山东科学

当期目录

2022年第35卷第6期刊出日期：2022-12-20

中药与天然活性产物

逆流色谱法分离纯化蒲公英中多酚类化合物

高洁, 宋祥云, 马天宇, 刘峰, ROMAN Kachan, 王晓

2022, 35(6): 1-7. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.001

摘要 ( 397 )

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PDF (1467KB) ( 323 )

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采用pH区带逆流色谱(pH-zone-refining counter-current chromatography,pH-ZRCCC)与高速逆流色谱(high-speed counter-current chromatography,HSCCC)相结合的方式,从蒲公英中分离得到6个多酚类化合物。在pH-ZRCCC分离中,选择溶剂体系为乙酸乙酯-乙腈-水(体积比4:1:5),上相加入三氟乙酸(10 mmol/L)作为固定相,下相加入氨水(10 mmol/L)作为流动相。从1.6 g蒲公英乙酸乙酯粗提物中分离得到咖啡酸(60.2 mg,纯度98.1%)和对羟基肉桂酸(6.3 mg,纯度98.8%)及混合物A(590 mg)。之后进一步利用HSCCC,选择溶剂体系为石油醚-乙酸乙酯-甲醇-水(体积比1:4:1:4)。从400 mg混合物A中分离得到1-O-咖啡酰基甘油(7.7 mg,纯度82.2%)、3,4-二羟基苯乙酸(5.4 mg,纯度24.8%)、原儿茶酸(6.2 mg,纯度95.3%)以及对羟基苯乙酸(3.4 mg,纯度89.0%)。该方法制备量大,重现性好,适合蒲公英多酚类化合物的分离纯化。

Box-Behnken Design响应面法优化银杏叶总黄酮柱层析纯化工艺

毕艳艳, 马庆文, 许辉, 刘健, 龙瑞, 唐伟铭, 郭田甜, 郝大伟

2022, 35(6): 8-15. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.002

摘要 ( 352 )

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为得到质量分数较高的银杏叶总黄酮提取物,在单因素试验基础上,以上样质量浓度、乙醇体积分数、洗脱液接收体积和洗脱流速为考察因素,以银杏叶总黄酮质量分数、收率为考察指标,采用BBD(Box-Behnken Design)响应面法对银杏叶总黄酮柱层析纯化工艺进行优化。得到最佳工艺为上样质量浓度3.1 mg/mL,乙醇体积分数71%,洗脱液接收体积2 BV(BV为装柱体积)及洗脱流速2 BV/h。在最佳工艺条件下,完成三批验证实验,银杏叶总黄酮平均质量分数可达到35.77%,收率为93.30%,银杏总内酯质量分数达到《中国药典》标准。利用BBD响应面法优化银杏叶总黄酮柱层析纯化工艺是科学、合理、可行的,可为工业化大生产提供参考。

当归挥发油的提取工艺优化及抗氧化性研究

郭田甜, 房兆营, 刘震远, 张微, 毕艳艳, 孙艳, 关永霞

2022, 35(6): 16-23. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.003

摘要 ( 486 )

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为了探索当归挥发油的最佳提取工艺及其抗氧化活性,以道地当归药材为试材,采取单因素及响应面分析法,将当归粉碎粒径、加水倍数、提取时间作为考察因素,以挥发油提取率为考察指标,优选挥发油提取工艺条件,并在此工艺条件下提取当归挥发油,利用DPPH自由基清除率测定挥发油抗氧化活性。结果表明最佳工艺参数为粉碎粒径24目、加水倍数6倍、提取时间7 h,此工艺条件当归挥发油提取率高;抗氧化性试验表明当归挥发油质量浓度为1.2 mg/mL时,DPPH自由基清除率最高为51.9%。该试验应用单因素及响应曲面模型优化的工艺稳定,挥发油提取率高,此条件下生产的挥发油具有较好的抗氧化性,为当归挥发油提取工艺参数的明确及优化提供了科学、合理的依据。

药理与毒理

中医药治疗便秘的用药规律及网络药理学探析

刘双, 董红敬, 张艳艳, 王晓, 刘纹纹

2022, 35(6): 24-32. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.004

摘要 ( 503 )

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基于数据挖掘及网络药理学方法,探究中药治疗便秘的用药规律并分析核心中药的作用机制。通过检索中国知网、维普数据库、万方数据库中有关中药复方治疗便秘的文献,筛选符合要求的文献并提取数据,对中药复方的药物频次、关联规则及聚类进行分析。基于中药系统药理学数据库与分析平台获取核心药物的化学成分及靶点,通过GeneCards、OMIM、TTD等数据库获取疾病靶点,借助Venny平台获取潜在靶点,采用STRING数据库、DAVID数据库进行相关机制分析。基于AutoDock软件进行分子对接。结果表明:筛选出复方85个;使用频次在10以上的有25味药,其中白术的使用频率最高;关联规则挖掘出白术-黄芪、白术-黄芪-当归分别是支持度最高的组合;聚类分析可将药物分为5类;挖掘出核心中药白术、当归、枳实和火麻仁。网络药理分析显示,核心中药治疗便秘的机制是化学成分作用于AKT1等靶点,进而调节癌症通路、磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B信号通路、p53信号通路等发挥治疗作用。该研究为中医药治疗便秘的用药规律提供了理论基础,为治疗便秘的中药复方的开发与发展提供了思路。

基于网络药理学和分子对接研究丹参治疗浆细胞性乳腺炎的作用机制

潘伍亮, 张姜宇, 许春燕, 曾熠, 潘宗宇, 游元元

2022, 35(6): 33-41. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.005

摘要 ( 415 )

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利用网络药理学初步分析丹参治疗浆细胞性乳腺炎的作用机制,应用分子对接辅助研究丹参中活性化合物与浆细胞性乳腺炎主要靶点的亲和力,以证明筛选出的活性物质确实可与疾病靶点结合。基于中药系统药理学数据库与分析平台筛选丹参中的有效活性成分及这些成分的相关作用靶点,构建中药-成分-靶点网络,利用GeneCard数据库和DisGeNET数据库筛选浆细胞性乳腺炎的高相关性基因靶点,将药物成分靶点与疾病基因靶点相互映射,得到药物-成分-靶点-疾病网络,分析网络得到潜在药物活性化合物及潜在作用基因靶点,将此潜在作用靶点导入STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络。利用DAVID数据库对潜在作用靶点进行生物功能及代谢通路分析。对筛选到的高相关性活性成分和靶点进行分子对接,选择浆细胞性乳腺炎相关度最高的靶点IL-6、ICAM1和PGR,在PDB数据库中找到其三维蛋白结构,后在Zinc数据库中找寻丹参活性成分的分子结构,利用autodock4.0软件将蛋白与分子相对接。得到中药有效活性物质59个及其相关作用靶点132个,疾病相关靶点125个,映射后得到BCL2L1、EDNRA、ERBB2、ICAM1、IFNG、IL-4、IL-6、NR3C1、PGR、STAT3等10个潜在作用靶点,基因本体富集分析后找到潜在作用靶点共14个生物过程,京都基因与基因组百科全书分析后筛选得到16条信号转导通路,以乳腺癌通路、癌症信号通路、库欣综合征通路、NF-κB信号通路等通路为主。分子对接表明筛选出的药物活性成分与潜在作用靶点确有较大的亲和力。该研究初步筛选出了丹参治疗浆细胞性乳腺炎的物质基础,并揭示了丹参治疗该病症是通过多成分、多靶点、多途径共同调控。

基于网络药理学和分子对接探究威灵仙治疗类风湿性关节炎的作用机制

蒋叶坷, 陈燕, 潘凌宇, 韩燕全, 何宁, 汪永忠

2022, 35(6): 42-49. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.006

摘要 ( 408 )

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运用网络药理学和分子对接方法探究威灵仙治疗类风湿性关节炎的作用机制。中药系统药理学数据库与分析平台、PubChem、SwissTargetPrediction数据库筛选威灵仙的活性成分及其作用靶点;OMIM、GeneCards数据库预测类风湿性关节炎的靶点;Venn图获取威灵仙-类风湿性关节炎的交集靶点;STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络后导入Cytoscape3.7.1获取核心靶点;DAVID数据库进行基因本体和京都基因与基因组百科全书富集分析; AutoDock Vina1.5.6对关键活性成分和核心靶点进行分子对接验证。威灵仙中的关键活性成分齐墩果酸、β-谷甾醇、豆甾醇、3-表齐墩果酸作用于MAPK3、PTGS2、CYP19A1等核心靶点,通过调控花生四烯酸代谢通路、卵巢类固醇生成等发挥治疗类风湿性关节炎的作用,分子对接结果显示关键活性成分与核心靶点具有较好的结合活性。该研究初步探讨了威灵仙治疗类风湿性关节炎的关键活性成分、核心作用靶点及其相关通路,为威灵仙的临床应用提供参考。

基于网络药理学和分子对接探讨蛇床子治疗乳腺癌的作用机制

柯昌虎, 潘长江, 严慧, 刘佳玲, 陈苗, 李志浩

2022, 35(6): 50-57. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.007

摘要 ( 392 )

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利用网络药理学和分子对接探讨蛇床子抗乳腺癌的分子机制。采用中药系统药理学数据库与分析平台获取中药蛇床子的化学成分及其相关靶点,借助Uniprot数据库进行基因转换;在GeneCards、OMIM数据库中检索乳腺癌疾病的相关靶点;利用Venn在线软件获取药物与疾病的共同靶点;由Cytoscape 3.7.2绘制药物-成分-靶点-疾病网络;STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络;基于DAVID数据库对靶点进行基因本体功能富集和京都基因与基因组百科全书通路富集分析,运用AutoDock软件对蛇床子的关键活性成分与作用靶点进行分子对接验证。结果表明, 蛇床子的17个有效成分通过调控19个靶点和56条通路对乳腺癌产生作用,4个关键的化合物分别为β-谷甾醇、(E)-2,3-bis(2-keto-7-methoxy-chromen-8-yl)acrolein、豆甾醇、蛇床子素,可通过HSP90AA1、JUN、PRKACA、KDR等关键靶点介导癌症通路、癌症的蛋白聚糖、粘着斑、PI3K-Akt等信号通路发挥抗乳腺癌作用。该研究初步揭示了蛇床子抗乳腺癌的作用机制,为蛇床子的临床应用及其治疗乳腺癌的相关研究提供了理论依据。

基于UHPLC-Q-Exactive Orbitrap MS技术的异绿原酸A大鼠体内代谢产物鉴定

邓志鹏, 张萧, 田海涛

2022, 35(6): 58-64. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.008

摘要 ( 375 )

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为了解异绿原酸A在大鼠体内的代谢情况,对大鼠经灌胃给予异绿原酸A后粪便、尿液、血浆中的代谢产物进行鉴定。按20 mg/kg的剂量灌胃给予大鼠异绿原酸A,收集给药后不同时间点的粪便、尿液、血浆样品,经处理后采用UHPLC-Q-Exactive Orbitrap MS技术对样品进行分析。根据分析得到的化合物相对保留时间、质荷比、特征碎片离子以及相关文献报道,从大鼠粪便、尿液、血浆中共鉴定出包括异绿原酸A原形成分在内的10个成分,其中粪便中4个,尿液中6个。其代谢途径主要为氢化、甲基化、葡萄糖醛酸化、硫酸化等。本实验确证了异绿原酸A在大鼠体内的代谢产物,从而明确其药效物质基础,同时为异绿原酸A进一步研发提供实验依据。

农业微生物

耐盐深绿木霉TW320和拟康宁木霉TW1876生长和产孢条件优化

胡广艳, 赵忠娟, 杨合同

2022, 35(6): 65-73. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.009

摘要 ( 349 )

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PDF (4262KB) ( 194 )

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为优化两株耐盐木霉-深绿木霉(Trichoderma atroviride)TW320和拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis)TW1876的生长和产孢条件,研究了不同pH、不同培养基,不同碳源、氮源和不同碳氮比对两株木霉菌的菌落生长和孢子产量的影响。结果显示:耐盐深绿木霉(T. atroviride)TW320在 pH =4~11 的马铃薯葡萄糖琼脂 (potato dextrose agar, PDA)培养基上均可生长和产孢,且菌丝生长和产孢的最佳pH为5,在大豆玉米粉培养基上生长速度较快,产孢量最多,该菌株菌丝生长和产孢的最佳碳源为木糖,最佳氮源是酵母膏,当碳氮比为12:1时,最有利于TW320产孢;拟康宁木霉(T. koningiopsis)TW1876菌丝生长和产孢的最佳pH为11,最优培养基为PDA培养基,以乳糖作为最佳碳源,甘氨酸作为最佳氮源,且碳氮比为9:1时,TW1876产孢量最多。

土壤调理剂和木霉LTR-2联合施用对小油菜连作障碍土壤的修复

王贻莲, 黄鼎立, 魏艳丽, 李红梅, 杨合同, 李纪顺

2022, 35(6): 74-79. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.010

摘要 ( 279 )

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为探寻叶菜在连作障碍土壤中的安全生产措施,采用设施大棚小区试验,以土壤pH、土壤电导率、病害防效及增产率为评价指标,研究了土壤调理剂和木霉LTR-2联合施用对小油菜连作障碍土壤的修复作用,并根据土壤养分含量测定结果,进行了减肥试验。结果显示:经7 500 kg /hm²土壤调理剂处理后,土壤pH由4.50升至6.95;土壤电导率由675.10 μS/cm降至519.70 μS/cm。施肥后与施肥前相比,B(土壤调理剂+有机肥I+复合肥)和C(土壤调理剂+有机肥I+LTR-2+复合肥)处理组中土壤pH均下降,土壤电导率均升高。经一茬种植后,与施肥后相比,收获时的pH分别从6.43和6.57降至6.06和6.26,土壤电导率由1 011.43 和959.47 μS/cm降至955.70 和863.43 μS/cm;与常规处理A(有机肥II+复合肥)组相比,小油菜种植前后,B和C处理组中土壤pH和土壤电导率都存在显著差异;B和C处理组中根腐病防效分别为65.39%和80.77%;增产率分别为27.48%和33.59%。A、B、C三个处理速效养分在土壤中均有不同程度的过剩累积。与常规处理A'(有机肥III+复合肥)组相比,D'(有机肥I+LTR-2+1/3复合肥)处理组在减施复合肥66.67%的情况下,增产率为9.31%。

能源与动力

夹点分析优化后的油田联合站分布式能源系统特征与节能潜力

徐涛, 许飞, 刘伟

2022, 35(6): 80-91. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.011

摘要 ( 310 )

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胜利油田进入特高含水期,开采难度加大,采油成本上升,节能已成为采油厂成本控制的主要因素,采用燃气轮机或燃气内燃机发电、烟气驱动热泵回收污水余热和加热原油等工艺相结合,可以构建基于天然气的分布式能源系统。通过对传统联合站以及联合站分布式能源系统进行夹点分析,从而实现能流分析优化。基于燃气内燃机变工况能流模型,通过热力模拟进行燃气内燃机的燃烧计算,对水套加热炉加热原油的传统联合站进行夹点分析。基于烟气余热驱动的溴化锂吸收式热泵能流模型,对联合站分布式能源系统进行夹点分析。对联合站分布式能源系统与传统联合站进行了对比分析,联合站分布式能源系统节能潜力达24%,为实现“双碳”目标做出了贡献。

基于太阳能制氢和高温质子交换膜燃料电池的冷热电联供系统性能分析

宋锐, 姬锋军, 宋举星, 韩吉田

2022, 35(6): 92-102. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.012

摘要 ( 406 )

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PDF (3654KB) ( 191 )

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设计了一种基于太阳能制氢和高温质子交换膜燃料电池的冷热电联供系统,运用Matlab软件搭建了该联供系统的数学模型,分析了该系统在额定工况下的运行情况。重点研究了变压吸附分离率、高温质子交换膜燃料电池电流密度、工作温度等关键参数对系统?效率和一次能源利用率以及系统输出的冷热电负荷的影响。研究结果表明:在额定输入甲醇流率下,该联供系统白天制氢的6 h期间输出功率为236.68 kW,同时还可为工厂提供1 180.30 kW的热负荷及165.14 kW的冷负荷; 24 h内可输出电功2.30×10⁷ kJ,输出热负荷2.55×10⁷ kJ,冷负荷1.43×10⁷ kJ,联供系统24 h的?效率为69.18%,一次能源利用率为91.69%;联供系统中?损最大的设备依次是燃烧室、换热器3和太阳能重整器。

光纤与光子传感技术

基于光谱吸收的CO₂气体检测系统

宫卫华, 张婷婷, 魏玉宾, 王兆伟, 李艳芳, 张秦端, 刘统玉, 张伟

2022, 35(6): 103-108. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.013

摘要 ( 433 )

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针对CO₂气体实时在线监测的应用需求,以比尔-朗伯定律为理论基础,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术搭建一套CO₂气体在线检测系统。选择吸收谱线波长为1 609.583 nm,并在系统中搭建两路参考光路用于消除光源信号波动和实现自动寻峰,以提高检测系统的稳定性与准确性。通过对系统的标定与校准,系统测量相对误差小于0.8%,系统重复性小于0.06%,响应时间不超过18 s,对空气中CO₂的体积分数进行连续4 h监测,其值的波动范围为360×10^-6 ~ 400×10^-6。试验结果表明该系统具有较好的稳定性与可靠性,可满足CO₂气体实时在线监测的应用需求。

基于双光纤光栅的流速传感器设计

马龙, 张发祥, 刘小会, 王英英, 王昌, 李惠

2022, 35(6): 109-115. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.014

摘要 ( 317 )

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针对智慧海洋领域对海洋流速监测的要求,基于双光纤光栅能消除温度对流速的交叉灵敏度特性及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种用于测量流体流速的双光纤光栅流速传感器。该传感器主要由外壳、光纤光栅测试组件及固定件组成,采用无胶化密封封装,进行了灵敏度及动态范围的测试,此外还分析了不同温度和压力对传感器性能的影响。通过高精度解调仪解调,设计的光纤流速传感器的灵敏度为76 mm/s,流速测量范围为0 ~ 1.2 m/s,且该流速传感器对温度和外界压力都不敏感,能够实现对流速单一参量的监测,可以满足油气田开采、油气输送管道、海洋河流等环境下流体测试的需求。

交通运输

悬挂式止水帷幕基坑降水开挖对临近高铁桥墩影响

李鹏举, 钱林根, 吴强, 黄山, 陈甦

2022, 35(6): 116-122. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.015

摘要 ( 375 )

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当含水层深厚时,基坑工程中常采用悬挂式止水帷幕,此时止水帷幕深度对基坑降水开挖引起的周边地表和建筑物变形有着重要影响。为了研究不同止水帷幕深度条件下基坑降水开挖对临近高铁桥墩变形的影响,采用三维有限元软件,对苏州某地铁车站基坑降水开挖过程进行数值模拟。结果表明:随着止水帷幕深度增加,临近基坑的高架桥墩沉降量逐渐减小,当止水帷幕深度41、91 m时,距基坑42.5 m处的高铁高架桥墩沉降量分别为31.88、4.18 mm;在悬挂式止水帷幕条件下,止水帷幕深度大于91 m才能满足基坑降水对临近高铁桥墩的沉降控制要求(≤5 mm)。

考虑用户偏好的奖励机制下共享单车分流停车引导策略研究

彭芃, 贾顺平

2022, 35(6): 123-130. doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.06.016

摘要 ( 372 )

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PDF (2128KB) ( 227 )

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为缓解共享单车停车空间不足导致的乱停乱放问题,提出共享单车停车分流引导策略,并根据用户行为选择设置相应的奖励措施。设计叙述性偏好问卷调查,获取用户行为选择偏好数据,运用Logit模型进行分析并构建激励共享单车用户分流停车的奖励机制;构建以企业成本最小和转移停车需求最大为目标的多目标优化模型,提出引导用户分流停车的策略。以西三旗永泰庄地铁站为例检验了该策略的实际可操作性,结果表明策略用户接受度达60%,预计成功转移58.33%的过量停车需求。该策略能够在一定程度上缓解由于停车空间不足导致的共享单车停车问题,可以为共享单车停车管理提供有效指导。

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