超材料

郭亮,黄晓俊,杨河林

2016, 36(4):  362-368.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.006

摘要 ( 500 )   PDF (1844KB) ( 430 )  

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在介质基板刻蚀的金属线和金属化过孔组成双U形结构模型,仿真计算及电磁参数反演结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在频率f=7.63 GHz附近等效介电常数和等效磁导率实部同时接近零,从而得到了折射率为零的超材料,实验测试与仿真结果基本一致.同时,为了实现对零折射率响应频点的调节,分析了单元结构的金属过孔间距及U形结构脚长的变化对零折射率特性的影响,发现改变单元结构参数可改变零折射率响应频点.这种可调双U形零折射率超材料单元结构简单,可应用于微波器件等领域.

Ni-La@mSiO₂催化剂的制备及其在二苯酮加氢反应中的性能

牛立博,褚晓宁,张淼,褚海龙,白国义

2016, 36(4):  369-373.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.007

摘要 ( 555 )   PDF (1518KB) ( 336 )  

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采用水合肼还原法制备了镍核,并结合Stöber法制备了镧改性的核壳结构镍基纳米催化剂Ni-La@mSiO₂,应用于二苯酮的选择性加氢反应.应用BET、XRD和TEM等测试手段对所制备催化剂的结构特征进行了表征.考察了反应时间对Ni-La@mSiO₂作用下二苯酮选择性加氢性能的影响,发现在氢压2.5 MPa,反应温度120 ℃、反应时间120 min的条件下,二苯酮的转化率和二苯甲醇的选择性都达到90%以上;同时,催化剂经5次套用,二苯酮的转化率和二苯甲醇的选择性均没有发生明显下降,表明该催化剂具有良好的稳定性.

矿物元素结合簇类独立软模式法对冬枣产地判别模型的优化

夏立娅,李小亭,李晓杨,张晓瑜,尹洁璇

2016, 36(4):  374-379.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.008

摘要 ( 471 )   PDF (1127KB) ( 309 )  

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为了提高冬枣产地鉴别方法的准确性,测定了69个冬枣样本中10种元素的含量,并对数据进行了差异性分析、主成分分析和簇类独立软模式分析(SIMCA).结果表明,冬枣中Mg、B、Mn、Fe、Zn等元素在不同产地间存在显著差异,利用主成分分析可以看出不同产地样本有较好的聚类趋势.在前4个主成分中,Fe、B、Mn、Zn和K元素的载荷值较高,是重要的产地识别元素.利用SIMCA建立的产地判别模型,置信水平为5%时对验证集样本判别结果最好,识别率为100%,拒绝率为78.95%.研究结果证实了农产品中多元素分析结合SICMA法可以有效用于原产地的鉴别.

雾霾天室内灰尘化学组成的红外光谱研究

孙英,张艳芬,马雁,秦新英,马刚

2016, 36(4):  380-386.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.009

摘要 ( 521 )   PDF (1441KB) ( 416 )  

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雾霾问题是当前危害中国人民群众健康的严重环境问题.由于雾霾天人们倾向于逗留于室内,室内空气质量便成为一个值得关注的问题.有鉴于此,本文中拟用红外光谱分析法对雾霾天采集的室内灰尘的化学组成进行研究.在中国雾霾污染最为严重的河北省保定市、雾霾污染相对严重的时间段选取不同日期采集了一系列室内灰尘样品.之后,对采集的样品进行红外光谱研究.通过红外光谱分析,对雾霾天室内灰尘的化学组成有了一个较为清晰的认识.实验结果表明,室内颗粒物由无机物和有机物组成.通过和标准物的红外谱图的对比,发现无机盐成分主要含有硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、铵盐等.对于有机物,笔者发现浮尘中存在蛋白类物质.本文的研究结果对理解雾霾污染对人民群众健康的危害具有一定的参考价值.

Box-Behnken设计响应面法优化超声波辅助双水相法提取玛咖多糖

王全,李红亚,李术娜,王会,李茉莉

2016, 36(4):  387-395.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.010

摘要 ( 450 )   PDF (1294KB) ( 428 )  

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利用Box-Behnken设计响应面法优化超声波辅助双水相法提取玛咖多糖的条件.采用玛咖干根为原料,考察了提取温度、提取时间、料液比3个因素对提取结果的影响.在单个变量因子实验基础上,通过采用Box-Behnken设计响应面分析法对玛咖多糖的超声波双水相提取条件进行优化.最佳提取条件为提取温度60 ℃、料液比1∶20(质量比)、提取时间52 min.与二次方程的拟合度在0.815 3,得到玛咖多糖的提取率为15.831%,与实测值15.732%基本一致.Box-Behnken响应面法用于优化超声波辅助双水相法提取玛咖多糖的条件是可行的,模型预测效果较好,优化条件具备可行性.

2-芳基苯并［1,3］噁噻烷-4-酮衍生物的微波促进合成及抗菌活性

冯俊娜,彭绍辉,崔朋雷,陈华,李小六

2016, 36(4):  396-401.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.011

摘要 ( 775 )   PDF (983KB) ( 389 )  

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以芳醛和硫代水杨酸为原料,微波辐射5分钟,合成了2-芳基苯并［1,3］噁噻烷-4-酮衍生物,该反应具有时间短、操作简便、收率高等优点.目标化合物通过IR、NMR、MS和元素分析等方法确定结构.初步测试了化合物对大肠杆菌和痢疾杆菌的抑制活性.结果表明:2-芳基苯并［1,3］噁噻烷-4-酮衍生物有明显地抑菌作用.

藤黄微球菌rpf基因的克隆表达及其结构预测

张秀敏,景凤霞,王海强,赵若玮,张艳芬

2016, 36(4):  402-411.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.012

摘要 ( 542 )   PDF (2123KB) ( 375 )  

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为了了解藤黄微球菌(Micrococcus luteus)复苏促进因子(resuscitation-promoting factor,Rpf)的性质,用自行设计的引物,以藤黄微球菌ACCC41016基因组DNA为模板,扩增rpf基因.随后,构建pET-28a(+)-rpf表达载体,在Escherichia coli BL21(DE3)中进行IPTG诱导表达,并以克隆测得的rpf基因核酸序列为基础,对Rpf蛋白的氨基酸序列、疏水性、信号肽、磷酸化位点、三级结构以及结构功能域进行生物信息学预测分析.结果表明:该rpf基因与文献报道的藤黄微球菌IAM 14879 rpf基因核苷酸序列一致性为69.72%;该rpf基因所编码蛋白的氨基酸序列与文献报道的Rpf蛋白氨基酸序列一致性为63.44%.在E.coli BL21(DE3)中成功表达了Rpf目的蛋白.初步了解了Rpf蛋白的理化性质及生物学功能.解释了Rpf蛋白能够使细菌复苏并促进其生长的理论,为进一步探讨Rpf蛋白的作用机理奠定了基础.

大肠杆菌O157中肽聚糖水解酶MpaA的克隆、表达、纯化及晶体学研究

马银良,刘爽,崔亚琦,康现江,刘秀华

2016, 36(4):  412-416.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.013

摘要 ( 405 )   PDF (1416KB) ( 368 )  

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采用分子克隆方法将来源于大肠杆菌O157的mpaA基因构建入pET-21b(+)表达载体.诱导MpaA蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中高效表达,通过Ni亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析三步法纯化得到高纯度蛋白.使用气象扩散法进行蛋白质晶体生长的初步筛选与优化,得到MpaA蛋白质单晶,并使用X射线衍射仪进行衍射数据的收集与处理.MpaA晶体分辨率为0.26 nm,属于P31空间群,晶胞参数为a=5.989 3 nm,b=5.989 3 nm,c=12.987 0 nm,β=90.000 °.MpaA晶体衍射数据的收集为后续结构解析和催化机制的阐明提供了基础.

玉米酒糟为主要氮源的Nisin生产菌株的诱变选育

张拴力,扈士海,崔云,赵地顺

2016, 36(4):  417-423.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.014

摘要 ( 401 )   PDF (1108KB) ( 293 )  

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为使乳酸乳球菌适应玉米酒糟作为发酵生产乳酸链球菌素(Nisin)的主要氮源,首先对培养基进行了初步优化,发现在酒糟清液中加入蔗糖、酵母膏和磷酸氢二钾明显促进了乳酸乳球菌的生长.在此基础上,使用等离子体对乳酸乳球菌进行诱变处理,利用24方孔深孔板技术可实现对高产Nisin突变菌株的选择性筛选.结果表明,诱变菌株在只有5.0%存活率时,得到的正突变菌株可达26.2%.借助摇瓶发酵实验对其生产Nisin的发酵水平进行研究,发现有1株诱变选育菌株发酵Nisin的活性高达6 520 U/mL,并且其发酵能力比诱变起始菌株能力更强.

云存储环境下基于CP-ASBE数据加密机制

杨晓晖,丁文卿

2016, 36(4):  424-431.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.015

摘要 ( 438 )   PDF (1085KB) ( 327 )  

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针对基于属性集合加密机制依赖一个授权中心进行密钥计算,容易成为系统安全瓶颈问题,提出基于多个属性授权机构的属性集合加密机制,提高密钥的安全性.授权中心由多个属性授权机构(attribute authority,AA)构成,每个AA负责管理部分属性集合,完整的密钥计算需要多个AA的参与,提高攻击难度.将该机制应用于云环境,对文件加密、密钥计算及文件解密进行分析,设计云存储环境下行之有效的数据加密机制,并对该机制的安全性及时间开销进行分析,实验表明该方法是可行的.

基于消息队列服务的大田作物生长监测系统

王思乐,卢素魁,杨文柱,陈丽萍,陈向阳

2016, 36(4):  432-437.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.016

摘要 ( 458 )   PDF (1127KB) ( 268 )  

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为解决大田作物生长信息获取难的问题,设计开发了一个大田作物生长监测系统.该系统采用B/S与C/S相结合的体系结构,通过综合运用ActiveMQ消息服务器、AJAX等技术,实现了大田作物生长信息的定时采集、实时采集、多视图展示、动态功能部署等功能.实验结果表明,该系统功能完备,稳定性、可操作性强,完全满足进行大田作物长势信息采集的各项要求.

一种基于条件相对平均熵的个性化推荐算法

吴柳,陈萌,石永革

2016, 36(4):  438-443.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.017

摘要 ( 459 )   PDF (1058KB) ( 326 )  

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为了提高现有推荐算法的准确性,提出一种基于条件相对平均熵的个性化推荐算法.首先,采用加权的CNM算法构建复杂网络,挖掘该网络的社团结构,作为商品待推荐域;其次,利用条件互信息和条件相对平均熵生成有效的节点次序,以提升贝叶斯网络构建的准确性;然后采用K2算法学习贝叶斯网络,分析出用户的消费性格,并判断待推荐域中商品与消费性格的联系,向用户提供感兴趣和合理的推荐;最后,基于电信运营商的实际数据进行实证分析,验证了该算法的有效性.

虚拟仿真技术在装配机械手控制系统中的应用

郝雷,高月华,李亚朋,万真真

2016, 36(4):  444-448.  DOI: 10.3969/j.issn.1000-1565.2016.04.018

摘要 ( 472 )   PDF (1073KB) ( 393 )  

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结合虚拟现实技术与电气控制技术,针对装配生产线的特点和控制要求,开发了一套虚拟仿真系统,可用于系统监控、调试和人员培训.利用罗克韦尔软件编写电气控制程序,通过RSTestStand软件搭建机械手自动装配系统的3D虚拟仿真模型,并基于虚拟可编程控制器(PLC),实现了直线型、余弦-直线型速度曲线调速方案在虚拟仿真对象上的应用.虚拟仿真对象的动作视觉效果和监控曲线表明,控制系统工作良好,通过在机械手各动作的启停、加减速、匀速转换时引入余弦调速方案对速度控制进行优化,有效减小机械臂关节的震动和顿挫,取得了较好的动作流畅性.