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学术简报 | 近期学校科研成果展示 (20210413)

申报、专家组考察评估、市领导研究,我校被定位为北京市重点建设的高水平研究型大学,学校的教育事业发展进入了新阶段。学校将以此为契机,以高水平科研平台建设、科研项目申报、科研成果获批为导向,提升科研创新能力,推动科技成果转化,为实现具有商科、轻工和食品特色的世界一流大学不懈努力,力争为国家和首都经济社会发展做出新的更大贡献。

为激发全校师生的科研热情,展示学校各类高水平科研成果,科学技术处、党委宣传部推出《学术简报》栏目,在栏目中推送各学科的最新科研成果,以便师生全面、准确了解各学科科研发展状况,促进各学科间相互交流与合作,推动学校整体科研工作水平的整体、稳步提升。

数学与统计学院莫立坡教授于《Information Sciences》上发表关于非平衡网络下的分布式优化问题的相关研究文章

《Distributed optimization without boundedness of gradients for second-order multi-agent systems over unbalanced network》发表于信息类top期刊《Information Sciences》。主要解决了非平衡网络下的分布式优化问题,取消了过去对局部目标函数梯度有界的限制,扩大了算法的应用范围。同时,本文还给出了该算法在分布式最小二乘问题和分布式源搜索中的应用。

《Distributed optimization without boundedness of gradients for second-order multi-agent systems over unbalanced network》发表在“Information Sciences 565 (2021) 177–195”论文第一与通讯作者为我校数学与统计学院莫立坡教授,合作单位包括贵州理工学院与北京交通大学等知名院校。


数学与统计学院黄雪源副教授于《中国科学》发表关于首都地壳结构的研究成果

2020年5月26日, 地处北京西部的门头沟发生3.6级地震, 震源深度为18km;2019年4月, 北京海淀和怀柔分别发生了2.9级(4月7日, 震源深度17km)和3.0级(4月14日, 震源深度19km)地震; 北京市区大部分区域有震感。这几次地震,特别是2019年在一周内连续发生的两次地震, 使得人们对北京及其周边区域的地震活动、地震的孕育以及地下构造等科学问题更加关注。《首都圈地壳结构的拟波形层析成像研究》一文中使用2008年1月到2014年5月中国地震台网中心发布的地震震相报告中挑选的直达波数据, 利用拟波形层析成像方法对首都圈地壳结构进行反演成像,获得了该区域三维P波和S波速度以及泊松比的高分辨率结构。

《首都圈地壳结构的拟波形层析成像研究》发表于“中国科学: 地球科学2021年第51卷第1期: 103 ~ 119”。论文第一作者为我校数学与统计学院黄雪源副教授,合作单位有清华大学、南洋理工大学等国内外知名院校,以及中国地震局地震预测研究所。

 

食品与健康学院李秀婷教授团队在《Environmental Pollution》发表题为《An efficient phthalate ester-degrading Bacillus subtilis: Degradation kinetics, metabolic pathway, and catalytic mechanism of the key enzyme》的论文

邻苯二甲酸酯是一类内分泌干扰物,具有生殖毒性,同时会造成脂质代谢异常,诱发儿童肥胖病,干扰免疫反应,引起神经心理疾病。本研究成功自白酒酒曲中分离到一般认为生物安全的微生物枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BJQ0005,具有高效水解中国粮食中普遍存在的邻苯二甲酸酯类污染物的特性,对混合邻苯二甲酸酯类物质的降解效率达到212.4 mg/(L•h),研究同时解析了该菌株的邻苯二甲酸酯降解代谢途径,以及邻苯二甲酸酯酯键水解酶的催化机制。本研究发现的邻苯二甲酸酯双酯键水解酶催化邻苯二甲酸酯第二个酯键的效率明显低于第一个酯键,研究分析其机制在于水解邻苯二甲酸酯单酯键的中间产物具有羧基,与底物的催化活性中心His形成氢键,阻碍His与Ser的相互作用,弱化Ser亲核进攻底物的能力。这一催化机制的阐释有助于为理性设计或者定向进化改善酶的催化特性提供依据。

图 1  GTW28_17760的同源模拟及与邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)和邻苯二甲酸单异丁酯(MIBP)的分子对接

本工作得到国家自然科学基金重点项目(31830069)、面上项目(32072165)和青年项目(31801467)的支持。

原文链接:Youqiang Xu, Xiao Liu, Jingrong Zhao, Huiqin Huang, Mengqin Wu, Xiuting Li, Weiwei Li, Xiaotao Sun, Baoguo Sun. An efficient phthalate ester-degrading Bacillus subtilis: Degradation kinetics, metabolic pathway, and catalytic mechanism of the key enzyme. Environmental Pollution. 2021, 273:116461.

 

食品与健康学院宋焕禄、郭天洋在Food Chemistry发表文章《Rapid visualized characterization of phenolic taste compounds in tea extract by high- performance thin-layer chromatography coupled to desorption electrospray ionization mass spectrometry》

酚类化合物是茶汤的重要滋味来源。本研究提出了一种新颖的常压解吸/电离方法,用于茶提取物中酚类化合物在薄层板上分离后质谱测定;依次优化了茶提取物的提取、分离和检测参数,通过NIST库和参考物质准确鉴定了茶提取物中的44种酚类化合物。通过高效薄层色谱-解吸电喷雾电离质谱(HPTLC-DESI-MS)对茶叶中酚类化合物进行半定量分析,并比较了不同类别和不同等级的茶叶。没食子酰葡萄糖、二没食子酰葡萄糖和三没食子酰葡萄糖等水解单宁的含量,与绿茶的等级呈正相关。标曲定量了茶叶样品中的5种代表性酚类化合物,并进行了方法验证,其检出限、定量限和回收率分别为1.5~15.9 μg/mL、5.1~53.1 μg/mL和79.0%~117.6%。与HPLC-MS相比,HPTLC-DESI-MS可以节省十倍的分析时间。因此证明HPTLC-DESI-MS是一种快速、高效的茶提取物中酚类滋味化合物的表征方法,为茶叶的感官评价和茶叶风味化学研究提供重要的科学依据。

  该研究工作受到国家自然科学基金项目(31571884)和北京工商大学青年基金(PXM2019_014213_000007)资助。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129555


食品与健康学院李赫副教授和刘新旗教授团队在《Food & Function》发表硒蛋白/富硒肽分离及生理活性研究进展的综述论文

硒是一种与人体多种生理过程相关的必需营养素。食物是人类摄入硒的主要来源,由于有机硒的生物利用度、抗氧化能力和较低的毒性,有机硒比无机硒更能满足膳食的需求,因此在均衡膳食中有机硒比无机硒更值得推荐。硒在人体存在于25种已确定的硒蛋白中。作为硒半胱氨酸的一部分,硒与多肽链结合,并参与调节氧化应激、氧化还原机制和其他重要的细胞过程,这些过程负责先天和适应性免疫反应。本文综述了人体中存在的硒蛋白,硒蛋白和硒肽的分离及其在人体免疫系统和抗氧化系统中的生理作用等方面的研究进展。该论文的发表有利于硒蛋白和富硒肽在临床领域的应用,对于探索新的健康食品具有重要的实际意义。

该研究工作受到国家重点研发计划资助(2016YFD0400401)。

原文链接:

Jian Zhang, Haochun Zhou, He Li*, Zhiwei Ying, Xinqi Liu*. Research progress on separation of selenoproteins/Se-enriched peptides and their physiological activity[J]. Food & Function, 2021, 12: 1390-1401. DOI: 10.1039/D0FO02236E.


食品与健康学院李秀婷教授团队在《International Journal of Biological Macromolecules》(IF: 5.162)发表文章《Impact of the disulfide bond on hydrolytic characteristics of a xylanase from Talaromyces thermophiles F1208》

木聚糖酶是降解富含半纤维素成分的关键酶,研究其降解过程以及水解特性对于地球可再生资源的高效利用具有重要的科学价值和现实意义。木聚糖酶蛋白结构因受二硫键的影响,酶蛋白的刚性得以增强,酶降解底物的过程以及所形成产物的组成均会发生变化,酶的水解特性也产生相应变化。论文通过同源建模、DS分子模拟以及重叠延伸PCR等方法,研究了不同位置二硫键及不同数量二硫键对来源于Talaromyces thermophiles F1208的木聚糖酶降解底物过程、产物形成的变化特点,深入探讨了二硫键对该木聚糖酶结构及功能的影响的分子机制。研究表明,二硫键不仅影响了木聚糖酶的温度和pH等酶学特性,其水解特性也受到了较大影响:在酶的不同位置的二硫键对酶水解特性的影响不同;二硫键的数量对木聚糖酶水解特性的影响也存在较大差异;存在于酶结构中不同二硫键的相互作用对酶特性存在着明显的影响;尤其需要关注的是,二硫键的存在对酶降解底物所形成产物的组成产生了较大的影响,这一现象产生的原因目前仍未有相关报道,需进行更加深入的探讨。本研究对于深入探究二硫键对酶的结构以及水解特性的影响机制提供了重要基础数据和科学参考。

团队成员范光森副教授为论文第一作者,该研究工作得到国家重点研发计划项目(2017YFD040020601)资助。

原文链接:

Fan, G. S., Wu, Q. H., Li, Q., Sun, B. G., Ma, Y. L., Wu, K. L., Wang, C. Y., Teng, C., Yang, R., Li, X. T. (2020). Impact of the disulfide bond on hydrolytic characteristics of a xylanase from Talaromyces thermophiles F1208. International Journal of Biological Macromolecules. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.270

 

轻工科学技术学院酿酒工程系和化工系团队在Chemical Engineering Journal和Foods中发表综述文章

轻工科学技术学院酿酒工程系和化工系团队的文章《Recent Advances in Adsorbents for the Removal of Phthalate esters from Water: material, modification, and application》在化工类权威期刊Chemical Engineering Journal发表(北京工商大学为唯一署名单位)。

邻苯二甲酸酯(Phthalate esters, PAEs)是环境水及食品中分布极为广泛的危害物之一。当前针对PAEs的研究主要集中于其毒性以及检测,而针对其去除技术的研究有限。吸附是一种相对简单和高效的PAEs去除方式,吸附剂结构直接决定了PAEs的去除效率。本文首先从PAEs的分子结构出发,分析其与吸附剂之间的相互作用形式;然后,基于不同种类吸附剂的性能,提出对于不同链长的PAEs应采取不同的吸附剂改性策略,以利用其不同的吸附机理达到PAEs的整体去除;最后,提出PAEs吸附剂的设计开发具有很大的挑战性,尤其是用于复杂食品饮料体系的吸附剂,需要在充分了解目标体系的成分构成后进行有针对性的设计,要同时满足PAEs的去除以及功能成分的保留,此外还需要考虑使用安全性。这比设计固相萃取材料更加具有难度和挑战性,但是对于环境以及食品安全均具有重要的意义,对于PAEs检测用的富集萃取材料开发也有着指导作用。

除上述工作以外,该团队的文章《Automatic and Intelligent Technologies of Solid-State Fermentation Process of Baijiu Production: Applications, Challenges, and Prospects》在食品类国际期刊Foods上发表,对固态法白酒生产工艺中的自动化与智能化生产技术及相关装备进行了系统地归纳总结。

文章首先从固态发酵自身的特点出发,从过程工程单元操作的角度分析了固态法白酒生产工艺实现自动化和智能化改造面临的挑战;然后,从制曲、固态发酵、固态蒸馏、存储和勾调,以及白酒自动化生产线建立几方面入手,介绍白酒生产环节关键设备和系统的自动化和智能化设计以及应用案例,并对存在的问题进行客观地分析与讨论;最后,提出我国白酒采用的是独一无二的固态酿造工艺,世界上其他蒸馏酒的自动化生产装备并不适合中国白酒,相关自动化装备只能自主研发,以提高生产效率、提升和稳定产品质量。以传统酿造工艺为基础,将先进生产技术与传统工艺相结合,有利于解决传统酿造过程中影响品质的不确定因素,提升白酒酿造的整体品质和行业水平。

以上研究工作受到国家自然科学基金以及国家重点研发计划项目的资助。

论文信息:

[1] Hong Ye, Bingyu Zhao, Yuanhao Zhou, Jingyi Du and Mingquan Huang*. Recent advances in adsorbents for the removal of phthalate esters from water: Material, modification, and application [J]. Chemical Engineering Journal, 2021, 409: 128127.

DOI:10.1016/j.cej.2020.128127

[2] Hong Ye, Juan Wang, Jie Shi, Jingyi Du, Yuanhao Zhou, Mingquan Huang* and Baoguo Sun*. Automatic and Intelligent Technologies of Solid-State Fermentation Process of Baijiu Production: Applications, Challenges, and Prospects [J]. Foods, 2021, 10(3): 680.

DOI:10.3390/foods10030680

 

轻工科学技术学院闫怡和任清团队在Archives of Microbiology中发表文章

轻工科学技术学院生物工程系闫怡和任清团队的文章《Brevibacterium renqingii sp. nov., isolated from the Daqu of Baijiu》在Archives of Microbiology期刊发表(北京工商大学为第一完成单位)。

酒曲中富含多种微生物和酶,是白酒生产过程中必不可少的糖化、发酵和风味生成剂,是影响白酒风味的主要因素之一。从山西汾酒大曲样品中分离得到的2株菌株REN4T和REN4-1,经过16S rRNA基因序列分析属于短杆菌属的新物种;这两个菌株的16S rRNA基因序列相似性为99.67%,在短杆菌系统发育进化树中形成独立分支,与同属的其他模式种Brevibacterium permense VKM Ac-2280 T, Brevibacterium sediminis FXJ8.269T, Brevibacterium oceani BBH7T和Brevibacterium epidermidis NCIMB 702286T的16S rRNA基因序列相似性为97.56–97.85%。REN4T和REN4-1菌株主要的细胞醌为甲萘醌MK-8(H2);主要的脂肪酸为antesio-C15:0, antesio-C17:0, Iso-C16:0和Iso-C17:0;主要的极性脂为二磷酸甘油酯(DPG),磷脂酰甘油(PG),磷脂酰甘油酯(PGL),磷脂(PL)。REN4T和REN4-1的基因组DNA中G+C含量分别为64.35和65.82 mol%。综合进化树分析与最相近模式种全基因组DDH计算结果,菌株REN4T和REN4-1属于短杆菌属的新种,命名为Brevibacterium renqingii sp. nov.,典型菌株为REN4T (= JCM 33953T = KCTC 49366T)。本研究对后续揭示白酒酿造微生物的分离、培养与功能研究意义重大。

该研究工作受到国家重点研发计划(2018YFC1603606)资助。

论文信息:

Yi Yan, Xuan Xing, Zhanbin Sun, Jia Li, Shuyue Hao, Jialiang Xu. Brevibacterium renqingii sp. nov., isolated from the Daqu of Baijiu [J]. Archives of Microbiology (2021): 1-6.

DOI: 10.1007/s00203-021-02212-x


化学与材料工程学院袁焕祥副教授受《Materials Chemistry Frontiers》杂志邀请发表综述文章

袁焕祥,博士, 副教授,中国科学院化学研究所理学博士。主要从事共轭聚合物的设计、合成及其生物医药应用研究。在共轭聚合物用于微生物检测和杀伤、光动力治疗、生物成像等方面做了大量探索性工作。在J. Am. Chem. Soc.,Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed.,Chem. Soc. Rev., ACS Appl. Mater. Interfaces,Chem. Commun.,J. Mater. Chem. B,Chem. Asian J.,Mater. Chem. Front.等国际著名杂志上发表SCI论文30余篇,论文总他引次数超过1600次,h因子为17,设计合成了一系列共轭寡聚物、共轭聚合物及纳米材料,发展了新型、高效微生物检测、成像、抗菌及抗肿瘤体系,因此受邀在《Materials Chemistry Frontiers》杂志(Q1,影响因子为6.788)上发表题为“Design of functional polymer nanomaterials for antimicrobial therapy and combatting resistance”的综述文章,综述了近三年抗菌聚合物纳米材料的应用研究,包括非光诱导治疗、光热治疗和光动力治疗等模式。讨论了抗菌纳米材料的发展现状、瓶颈及前景。

 

生态环境学院曹鑫悦实验师发表高水平学术论文

曹鑫悦实验师和姚志良教授团队,对生物柴油对实际道路柴油车羰基化合物排放影响进行研究,通过车载测试技术,发现一种生物柴油在实际道路情况下对不同排放控制技术的柴油车尾气羰基化合物排放会产生不同影响。对于装配了选择性催化还原装置或无尾气处理装置的柴油车,生物柴油能降低其羰基化合物排放,而对于装配有颗粒物氧化催化器的柴油车,生物柴油会导致其羰基化合物排放增加。研究成果对于生物柴油应用于柴油车导致的污染物排放变化定量具有重要的参考价值。

 

生态环境学院史纯珍副教授发表高水平学术论文

史纯珍副教授在《Science of the Total Environment》发表PM2.5暴露时间与小鼠肝脏代谢损伤之间的响应关系文章。PM2.5会对人类健康造成严重伤害。现有大量流行病学研究和毒理学研究发现:PM2.5暴露会使机体产生ROS,引起氧化应激反应及炎症反应,进而导致人体心血管疾病和肺癌的发生率明显上升。然而关于:(1)PM2.5对肝脏的毒性效应;(2)从时间系列角度解译小鼠肝脏的代谢损伤的研究,目前仍属空白。本研究利用代谢组学技术,从时间-响应关系角度研究小鼠肝脏的代谢机理,以期揭示小鼠肝脏的代谢响应机制、通过筛选潜在生物标志物对小鼠肝脏损伤发生阶段进行分型、预测,为未来预防(或干预治疗)由PM2.5导致的肝脏氧化损伤提供理论依据。

图1. (A) 实验设计示意图(B) OPLS-DA 模型的样本得分图 (C) OPLS-DA模型的置换检验测试结果

图2.小鼠肝脏在不同阶段受损示意图

 

人工智能学院毕崇浩副教授和黄志刚教授团队在《Journal of Food Engineering》发表文章《Effect of high-pressure homogenization on gelling and rheological properties of soybean

乳液凝胶是一种半固体凝胶体系,其凝胶网络结构中充满油滴。在食品加工中,乳液凝胶的使用可以替代部分脂肪,从而降低食品中的脂肪特别是饱和脂肪的含量。蛋白凝胶基质的引入提高了食品的营养价值,是健康食品的重要应用方向。乳液凝胶兼具乳液和凝胶的双重特性,其独特的结构和功能特性在食品领域具有广阔的应用前景。

该研究采用高压均质处理变性大豆分离蛋白基质溶液,利用物理改性后的植物基蛋白稳定乳液,而后通过酸诱导自组装形成凝胶。研究发现,高压均质对该乳液凝胶体系的流变特性、凝胶持水性都有显著的改善作用。热力学测试和微观分形分析表明,高压均质改性后的乳液凝胶的热稳定性提高,凝胶整体复杂度更高。

 

计算机学院蔡强教授在Pattern Recognition Letters发表文章

近年来,机器学习领域的卷积神经网络(CNN)在图像哈希检索方面表现出了良好的性能。然而,由于CNN在运算过程中随机丢弃特征信息,导致一些有意义的、深层次的信息无法进一步提取并嵌入到哈希码中。为了解决这一问题,作者设计了一个可逆的CNN特征提取器,在充分保留输入图像信息的同时,还具有良好的泛化能力。具体地说,作者提出了一种基于注意力感知的带跳跃连接的可逆哈希网络用于图像检索。其中,用可逆特征来表示输入图像,哈希码可以从保留所有输入信息的图像特征中学习和生成。为了使得可逆结构获得良好的泛化能力,作者提出了一种新颖的空间注意机制来突出包含语义信息的区域。此外,作者还引入了层次连接和残差连接,为哈希码的学习提供了更丰富的知识,同时简化训练过程。相关论述以Attention-aware invertible hashing network with skip connections为题发表在国际知名学术期刊Pattern Recognition Letters上。

论文第一作者为我校计算机学院硕士研究生李珊珊,通讯作者为蔡强教授。本工作获得了国家自然科学基金项目和北京市教育委员会项目的支持。论文体现了计算机学院蔡强、李海生教授团队近期在深度学习、人工智能技术应用于计算机视觉领域的最新研究成果。

Pattern Recognition Letters为工程技术大类2区期刊(JCR Q2),JCR2019年版影响因子3.255。

论文信息:

Shanshan Li, Qiang Cai*, Haisheng Li, et al. Attention-aware invertible hashing network with skip connections. Pattern Recognition Letters, 2020, 138, 556-562.

https://doi.org/10.1016/j.patrec.2020.09.

 

经济学院韩璇发表高水平学术论文

经济学院韩璇老师与合作者在《经济学(季刊)》发表学术论文《房价中的优质教育溢价评估——以北京市为例》,该文依据北京市的住宅交易数据和基础教育分布信息,估计优质教育资源的价值及其变化。自2020年10月网络首发以来,累计下载量超过1000次。文章英文版于2021年1月刊发于China Economic Quarterly International (CEQI)创刊号。

 

国际经管学院郭毅教授发表高水平学术论文

郭毅教授在《经济日报》上发表了关于政治经济学的文章《深刻认识和把握新型国际关系》,在“十四五”规划和二〇三五远景目标的背景下,就如何进一步深刻认识新型国际关系,并积极探索继续推动构建新型国际关系的有效路径进行分析和论述,文章指出在新发展阶段,中国将在相互尊重、平等互利基础上,积极发展同各国友好合作关系,积极参与全球经济治理,继续为推动构建新型国际关系发挥更加积极的作用,推动形成携手共进、合作共赢的新局面。



马克思主义学院刘好老师发表高水平文章

刘好在布伦塔诺研究的专业文集Brentano Studien上发表学术论文“Brentano’s two stages of intentionality in Psychology from an Empirical Standpoint”。刘好近年来主要进行意向性的哲学史研究,研究成果集中在亚里士多德和布伦塔诺的意向性理论。本文论述了布伦塔诺在《从经验立场出发的心理学》一书中提出的意向性论题及围绕它的争论,如心理现象和物理现象的区分,如何理解意向性内存在(intentional in-existence),不存在的对象(non-existent object),以及“内存在”(in-existence)中“内在”(in)的含义。同时,布伦塔诺在1911年再版时修改了他的意向性论题。我认为这种变化主要是由于在第一阶段布伦塔诺没有处理好内容与对象的关系问题。最后,基于这些论证,这篇文章给出了一个综合动态的布伦塔诺意向性论题的图景。

原文信息:

Hao Liu. “Brentano’s two stages of intentionality in Psychology from an Empirical Standpoint”, Brentano Studien. 2019/20. (XVI): 265-284.


传媒与设计学院冯海英发表高水平文章

冯海英在期刊《Nature Environment and Pollution Technology》上发表文章《Correlation Analysis Between PM2.5 Concentration and Meteorological, Vegetation and Topographical Factors in the Urbanized Ecosystem in Beijing, China》。