学术简报丨近期学校科研成果展示（20210706）

李陶副教授以通讯作者身份在Nature子刊、国际知名期刊《Scientific Reports》上发表了关于多体量子态纠缠判定的学术文章《Multipartite entanglement criterion via generalized local uncertainty relations》。量子信息是近年来热门的研究领域，它是将传统的信息理论与量子力学相结合产生的新学科。在量子信息中，纠缠的量子态被认为是最重要的量子资源之一，如何判断一个未知量子态是否是纠缠的对量子信息的应用十分关键。特别地，在多体量子系统中给出纠缠量子态的判定方法更加复杂。该文章中通过局域不确定性关系的方法构造出一种判断多体量子态纠缠的方法，该方法不仅在理论上可以检测出更多的量子纠缠，在实验上也可以得以实现。

王家赠副教授以第一作者身份在美国物理学会国际知名期刊《PHYSICAL REVIEW E》发表关于生物细胞膜电压问题的研究论文《Characterizing the voltage fluctuations driven by a cluster of ligand-gated channels》。该文章介绍了由一组配体门控通道驱动的电压波动的特性。然后解析得到电压噪声的功率谱。其机制在于电压波动的随机性弱于通道（电导）噪声，可用Ornstein-Ulenbeck过程近似描述。

米糠作为大米加工过程中的副产物，富含脂类、蛋白质、维生素、矿物质及膳食纤维等营养成分。米糠蛋白中必需氨基酸种类齐全，且含量接近于FAO/WHO推荐的氨基酸标准模式，易于被机体吸收与利用，是一种较为优质的植物蛋白。但米糠蛋白具有聚合度高、不易溶解等特点，而水解是增加其溶解性、提高利用率的有效手段。近年来研究发现米糠蛋白及其水解产物具有多种生物学功能，本文综述了米糠蛋白及其水解产物在抗氧化、降血压、调节血糖、降血脂及抗肿瘤等方面的传统健康功能；同时阐述了其在预防肥胖、防治肌少症、促进创面愈合甚至对COVID-19患者潜在的新型保健功能，为米糠蛋白及其水解产物相关产品的开发和利用提供新思路。

资助信息：

该项目由北京市科技新星计划课题（Z181100006218043）、北京市自然科学基金面上项目（7172210）和国家自然科学基金面上项目（81471873）资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1929057

微小RNA（microRNA, miRNA）是1993年首次在模式动物秀丽线虫中被发现的一类短链非编码RNA，随后的研究发现miRNA广泛分布于真核生物中，且在进化上具有高度保守性。截止目前已发现的成熟miRNAs多达48860种，其中人体中发现的成熟miRNAs约为2654种（数据来源于miRBase V22.0），这些成熟miRNAs参与基因转录后调控，尤其在抑制蛋白翻译方面发挥重要的作用。

近年来的研究也发现，食物中营养成分如碳水化合物、蛋白质、脂类、维生素、矿物质和膳食纤维等同样具有调控miRNA表达的作用，而膳食营养成分调节miRNA表达进而参与机体健康防控的分子机制，成为当前研究的热点。本文系统地总结了食物营养成分调控miRNA表达的研究进展，阐述了食物营养成分通过改变机体miRNA表达，进而在干细胞分化、胚胎发育、炎症反应调控、肝脏代谢、心脑血管疾病防控、肠道健康维持、骨骼和肌肉健康防护以及肿瘤发生等过程中的关键作用。因此， miRNAs可能是营养成分调节生物学功能的潜在中间媒介，在调节生理功能方面发挥着不可替代的作用，为揭示营养干预防控疾病的分子机制提供了新方向。

小麦是世界三大粮食作物之一, 在世界各地广泛种植。作为重要的食物蛋白来源小麦经过加工后可做主食或者配料，具有广大的消费市场，全球年产量逐年稳步上升。然而小麦及其制品在深受人们喜爱的同时，所含麸质蛋白会引起部分人群严重的过敏反应，其中，乳糜泻（celiac disease，CD）又称为麦胶性肠病、非热带口炎性腹泻，是携带有遗传易感基因的个体因摄入含麸质蛋白的谷物(如小麦、大麦和祼麦)及其制品而诱发的自身免疫性肠病，属非I g E 介导的过敏反应。本论文总结了各种免疫原性谷蛋白肽的鉴定，并介绍了摄入特定的醇溶蛋白肽导致CD发病的机理，探讨了由免疫原性谷蛋白肽引起α/β-醇溶蛋白尤其与HLA-DQ2和HLA-DQ8结合位点有关。本研究对于深入了解和认识乳糜泻，全面预防和控制乳糜泻的发生及为低麸或无麸质食品的开发和研究提供一定的思路和理论基础。

团队成员博士留学生Kalekristos Yohannes Woldemariam 为论文第一作者，刘英丽副教授和王静教授为共同通讯作者。

原文链接：

Kalekristos Yohannes Woldemariam, Juanli Yuan, Zhen Wan, Qinglin Yu, Yating Cao, Huijia Mao, Yingli Liu, Jing Wang, Hongyan Li & Baoguo Sun (2021): Celiac Disease and Immunogenic Wheat Gluten Peptides and the Association of Gliadin Peptides with HLA DQ2 and HLA DQ8, Food Reviews International, DOI: 10.1080/87559129.2021.1907755

黄曲霉毒素B1（AFB1）具强烈的毒性和致癌性，其污染广泛存在于粮食作物、食品和饲料中，近些年来其污染范围在不断扩大。如何高效无污染地脱除AFB1成为一种迫切的需要，意义重大。本研究采用酶法降解AFB1，选用具有广泛底物的漆酶进行异源表达，评价了重组漆酶对AFB1降解的影响。结果表明，漆酶能有效降解AFB1，降解率可达91%。UPLC-MS表明，AFB1主要降解产物有C16H22O4, C14H16N2O2, C7H12N6O和 C24H30O6。提出了两种可能的降解途径：1）AFB1连续丢失-CO，H2O，H+，NH2反应后，呋喃环的双键断裂；2） AFB1在失去-CO后发生脱碳反应，H+的附加反应破坏了双键。AFB1中的两个毒理学活性位点，包括糠醛环的双键和香豆素部分的内酯环均被破坏。通过HepG2细胞和体内试验评价AFB1降解产物的毒性，结果表明，与非漆酶降解的AFB1相比，肝细胞凋亡、肝和肾脏组织病理学损伤、氧化应激和炎症降低。此外，AFB1降解产物明显降低了细胞毒性和肝毒性。本研究对于阐明漆酶催化机理、构效关系、酶促降解AFB1的规律和机制具有重要科学意义，对降解产物的结构解析及体内体外的毒性试验为真菌漆酶清除AFB1的应用安全性方面提供科学依据。

轻工科学技术学院生物工程系樊琛副教授和曹学丽教授团队发表题为《New deep eutectic solvent based superparamagnetic nanofluid for determination of perfluoroalkyl substances in edible oils》在《Talanta》上。

全氟化合物（PFAS）是重要的新兴污染物，其对人类健康的威胁已引起全球的广泛关注。该团队开展了基于新型1-(邻甲苯基)双胍类深共熔溶剂（DES）超顺磁纳米磁流体直接选择性富集分离食用油中全氟羧酸（PFCA）的研究。该研究通过调整DES组分的比例来平衡静电、离子交换、氢键等相互作用，使得不同链长的目标物（C4-C12）的回收率均得到提升（>90%）。同时采用分子模拟技术佐证体系内存在N–H···F相互作用，其提高了DES对PFCA的选择性，显著地降低了基质的干扰效应。利用超高效液相色谱-电喷雾离子化-四级杆飞行时间串联质谱（UPLC-ESI-QTOF-MS）进行准确定量分析，所建立的检测方法具有较低的检出限（0.3-1.6 pg g-1）。该方法被应用于橄榄油、香油、葵花籽油、玉米油、山茶籽油、大豆油、调和油的分析，并检测出包括短链全氟丁酸（PFBA）在内的多种目标物，浓度为5 pg g-1至2.5 ng g-1。所建立的分析检测方法具有快速简单、前处理材料用量少，回收率高、基质效应弱、样品用量小，检出限低等优点。

该研究工作受到北京市基金-市教委联合资助项目（KZ202010011017）和北京工商大学青年教师科研启动基金项目（QNJJ2020-12）资助。

论文信息：

Chen Fan, Huijun Wang, Yang Liu, Xueli Cao*, New deep eutectic solvent based superparamagnetic nanofluid for determination of perfluoroalkyl substancesin edible oils, Talanta, 2021, 122214.

DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122214

近日，我校化学与材料工程学院高海南副教授荣获国际先进材料协会(International Association of Advanced Materials，IAAM)颁发的“IAAM 2021年度青年科学家奖 (IAAM Young Scientist Medal)”，以表彰她在凝胶基功能高分子材料领域所做出的重要贡献。在先进材料2021年系列报告会上 (Advanced Materials Lecture Series 2021) 高海南作了题为“Euryhaline hydrogel with constant swelling and salinity-enhanced mechanical strength in a wide salinity range”的邀请报告，获得与会专家和国际著名企业的关注和好评。相关工作的论文成果发表在Nature communications和Advanced functional materials等国际顶级期刊。研究成果推动了水/油凝胶界面材料在宽盐域环境下的应用，如宽盐域下抗污染界面、油水分离设备以及高离子强度导电离子凝胶等方面。此次获奖表明该项研究工作获得了国际同行的高度认可。

国际先进材料协会 (International Association of Advanced Materials, IAAM, Org. no. 802503-6784, Sweden) 是一个由全球先进材料领域研究人员组成的国际学术组织，致力于为先进材料科学、工程和技术在世界范围内的快速发展提供交流平台，现有来自世界各国大学和研究所的会员5,0000余人，协会定期组织各种学术会议和专题论坛。IAAM科学家奖是由该协会在世界范围内根据研究人员近10年来在先进材料科学与工程技术领域所取得的工作成就进行评选并最终授予在该领域做出重要贡献的优秀科学家的一种奖项。

生态环境学院环境与食品安全团队在国际期刊《Chemosphere》（IF：5.778）发表题为《A comprehensive review on the synthesis and applications of ion exchange membranes》的综述文章。文章讨论了离子交换膜的工作原理及合成制备方法，着重讨论了绿色合成方法的发展趋势。此外，文章重点讨论了离子交换膜在各个领域的应用，比如在保障食品安全以及食品链污染防治中的应用（如食品工业污水处理等）。文章亦为离子交换膜的创新应用提供了一些思路。

本论文第一作者为生态环境学院姜善学副教授，通讯作者为生态环境学院姚志良教授，该研究工作受到北京市教委项目（PXM2019_014213_000007）和北京工商大学优青杰青培育项目（BTBUYP2020）资助。相关研究成果发表于《Chemosphere》（IF：5.778）2021年第282卷，文章编号130817。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130817

论文引用：

Jiang, S., Sun, H., Wang, H., Ladewig, B.P., Yao, Z., 2021. A comprehensive review on the synthesis and applications of ion exchange membranes. Chemosphere 282, 130817. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130817

刘丹副教授长期从事磁性材料机理分析方面的研究工作，2020年获批国家自然科学基金一项，2021年获批北京市自然科学基金一项。磁性材料中非平庸拓扑磁畴结构因其具有纳米尺度、粒子属性、结构稳定等特征，不仅受到拓扑对称性保护，还可以利用低密度的自旋极化电流进行调控，有望成为新一代信息存储单元。基于此，对于稀土铁基合金的结构和磁性展开系统研究，深入分析不同磁畴拓扑态的相互作用机制及其与磁性能的关系，拓展拓扑学在新型稀土磁性材料中的应用。相关研究论文《Formation mechanism and energy interaction of spontaneous skyrmion in nanodisks》和《Exploration of nontrivial topological domain structures in the equilibrium state of magnetic nanodisks》分别发表在国际知名刊物《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》和《Journal of Materials Science》上。

石文天教授在国际知名期刊《Powder Technology》（JCR分区为Q1区；2019年影响因子为4.142）上发表了关于激光选区熔化的文章，研究了在400瓦激光功率和250μm粉层厚度的条件下，激光选区熔化316L不锈钢的性能。该研究推进了316L不锈钢3D打印成形工艺的研究，对该材料的快速、高质量成形也起到了一定的推动作用。

该试验研究表明，成形时所用的细粉可以有效减少激光选区熔化过程中的孔隙面积。在单熔道实验中选择曝光时间和点距离的最佳组合来缩小工艺参数窗口。在多层制造中，观察到成形件致密度最高可达到99.99%，并且最大建造速率达到9mm3/s；                               

同时通过辅助加工工艺，如表面重熔，可以大大提高表面质量，降低表面粗糙度。显微组织主要是等轴晶和柱状晶，比例大于1。成形件的极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和延伸率的平均值分别为670兆帕、474兆帕和26%。

该文章被多次引用，此研究不仅对成形工艺研究具有一定的指导作用，而且对增材制造的工业生产实践具有一定的参考意义。