来源:Processes 发布时间:2022/3/8 17:06:06
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Processes 主编推荐文章系列 (四) | MDPI 编辑荐读

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本期编辑荐读,Processes编辑部荟萃了六篇“主编推荐文章”,与读者分享相关领域的研究进展。文章主题涉及葛根抗糖尿病机制研究、机器学习用于波特酒含糖量测定、固定床反应器传热过程、电化学传感器快速诊断COVID-19、静电脱盐过程模拟以及抗生素吸附材料选择,希望为相关领域学者提供新的思路与参考。

01 Studies of the Anti-Diabetic Mechanism of Pueraria lobata Based on Metabolomics and Network Pharmacology

基于代谢组学和网络药理学的葛根抗糖尿病机制研究

Shu Zhang et al.

https://doi.org/10.3390/pr9071245

网络药理学分析方法流程图。

为了确定葛根对糖尿病的有效活性成分及相关靶点,本研究通过 LC/MS 非靶向代谢组学鉴定了 256 种代谢物,并筛选出 19 种与 51 个糖尿病相关靶点相互作用的活性成分。研究显示,葛根素、槲皮素、染料木黄酮、黄豆苷原等活性成分通过作用于 VEGFA、INS、INSR、IL-6、TNF 和 AKT1,进而参与到 AGE-RAGE 信号通路、胰岛素抵抗、HIF-1 信号通路、FoxO 信号通路及 MAPK 信号传导途径中。结果表明,葛根对 2 型糖尿病、炎症、动脉粥样硬化以及糖尿病并发症 (如糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病和糖尿病心肌病等) 都具有调节作用。

02 Prediction of Sugar Content in Port Wine Vintage Grapes Using Machine Learning and Hyperspectral Imaging

使用机器学习和高光谱成像预测酿造年份波特酒所用葡萄中的糖含量

Véronique Gomes et al.

https://doi.org/10.3390/pr9071241

研究实验流程示意图。

波特酒经葡萄采摘、浸渍、发酵、提取、陈酿而成,每个阶段都需要适当的监测控制,以确保葡萄酒的品质和特性。在葡萄采摘收获阶段,含糖量是判定葡萄成熟度的关键参数之一。本研究首先利用高光谱成像技术从酿酒用的葡萄浆果中快速提取信息,接着通过机器学习算法,将光谱数据转换为糖度预估值。文章比较了四种不同的机器学习方法 (包括深度学习),利用岭回归、偏最小二乘法、神经网络和卷积神经网络四种方法,分别评估了它们对未包含在训练过程中的不同年份和品种的泛化能力。结果表明,所有预估模型都可以通过高光谱数据预测糖含量,但卷积神经网络方法明显优于其他方法。

03 Influence of MacroscopicWall Structures on the Fluid Flow and Heat Transfer in Fixed Bed Reactors with Small Tube to Particle Diameter Ratio

小管径比固定床反应器中宏观壁面结构对流体流动和传热的影响

Thomas Eppinger, Nico Jurtz and Matthias Kraume

https://doi.org/10.3390/pr9040689

墙体结构概述:R1-理想模型;R2 类似 R1,但被重新填充,称为理想壁式反应器 (IWR);R3 类似于 R2,但当球体质心在管内,球体属于壁结构的部分则被移除;R4–R6 是不同的排列方式,其中 R5 是振荡壁结构反应器 (OWR);R7-素壁反应堆 (PWR)。

固定床反应器广泛应用于化学、核能以及过程工业。固体颗粒的排列会使径向空隙率分布不均,从而导致固定床反应器的传热受到限制,特别是对于管径比较小的固定床反应器,传热受限更为明显。本研究利用三维粒子解析离散元方法 (DEM) 计算流体动力学 (CFD) 进行模拟。结果表明,可以通过使用宏观壁来减少反应堆壁附近分散的球形颗粒分布不均匀的情况,且横向对流的显著增加有利于径向传热过程。本文针对不同宏观壁结构、不同空气流速 (雷诺数 Re=16 ... 16,000) 以及管径比的变化 (2.8、4.8、6.8、8.8) 进行研究,结果发现,径向速度增加了40%,热入口长度减少了 66%,整体传热增加可达 120%。

04 Ultra-Fast Electrochemical Sensor for Point-of-Care COVID-19 Diagnosis Using Non-Invasive Saliva Sampling

使用非侵入性唾液采样进行 COVID-19 即时诊断的超快速电化学传感器

Ashwin Ramanujam, Sharilyn Almodovar and Gerardine G. Botte

https://doi.org/10.3390/pr9071236

实验装置示意图,包括 3 个电极,连接到一个恒电位器上,浸入含有 SARS-CoV-2 的溶液中。右侧图示为 SARS-CoV-2 与电催化剂相互作用产生电流响应的电极/电解质界面的放大可视化图。

冠状病毒 (COVID-19) 大流行致使高效可靠的即时诊断设备的需求量激增。传统分子诊断测试虽然可以实现精准检测,但对检测用试剂及设备都有一定要求,不能满足大量、快速检测的需求。针对这种情况,本文介绍了一种超快速 SARS-CoV-2 检测传感器,可以在 100 毫秒内检测唾液中的冠状病毒蛋白。利用循环伏安法和计时电流技术控制氢氧化镍的电化学氧化过程,从而成功检测 SARS-CoV-2。测试结果表明,该传感器能够成功在盲法分析中检测病毒浓度,其检测过程类似于 SARS-CoV-2 与宿主细胞结合的过程。此外,它还可以区分 SARS-CoV-2 与其他病毒 (如 HIV),同时其检出限能够达到诊断早期感染的金标准测试检出限。

05 Numerical Study of Electrostatic Desalting Process Based on Droplet Collision Time

基于液滴碰撞时间的静电脱盐过程数值研究

Marco A. Ramirez-Argaez et al.

https://doi.org/10.3390/pr9071226

(a) 脱盐系统示意图,包括乳化液的入口、上下电极构成的电场以及连续流动的液滴。(b) 两个水滴所受作用力的示意图,一个水滴在另一个上面,两个水滴都位于两个电极之间。力包括静电引力 (Fe)、阻力 (Fv)、重力和浮力 (一起表示为Fg)。

本文基于力平衡原理,研究了油包水 (W/O) 乳状液中,两滴碰撞时间对静电脱盐装置脱盐过程的影响。首先对模型进行数值求解与工艺分析,表明电场强度、含水量、温度 (通过油粘度)、液滴尺寸等主要工艺参数对一对液滴碰撞时间或碰撞频率的影响。根据碰撞时间减少对脱盐分离效率的影响程度由大到小的顺序,将以下变量分为含水率、静电场强度、油粘度和液滴大小。在此基础上,建立了基于欧拉多相框架的双相水-油稳态流动计算流体力学 (CFD) 模型,该模型假定了液滴碰撞频率和液滴凝聚概率。这项研究为海水淡化厂的异质性提供了一些见解,突出了设计性能的各个方面。研究表明了在 CFD 模型中碰撞、合并频率等复杂现象的必要性,便于从过程安全和改进两方面更好地理解和优化脱盐过程。

06 Efficacy of DifferentWaste and By-Products fromForest and Food Industries in the Removal/Retention of the Antibiotic Cefuroxime

森林和食品工业的不同废物/副产品去除或保留抗生素头孢呋辛的效果

Raquel Cela-Dablanca et al.

https://doi.org/10.3390/pr9071151

该研究摘要图。

本文研究了在林业和食品工业的四种副产物或残渣中抗生素头孢呋辛 (CFX) 的吸附与解吸。作者采用批量型实验,在不同的 CFX 溶液 (从 0~50 µmol L−1) 中添加 0.5 g 吸附剂。结果显示,pH值大于 9 的材料 (贻贝和木灰) 吸附率最高,为 71.2% (23.1 µmol kg−1)~98.6% (928.0 µmol kg−1)。而其余吸附剂在最低浓度 CFX 时吸附率约为100%,但当添加最高剂量 CFX 时,其吸附率急剧下降。关于解吸率方面,在 CFX 添加浓度最高时,解吸率最低的材料是木灰 (0%) 和贻贝壳 (2.1%),解吸率最高的则是松树皮 (26.6%) 和桉树叶 (28.6%)。因此,在缓解 CFX 污染环境的问题上,木灰和贻贝是具有较高应用潜力的吸附剂。

Processes 期刊介绍

主编:Giancarlo Cravotto,University of Turin,Italy

期刊涵盖化学、生物、材料、能源、食品、制药、制造、自动化、可持续以及相关的过程系统工程领域,鼓励领域内研究人士发表相关实验、理论、建模、模拟等方面研究成果。目前已被Scopus、SCIE等数据库收录。

2020 Impact Factor:2.847

2020 CiteScore:2.4

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Time to Publication:39.5 days

 
 
 
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