学术简报丨近期学校科研成果展示（20230608）

编者按

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，科学研究院、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。

数学与统计学院教师戴睿

于顶级学术期刊发表学术论文

该论文主要研究了模糊微分方程两点边值问题模糊解的结构稳定性，解的结构稳定性是模糊微分方程解的适定性问题的重要内容，目前在模糊分析领域备受关注。该论文通过选取适当的模糊度量，综合运用微分包含理论与泛函分析理论证明了在不增加条件的情况下模糊微分方程两点边值问题模糊解具有结构稳定性。该成果发表于模糊数学方向的Top期刊《Fuzzy Sets and Systems》，该期刊系应用数学领域中科院SCI一区期刊。

化学与材料工程学院靳玉娟教授和田华峰教授关于改善可生物降解材料PHBV与可降解弹性体BEPE共混物界面相互作用并同时增强增韧改性研究

研究团队在International Journal of Biological Macromolecules (IF =8.025, Q1)上发表了微晶纤维素接枝端羟基超支化聚酯改善生物降解聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯) (PHBV)/生物基工程弹性体(BEPE)共混材料界面相互作用进而对基体协同增强增韧相关的学术论文“Microcrystalline cellulose grafted hyperbranched polyester with roll comb structure for synergistic toughening and strengthening of microbial PHBV/bio-based polyester elastomer composites”。

聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯)(PHBV)是一种应用前景广泛的可降解生物基热塑性塑料，但由于其球晶尺寸大，脆性大，加工性差，限制了其应用。使用弹性体材料进行增韧是一种常用的办法，但市面上的弹性体材料大部分不可降解。本研究团队与北京化工大学的王朝教授团队合作合成了可生物降解的生物基工程聚酯弹性体(BEPE)，并将其与PHBV共混,制备了全生物降解的生物基PHBV/BEPE共混物。但是由于二者界面相互作用较差，当共混材料受到外力时，外应力只集中在弱项(BEPE相)，二者较弱的界面相互作用使得应力不能够从软相传递到PHBV相(硬相)，从而使得共混材料综合力学能与纯PHBV相比表现为“降强”、“增韧效果差”。为改善BEPE/PHBV共混物的相容性从而最大程度增加共混物韧性，本研究合成了以棒状晶体微晶纤维素(MCC)为核外部接枝端羟基超支化聚酯的辊梳状结构，并将其均匀分散到PHBV/BEPE共混物中，利用形成的强氢键作用有效增加了PHBV与BEPE之间的界面相互作用。本研究由国家自然科学基金项目(No.51503007)资助。

原文地址：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.124608

化学与材料工程学院樊保民副教授

发表高水平学术论文

并指导研究生在第十八届北京青年学术演讲比赛获奖

本研究以厨余垃圾回收利用为背景，从废弃果皮提供共轭单体，并通过实验与理论计算有机结合的方式，系统阐述了所提取组分在电极表面的输运与吸附机制；提出吸附历程的分子动力学模拟中，应充分考虑反应性力场因素。相关结果以“Inter-component synergetic corrosion inhibition mechanism of Passiflora edulia Sims shell extract for mild steel in pickling solution: Experimental, DFT and reactive dynamics investigations”为题，发表于《Sustainable Chemistry and Pharmacy》（IF =5.464，Q2）；该工作得到北京市自然科学基金重点专项合作课题的支持（No. 2222074），入选5月SCI高被引论文清单。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scp.2022.100821

2022年7月，基于相关成果，指导材料与化工研究生刘梓凝、赵骁骐在第十八届北京青年学术演讲比赛中分别斩获一等奖与二等奖。

化学与材料工程学院田华峰教授、许博副教授，食品与健康学院李健教授于Food Chemistry发表高水平学术论文

研究团队在Food Chemistry (IF=9.231, Q1)上发表了引入多酚后的天然多肽静电纺丝纳米纤维膜在食品保鲜中应用的学术论文“Electrospun natural polypeptides based nanofabrics enriched with antioxidant polyphenols for active food preservation”。

为了克服传统包装材料带来的环境问题，本研究选用天然多肽材料为静电纺丝原材料制备纳米纤维膜，并在此基础上，引入不同种类的多酚。多酚是一种含有酚环的大型非均相植物化学物质，具有良好的抗氧化性和抗菌性，将其作为添加剂应用到食物保鲜中引起了多数科学家的共鸣。以玉米醇溶蛋白/明胶（Zein/Gelatin, ZE/GE）为成膜基质，从四种多酚（阿魏酸（FA）、槲皮素（QU）、没食子酸（GA）和原花青素（PC））中筛选出具有优良抗氧化性和保鲜性能的GA和PC，并确定了最佳的添加浓度。探索多酚种类以及含量对纤维膜在食品保鲜性能的影响。

结果表明，多酚的引入没有破坏玉米蛋白纤维的形貌结构。同时也对引入多酚后，蛋白质的二级结构相对含量的影响进行了表征，由于多酚与蛋白质氨基酸间的氢键作用，使得蛋白质内部α-螺旋以及β-折叠结构被破坏，分子链结构变得相对松散。引入多酚后膜的疏水性也有了明显的增强。天然多肽基纳米纤维膜的抗氧化性也是不含多酚的天然多肽纳米纤维膜的10倍。通过包裹车厘子的包装试验，发现与未包装的车厘子相比，水分损失、硬度和气体释放显著增强，多酚的引入不仅可以提高车厘子的保鲜效果而且可以大大提高纤维膜的抗氧化性。其中，原花青素的引入对车厘子的保鲜作用更明显，失水降低、硬度减少较小、车厘子的呼吸强度减弱和腐烂程度放缓等。同时，增大没食子酸和原花青素的含量可以不同程度的改善膜对车厘子的保鲜性能，特别是加入10%的原花青素和加入15%的没食子酸，车厘子的保鲜效果进一步增强。展示了天然多肽基纳米纤维膜在食品包装材料中具有的潜在应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134991

化学与材料工程学院田华峰教授、吴华教授，食品与健康学院肖劲松副教授于Food Chemistry发表高水平学术论文

研究团队在Food Chemistry (IF=9.231, Q1)上发表了引入纳米氧化锌后的天然多肽/多酚纳米纤维膜在食品保鲜中应用的学术论文“Fabrication and characterization of natural polyphenol and ZnO nanoparticles loaded protein-based biopolymer multifunction electrospun nanofiber films, and application in fruit preservation”。

樱桃因其独特的风味和营养价值受到高度赞赏。然而，由于收获和运输过程中的擦伤和凹陷以及细菌的感染而极易腐烂。因此，本研究在天然多肽/多酚材料为静电纺丝原材料的基础上引入纳米氧化锌（ZnO）制备纳米纤维食品保鲜膜。以玉米醇溶蛋白/明胶为成膜基质，引入5%多酚在提高纤维膜抗氧化性和保鲜性能的同时再引入纳米氧化锌来提高纤维膜的抗菌性。无机纳米氧化锌具有良好的抗菌作用。在添加特定多酚的玉米蛋白质基体中引入纳米氧化锌粉体，用纺出的复合膜对食物进行包裹，探索纳米氧化锌含量对纤维膜在食品抗菌和保鲜性能的影响。

结果表明，从纤维结构来看，纳米氧化锌与玉米蛋白质基体相容很好，没有破坏玉米蛋白质纤维的结构。红外光谱图也证实了纳米氧化锌成功附着在玉米蛋白质纤维膜上。引入纳米氧化锌后纤维膜的接触角和抗氧化性得到提高。同时降低了车厘子的水分流失、促进了其呼吸作用、减缓了车厘子的腐烂衰败历程，且纳米氧化锌的引入大大增强了车厘子的抗菌性能，为该食品包装材料的实施应用提供了可能。纳米氧化锌的加入，可以有效抑制Botrytis cinerea菌丝的生长和 Botrytis cinerea 孢子的萌发，成功实现了纤维膜的高效抗菌性能。在樱桃包装测试过程中，被包裹的樱桃的重量和硬度分别降低了20%和60%以上。呼吸时间延迟了5天，乙烯释放的峰值降低了近一半。表明，纳米纤维薄膜是实现全球绿色发展战略的可行包装材料。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/mame.202100588

化学与材料工程学院张茜、唐颖副教授

于Journal of Materials Chemistry B发表高水平学术论文

4月13日，《Journal of Materials Chemistry B》(IF=7.571, Q1)在线发表了“Construction of tea tree oil/salicylic acid/palygorskite hybrids for advanced antibacterial and anti-inflammatory”的研究论文，首次报道了一种具有良好生物相容性和不产生耐药性的黏土基有机无机复合杂化抗菌材料，并揭示了其协同抑菌和抗炎机制。化学与材料工程学院张茜老师为文章第一作者，唐颖副教授为通讯作者，该研究合作单位为北京化工大学。

伴随着抗生素的广泛使用，耐药及多药耐药细菌已经严重威胁了人类的健康。针对细菌产生耐药的各种机制，研制新型抗耐药细菌药物是战胜细菌耐药性的重要途径。本课题组在前期茶树精油/凹凸棒石（TTO/Pal）复合材料（International Journal of Pharmaceutics, 2022,623,121903）的基础上，利用不同植物活性成分的协同抑菌效应，以Pal为载体，以茶树油（TTO）和水杨酸（SA）为活性成分，构筑了新型TTO/SA/Pal三元复合抑菌材料。研究表明，该三元复合材料表现出了对TTO含氧成分（萜品烯4醇和1,8-桉叶素）的选择性积累，具有良好的缓释性能，并显著降低了TTO和SA的刺激性和急性经口毒性。通过调节Pal载体中的TTO和SA比例，三元复合体系可产生对皮肤致病菌的选择性抑杀和对皮肤常驻菌的兼容性，其机制与细菌细胞壁物理损伤、细胞膜的氧化损伤和胞内蛋白释放有关。更为重要的是，相较于抗生素环丙沙星，测试的4种体表细菌对这天然复合材料（TTO/SA/Pal）基本不产生耐药性。在LPS诱导的THP-1巨噬细胞炎症模型中，TTO/SA/Pal还表现出了比二元体系更强的对细胞炎症因子（IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α）的抑制作用，表现出了多组分协同作用。本研究为未来采用天然矿物载体、复合天然植物化学成分开发不产生耐药性、生物兼容性好的非抗生素抗菌剂奠定了实验基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D2TB02797F

化学与材料工程学院盘瑶副教授

在Ecotoxicology and Environmental Safety发表高水平学术论文

化学与材料工程学院盘瑶副教授发表高水平学术论文“Nrf2 regulates the activation of THP-1 cells induced by chloral hydrate”。三氯乙烯（TCE）是常见的工业有机溶剂和环境污染物，接触TCE的职业人群会出现以发热、全身性皮疹、肝功能损害和浅表淋巴结肿大为主要临床表现的职业性三氯乙烯药疹样皮炎（OMDT），其发病后病情进展快，合并症较多，治疗难度大，病死率高。由于其发病机理仍不明确，治疗手段以激素抗炎与支持治疗为主，而激素的副作用较大，因此探索OMDT的发病机理，找到靶向治疗的药物或治疗方法非常迫切。

本研究中，作者发现三氯乙烯可通过其代谢产物水合氯醛对树突状细胞的活化作用进而参与OMDT的免疫应答过程，同时探讨了Nrf2抗氧化通路在其中的分子作用机制。使用天然抗氧化剂姜黄素，同时也是Nrf2激活剂可以降低水合氯醛对树突状细胞的活化，使免疫应答处于相对稳定的水平，可见天然产物姜黄素在OMDT的预防和治疗过程中具有潜力。本研究对于阐明OMDT的致敏原及其发病机制，对于研制早期效应指标和筛选易感人群具有重要意义，为三氯乙烯职业接触危害的防治提供新的线索和思路。

该成果于2023年3月发表于国际毒理学领域顶级期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》(IF=7.129，Q1)。本文第一作者为化学与材料工程学院研究生赵金枫，通讯作者为化学与材料工程学院盘瑶副教授；该研究工作受到国家自然科学基金（81903361）资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.11484

化学与材料工程学院王轶博教授

在Journal of Environmental Chemical Engineering上发表关于离子液体催化剂促进二氧化碳固定的研究进展

二氧化碳是人类生活中形成的最丰富的化学物质，同时也是主要温室气体之一。另一方面，CO2也可以看作是一个天然丰富、廉价的碳资源。在这种情况下，通过化学方法固定CO2环加成合成环状碳酸酯是目前行之有效的方法。针对现有的催化剂存在的活性低，稳定性较差，主反应参与同时还存在副反应等问题。设计合成了季鏻盐离子液体催化体系，通过调控离子液体阴阳离子结构，提高了对二氧化碳环加成反应的催化剂性能。本研究利用离子液体结构柔性空间位阻调控催化剂稳定性和活性的方法，对深入研究离子液体催化机理和优化CO2利用工艺具有重要意义，也为工业温室气体减排开辟了新途径。该成果于2023年4月被《Journal of Environmental Chemical Engineering》(IF=7.968, Q1)报道。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.109883.

生态环境学院固体废弃物处理与处置团队

在《Bioresource Technology》发表生物炭负载纳米零价铁对厨余垃圾两相厌氧发酵的影响的研究成果

生态环境学院固体废弃物处理与处置团队在《Bioresource Technology》（IF：11.889）期刊上发表题为《Effects of biochar supported nano zero-valent iron with different carbon/iron ratios on two-phase anaerobic digestion of food waste》的文章。厌氧发酵是处理厨余垃圾最有效和最常用的方法之一，生物炭负载的纳米零价铁结合了生物炭和纳米零价铁的优异性能，可以更加有效地提高厨余垃圾厌氧发酵的效果。本论文研究了不同碳铁比的生物炭负载纳米零价铁对厨余垃圾两相厌氧消化的促进作用，结果表明，炭铁比为3:1的生物炭负载纳米零价铁可以使产酸相挥发性脂肪酸浓度和产甲烷相累积产甲烷量分别提高了31.4%和24.8%。宏基因组分析表明，生物炭负载纳米零价铁促进了产酸相中Defluviitoga的相对丰度，并促进了产甲烷相中Methanothrix的生长。产酸相代谢途径分析表明，生物炭负载纳米零价铁主要通过促进乙酸激酶和丁酸激酶的丰度来促进产酸；甲烷代谢途径分析表明，生物炭负载纳米零价铁通过促进M00357模块和激活相关酶来增加甲烷产量，主要通过促进乙酸型产甲烷途径来促进厨余垃圾厌氧发酵产甲烷。本研究将丰富厌氧发酵相关理论，为厨余垃圾厌氧发酵系统稳定高效运行提供科学参考。

本文第一作者为生态环境学院王攀教授，通讯作者为生态环境学院任连海教授。本研究工作受到国家自然科学基金（42007350）、国家重点研发计划项目（2019YFC1906303）和北京市自然基金（8202010）等项目资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129158.

人工智能学院李熊副教授

在Solar RRL发表三元有机太阳能电池方面的研究成果

有机光伏器件在光伏建筑一体化、便携式能源、可穿戴电子设备等领域有着广阔的应用前景。三元策略是将第三组分材料引入传统的二元体系活性层中，能够拓宽光谱响应范围，是提升有机太阳能电池性能的重要方法。但三组分材料相互作用的复杂性大大增加了利用添加剂调控活性层形貌的难度。

在本研究中，李熊副教授等人基于PM6:Y6: PC71BM三元有机光伏太阳能电池，利用DIO和CN双添加剂协同优化活性层形貌，显著提升了器件的性能。研究发现，在CN添加剂改善光伏性能的基础上，微量DIO的加入进一步改善了活性层中的分子堆积，并且使得受体层富集在活性层表面，抑制了载流子复合，提升了电荷输运性能。DIO和CN双添加剂调控的PM6:Y6: PC71BM三元器件展示了优异的性能，得到了17.53%的能量转换效率（无添加剂器件的能量转换效率为16.5%）。该研究为优化三元有机太阳能电池的活性层形貌、提升光伏性能提供了一种有效方法。该工作以“Ternary Organic Solar Cells with Binary Additives Finely Regulated Active Layer Morphology and Improved Photovoltaic Performance”为题发表在国际著名期刊Solar RRL(IF=9.173, Q1)上。

原文链接：

http://doi.org/10.1002/solr.202300225

人工智能学院机械系毕崇浩副教授与黄志刚教授团队在国际食品期刊Journal of Food Engineering发表文章

近日，人工智能学院机械系毕崇浩副教授与黄志刚教授团队在国际食品期刊《Journal of Food Engineering》（中科院1区TOP）在线发表了题为“High-pressure homogenization modified chickpea protein: Rheological properties, thermal properties and microstructure”的研究论文。

鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是豆科鹰嘴豆属植物，主要生长在温带和半干旱地区。鹰嘴豆作为蛋白质的一个重要来源，其生物学活性和对人体健康的益处已经被科学证实。近几年来，通过高压均质化（HPH）工程化修饰以实现植物蛋白质的高功能性转化引起了国内外学者极大的兴趣。该方向开辟了新的研究与应用领域，并扩展了HPH技术在食品工业中的应用范围。

该研究表明，鹰嘴豆蛋白具有优异的功能特性，例如可溶性、乳化特性和起泡能力，然而这些功能特性大大受到制备方法的影响。高压均质（HPH）能够通过改变鹰嘴豆蛋白凝聚体结构和分子构象来进而提升其多项功能特性。

人工智能学院机械系毕崇浩副教授与黄志刚教授团队在国际食品期刊LWT-Food Science and Technology发表文章

近日，人工智能学院机械系毕崇浩副教授与黄志刚教授团队在国际食品期刊《LWT-Food Science and Technology》（中科院1区TOP）在线发表了题为“Effect of heat treatment on the nonlinear rheological properties of acid-induced soy protein isolate gels modified by high-pressure homogenization”的研究论文。

适度的热处理可以导致蛋白变性，这种变性能够引起蛋白三维结构的展开和凝聚体的形成，蛋白凝聚程度的改变能够引起最终产品理化性质和功能特性上的变化，这会最终影响大豆蛋白在加工中的流变特性和乳化作用。高压均质（HPH）与热处理能够协同改变食物蛋白凝聚体结构和分子构象来提升食物蛋白的功能特性。

研究发现，高压均质（HPH）与热处理协同是一种很有前途的食品加工技术，可以显著改变植物蛋白的物理化学性质，并且适合应用在工业生产规模。

人工智能学院周珺副教授

在国际知名期刊Materials Chemistry Frontiers发表高水平学术论文

周珺副教授在国际知名期刊《Materials Chemistry Frontiers》（Q1, IF = 8.683）上发表学术论文《Zero-dimensional indium hybrid and modulated photoluminescence by Sb doping》。零维铟基金属卤化物由于其优异的稳定性和环境友好特性，在绿色固态照明领域成为研究热点。我们团队首次利用降温结晶法制备了新型零维金属卤化物(TEA)2InCl5，其中[InCl5]2_无机多面体被C8NH20+分隔开，周期性排列。理论计算和实验结果表明，(TEA)2InCl5的发光源自有机配体C8NH20+和[InCl5]2_无机多面体。此外，我们利用掺杂锑离子Sb3+，将(TEA)2InCl5的量子效率显著提高到78.85%，发光颜色实现了从蓝光到暖白光到程红光的调变。该研究工作对新型金属卤化物的设计以及发光性能的调控提供了思路。

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来源丨科学研究院

编辑丨学通社 王微

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