DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 本文以探讨有限长圆柱导体磁场的解析解，解决其精确值的计算方法问题为目的。解析解能够直接揭示函数的变化规律，用解析方法得到的解析解能够用显式表达变量之间的依赖关系，这是其它形式所不能替代的，该独特的优势使解析解成为函数积分的核心内容。起着决定作用的解析解不存在数值不稳定的问题，可被人重复导出，具有科学美，解析解的计算量极少，计算精度高，可以用于校验数值解，解析解是数值解的基础，数值解与解析解不一致时，数值解必然有误，解析解作为计算公式易于掌握，被广泛用于解决工程问题 [ 1 ] 。 很长时间内，电磁场的解析解局限在揭示一维和二维的函数变量关系，虽然也可以求得个别三维介质中的解析解，但仅局限于特殊的、简单的变量条件，缺乏普适性。现有磁场解析方法的综合应用，对于一维或二维的问题，一般只需要一种解析方法就能求解；对于三维问题，常需要结合多种方法才能求解 [ 1 ] 。实际中都为三维介质，近10多年，电磁场解析方法尽管取得了巨大进步，就简单的均质直导体来说，无论无限长、有限长直导线都可得到其磁场的解析解，但对于三维的有限长圆柱导体，要求得其空间任一点的磁场，就目前的算法，由于是圆形场源的存在，不可避免的要遇到解全椭圆积分问题，鉴于全椭圆积分没有解析解，除个别特殊点可积分外，大都不可积，往往是借助于计算机软件来完成其近似的数值计算。探讨圆柱导体磁场的解析解算法对电磁学教学、工程应用都显得很有必要。
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user: 3. 结论 把平面光滑曲线的弧微分拓展到立体坐标系中，准确揭示了圆柱导体空间任一点磁场的数值特征，根据二维条件的弧微分与立体坐标下的弧微分所构成优化的等价代换关系——弧微分等价代换定理，通过积分变换，有效减少了积分变量的数量，避开了解全椭圆积分问题，降低了积分的难度，积分结果得到了有限形式的封闭解。弧微分等价代换定理的应用，为类似的二维弧微分难题求得函数积分的解析解有了新的方法，圆柱导体磁场解析解也可用于电磁炮圆柱导轨电磁场精确值的计算。
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user: 摘 要 以广州市六所高校450名本科在校女大学生为被试，采用身体社会比较问卷、负面身体意象量表、女性着装压力调查问卷三个工具收集数据，探讨社会比较对女大学生着装压力的影响以及身体意象在其中的中介作用。结果表明：1) 广州市女大学生BMI仅有3.3%为偏胖型；社会比较平均分为2.87分，女大学生存在社会比较的心理；身体意象平均分为2.59分，但是各维度存在差异；着装压力平均分为3.27分，女大学生感受到着装压力。2) BMI各组在着装压力评分无显著性差异，而社会比较量表评分正常组得分高于偏瘦组(p < 0.001)，身体意象量表评分正常组得分高于偏瘦组，偏胖组得分高于偏瘦组(p < 0.001)。3) 三因素之间的相关分析表明，社会比较和身体意象之间呈正相关(r = 0.498， p < 0.001)，社会比较和着装压力之间呈正相关(r = 0.478， p < 0.001)，身体意象和着装压力呈正相关(r = 0.444， p < 0.001)。4) 逐步回归分析表明，社会比较对着装压力(β = 0.455， t=10.94， p < 0.001)、身体意象(β = 0.537， t = 12.58，p < 0.001)具有正向预测作用；第三步社会比较(β = 0.340， t = 6.47， p < 0.001)、身体意象(β = −0.213， t = 4.07， p < 0.001)对女大学生着装压力具有正向预测作用。因此身体意象在社会比较与着装压力中的中介效应显著。最后，本研究结果有利于了解社会比较对青少年身体意象的影响以及女大学生的着装压力情况，并对端正大学生身体意象以及减缓女性着装压力具有重大意义。 关键词 :社会比较，身体意象，女性着装压力 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 社会心理学的研究表明个人的行为会受到社会比较情境的影响。有研究显示我们倾向于自发地进行社会比较，并且中国人的社会比较会产生泛化(韩晓燕&迟毓凯，2012)。在如今网红和明星穿搭的“爆款”销售火爆的背景下，大学生社会比较现象频繁发生，这里的社会比较就是一种关于身体外貌的比较。Lock Wood和Kunda研究发现，如果个体在进行向上社会比较时，认为自己可以像榜样一样取得成功，那么会给个体带来积极的影响，反之则会使个体受到挫折。Burlesson等人2005年发现向上的社会比较存在风险，因为如果和榜样差距过大，会让个体产生自卑情绪，所社会比较的威胁效应指的是在主动或是被动的发觉自己和他人的差距时，个体会感受到巨大的落差，受到打击挫折并可能引发其他不好的后果，进而影响到个体的自我意向。 身体意象属于自我意向的一部分，其创始人Schilder (1935)认为，身体意象就是在我们心里形成的关于自己身体的图画。在“以瘦为美”的审美风气下，人们对于自我的身体意象已经越来越苛刻，在国外的已有研究中，大部分研究者认为媒体下的社会比较对女性身体意象有负面影响，例如，有研究表明，暴露于大量的媒体信息，女性会对自己的身体感到不满意，希望自己能够拥有媒体中模特那样苗条的完美身材(Groesz， Levine， & Murnen， 2002; Rühl， Legenbauer， & Hiller， 2011; Smeets， Jansen， Vossen， Ruf， & Roefs， 2010)。但也有研究者持不同的态度，认为媒体下的社会比较有积极影响(如Joshi等)或者是没有影响(如Borzekowski等)。因此社会比较究竟会不会影响女性身体意向还有待进一步研究。 负面的身体意象会有一系列消极影响。例如，在青少年中，理想体型模特广告的呈现会增加社会比较和负性情绪(Hargreaves & Tiggemann， 2004)，媒体身体比较在社会文化和身体不满意之间起到中介作用。身体意向失调会影响个体的着装，胖人普遍因为对于身体的自卑而不敢穿市面上那些时髦的服装，存在着装压力。社会中的女性比男性更多的承受公众的目光，也极大的迫使她们追求有一个“好的形象”，有研究(Kaiser， 2000)指出个体在社会中所处的团队或共同体，会使个体在着装过程中体验到被限制的压力。从生活现象观察，对许多女大学生而言，平日里着装带给她们的压力，或许更甚于学业。而负面身体自我会影响人们对着装的态度：是通过服装或是展示娇好的、理想的身体，或是借机掩盖有缺陷的部位(齐志家&古怡，2003)，着装动机由此便分成了自我验证动机——为了更符合真实的自我而选择服装，以及自我增强动机——为了让自己看起来更好而选择服装(王丽，2006)。存在(胖)负面身体自我的女性，往往会觉得购物是种令人沮丧的经验，甚至有一种令人焦虑与羞耻的感觉，因为对比理想与现实中穿衣情况，购物与试穿衣服变成一个强有力的提醒着衣者的身体是“不正确”的(Tiggemann & Lacey， 2009)。因此，无论是社会比较还是负面身体意象都会影响道女性着装，进而发生由于不同原因导致的着装压力。 基文献整理，可以推断个体与他人身体外貌的比较会影响到女性的身体意向，同时负面的身体意象会导致女性的着装压力。但目前并没有研究系统的关注这三者的关系，本研究立足于这三个变量，作出了以下假设：社会比较可以影响女性着装压力，身体意象在其中起中介作用。社会比较程度越高，则身体意象越低，女性着装压力越高。
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user: 2. 方法 2.1. 被试 采用方便抽样法选取华南师范大学、广东外语外贸大学、华南农业大学、暨南大学4所高校，共抽取450名在校女大学生进行问卷调查，回收整理后得有效问卷393份(纸质版291份，网络版102份)，有效回收率为87.6%。其中广东外语外贸大学102人，华南农业大学90人，华南师范大学108人，暨南大学93人。被试的年龄在17~27岁之间(M = 14.23; SD = 1.27)。总体的体重指数(BMI)为13.7~30.1 kg/m 2 (x = 19.5， s = 2.1)。 2.2. 工具 2.2.1. 身体社会比较问卷 (Physical Appearance Comparison Scale， PACS) 采用陈红(2007)修订的身体社会比较问卷(中文版)和Thompson (1998)编制的身体比较量表中的5个题目。身体社会比较问卷被用于评估与身体外貌关的社会比较特质，共5个题项，采用5点计分，如“在晚会或其它社交场合，我会把自己的身体外貌和他人的作比较”，1代表“从不”，5代表“总是”，分数越高，代表社会比较越频繁。另外，采用Thompson等(1999)身体比较量表中的5个题目，如“当和其他人在一起时，我会将自己的体重和他人的体重相比较”，也采用5点计分，1代表“从不”，5代表“总是”，分数越高，代表身体比较越频繁。测量社会比较的量表共为10个题项。总量表的Cronbach’s α为0.862。 2.2.2. 简版负面身体意象量表 采用刘达青(2009)修订的简版负面身体意象量表，包括整体的身体不满意因子和三个主要的特殊因子胖、容貌、矮。问卷为五等级自评量表。共27个题项，采用5点计分，如“我为自己的身体感到自豪”，1代表“从不”，5代表“总是”，分数越高，代表身体意象越好，对自己的身体越满意。总量表的Cronbach’s α为0.873。 2.2.3. 女性着装压力调查问卷 采用易越(2013)编制的女性着装压力调查问卷，包括社会压力和审美压力两个维度，其中审美压力包括衣着美感、他人评价和表达自我三个因子；社会压力包括选择困难、潮流时尚、经济负担三个因子。问卷为五等级自评量表。共20个题项，采用5点计分，要求被访者按照每项题目与自身情况的符合程度打分，1代表“非常不符合”，5代表“非常符合”，所有问题均为正向评分，分值越高代表着装压力越大。总量表的Cronbach’s α 为0.833。此量表可用于女性自我探索着装压力的压力源、以及不同压力源的影响强弱，从而寻求解决之道，也为其他机构、学者相关的相关研究当做参考。 2.3. 程序及数据处理 采用统一的问卷和指导语进行线上和线下测试。指导语强调作答真实性以及个人信息保密性。使用SPSS 22.0进行描述统计，相关分析，回归分析。
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user: 4. 讨论 4.1. 女大学生BMI值、社会比较、身体意象、着装压力现状 女大学生BMI值仅有3.3%为偏胖型。总体来看女大学生肥胖的人很少，大多属于正常或偏瘦型的人。不同于现在社会肥胖率增加的现象，本研究结果出现的原因可能由于样本选取均为大学生，现在的女大学生对自己体型的管理更加重视，肥胖的现象较少。 女大学生社会比较平均分为2.87分，得分情况与陈红(2010)的研究一致，可见女大学生存在社会比较的心理，攀比现象泛滥的情况不仅存在于金钱方面，更体现在外貌方面，在社会审美趋向一致的今天，女大学生们会将自己和明星或者身边的同学进行比较。这种社会比较问题形势比较严峻，由此引发了整容现象频繁，大眼睛、高鼻梁、锥子脸的网红成为了女生们追求的外表，但是过度的整容以及由于整容行业鱼龙混杂导致整容失败的案例频繁发生，这应该得到社会的重视。 女大学生的身体意象总体正常，但进一步发现，问卷中身体不满意维度(3.35)、容貌维度(2.75)和矮维度(3.03)平均得分均高于中间数，而胖维度(2.46)略低，可见女大学生在对自己身体不满意，容貌和矮方面均有较低的评价，但在胖维度的评价上，相对来说较高，也就是更满意。这与前人研究结果不同，例如有87% BMI正常乃至偏轻的女大学生认为自己太重(王洪琴，2003)；还有98.27%尝试过或正在进行减肥的女学生正常乃至偏轻(范存欣等，2002)。本研究结果可能是由于女大学生对自己身体、容貌和身高上均不够满意，所以经过这些题目的对比，在胖维度的评分则较为宽容。女大学生对身体意象各维度的不满意情况值得我们关注，对身体的不满意容易导致自卑，进而对身心健康产生严重后果，因此社会和学校应该给大学生们灌输正确的身体意向评价树立身体自信，展现出新时代女性独特的美。 女大学生着装压力平均分为3.27分，由此可说明女大学生确实感受到了着装压力。同时，审美压力大于社会压力，可见人们更加关注穿衣打扮中内在、精神的层面。此结果与易越(2013)的研究结果一致，因为被试均为大学生，还未步入社会，所以感受到的社会压力偏低。 同时，偏瘦、正常和偏胖三组女生着装压力差异不显著，但社会比较量表评分从偏瘦组到偏胖组到正常组逐渐增高，正常组是社会比较最严重的群体，这可以解释生活中一些并不胖的人反而减肥的意愿要更高。身体意象量表评分从偏瘦组到偏胖组逐渐增高，也就是说越胖的人对自己的身体意象评价越不满意。 Table 7 Mediating effect of body image on social comparison and Dressing Pressur 步骤 自变量 因变量 β t R 2 F 第一步 社会比较 着装压力 0.455 10.94 0.205 101.89 *** 第二步 社会比较 身体意象 0.537 12.58 0.287 158.33 *** 第三步 社会比较 着装压力 0.340 6.47 0.235 16.55 *** 身体意象 0.213 4.07 表7. 身体意象在社会比较和着装压力中的中介效应检验 图1. 身体意象在社会比较和着装压力中的中介效应模型图 4.2. 身体意象在社会比较影响着装压力之间的中介作用 使用逐步回归的方法可以看出，身体意象在社会比较对着装压力之间存在中介作用。这表明身体意象是影响女性着装压力的最关键因素，这与前人研究也很相似，社会比较对身体意向具有影响，媒体中有关女孩身体信息比男生多(Gardner， 1997)，而一旦将这些媒体中理想身体形象内化，并相信瘦身与身体吸引力、社会成功和被接受有关(唐锐等，2006)，女性就很有可能感受到身体不满，出现饮食障碍行为(Polivy & Herman， 2002)。同时，前人的研究也表明身体意象对着装压力有影响，负面身体自我会影响人们对着装的态度：是通过服装或是展示娇好的、理想的身体，或是借机掩盖有缺陷的部位(齐志家&古怡，2003)，着装动机由此便分成了自我验证动机——为了更符合真实的自我而选择服装，以及自我增强动机——为了让自己看起来更好而选择服装(王丽，2006)。最后，社会比较会增加女性的着装压力，有研究表明，女性会为穿上理想的服装而减肥，因为流行服饰的尺码意味着时代的标准体型(韩薇，2002)。所以本文结果与前人研究一脉相承，并证实三因素间存在中介效应。 4.3. 研究意义与不足 本研究针对当前明星效应以及攀比现象严重的背景下的女大学生着装压力感知的问题，运用社会学中的问卷法，探讨社会比较、女性着装压力、身体意象三个变量之间的关系。具有重大意义：第一，可以了解到女大学生通过社会比较是在哪些方面感受到着装压力，如：个人理想化形象、负面的身体自我、追赶时髦担心被社会遗弃等。同时探究着装压力的心理原因，从而提出建议，去帮助女大学生合理地对自己有自我期待，减少敏感情绪化以及找到合理有效的应对策略。第二，可以了解到现在女大学生通过社会比较对于身体意象的情况。了解到其心理原因，从而帮助女大学生树立正确健康的身体观、价值观。避免负面的身体意象而引起的低自尊、抑郁、进食障碍等心理问题。 同时，本研究还存在一些不足。首先，在研究设计上，本研究对相关变量的考察尽管有理论依据，但仍是基于横断研究，未来还需要纵向研究这类具有因果推断力的研究设计来进一步考察。其次，社会比较还具有个体差异性，这会影响到个体进行社会比较的频率和方向(郭淑斌，黄希庭，2010)，未来的研究应将个体社会比较的个体差异纳入研究中。最后，样本范围有待扩大。本文只关注了女大学生，其年龄和身份都有较大的限制。以后的研究可以将被试群体扩大。
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user: 5. 结论 本研究发现女大学生社会比较、身体意象、着装压力三者之间有显著的相关关系，并且身体意象在社会比较影响着装压力之间有中介作用。本研究结果有利于了解社会比较对青少年身体意象的影响以及女大学生的着装压力情况，并对端正大学生身体意象以及减缓女性着装压力具有重大意义。
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user: 摘 要 本文首先简要介绍了有源光纤的概念和原理，回顾了不同稀土掺杂有源光纤的近几年发展情况，然后简单介绍了有源光纤的设计与制造技术，并讨论了各类型有源光纤的特点和最近的发展，重点介绍了有源光纤在光纤激光器和传感器领域的应用，特别是我们所研发的掺杂光纤和光纤激光器，通过制造工艺优化可明显提高光纤质量和激光性能，最后阐述了现阶段有源光纤的缺点，对有源光纤的进一步发展和研究进行了展望。 关键词 :稀土掺杂有源光纤，光子晶体光纤，大模场光纤，高功率光纤激光器，有源光纤传感器 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 光纤是光导纤维的简称，由纤芯和包层组成，因其体积小、重量轻、抗电磁干扰、光束质量好、耐高温及成本低等众多优点，在通信、医学、艺术、探测、激光器和传感等领域有着重要的应用 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。最初，光纤主要是用来导光，纤芯中没有掺杂稀土元素，被称为无源光纤。随着研究的深入和需求的提高，开始在纤芯中掺杂稀土元素等激活离子，并通过泵浦使光纤发光，使无源光纤被“激活”，成为掺杂有源光纤。一般在有源光纤中掺入一种或多种稀土元素，如钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)、铥(Tm)、钬(Ho)、镝(Dy)、镨(Pr)等，利用其产生新的光波或放大光信号。表1给出了上述几种常见的稀土元素对应的激光输出波段。可以看到，每个稀土元素的发射谱有多根谱线，甚至构成连续谱，多个稀土元素发射从可见光到中红外。 Table 1 Laser wavelengths of different rare earth doped fiber 掺杂元素 基质玻璃 激光波长 钕 石英玻璃 石英玻璃 910~925 nm [ 7 ] 1060 nm [ 8 ] ， 1064 nm [ 9 ] 1400~1450 nm [ 10 ] 镱 磷酸盐玻璃 磷硅酸盐玻璃 铝磷硅酸盐玻璃 石英玻璃 990 nm [ 11 ] 1018 nm [ 12 ] 1064 nm [ 13 ] 1080 nm [ 14 ] 铒 石英玻璃 1550 nm [ 15 ] 铥 石英玻璃 石英玻璃 1930 nm [ 16 ] ~2 μm [ 17 ] 钬 ZBLAN玻璃 石英玻璃 1200 nm [ 18 ] ~2 μm [ 19 ] [ 20 ] 镝 硫系玻璃 Ge-As-S玻璃 ~1.3 μm [ 21 ] ~3 μm [ 22 ] 镨 ZBLAN 玻璃 氟铝酸盐玻璃 氟铝酸盐玻璃 GeAsGaSe玻璃 492 nm [ 23 ] 522 nm [ 24 ] 638 nm [ 25 ] 3.5~5.5 μm [ 26 ] 表1. 各稀土元素掺杂光纤的激光波长 众所周知，有源光纤作为增益介质，是光纤激光器/放大器中不可或缺的一部分，使光纤激光器在可见光、近红外到中红外波段中都实现了一系列的激光输出，并且有源光纤在窄线宽、单频、连续或者脉冲激光器中的作用显得尤为突出。近些年，为了进一步提高激光器的输出功率、输出激光的品质和扩展光纤激光器的应用，在纤芯中掺杂更高浓度的稀土元素和设计有源光纤的新型结构成为解决问题的关键，并随之也出现了一些多边形、D型、单模、大模场、光子晶体和高浓度掺杂等有源光纤。另外，光纤传感器兴起已有40多年 [ 6 ] ，因具有高灵敏、低成本和小型化等优点备受关注，且很多光纤传感器都以无源光纤为基础，为了使得光纤传感技术进一步提升，发现在一些传感器中使用有源光纤代替无源光纤更有优势。
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user: 2. 多种有源光纤的最新进展 根据有源光纤中所掺稀土元素的种类，可将有源光纤细分为掺钕光纤、掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤、掺钬光纤、铒镱共掺光纤和铥钬共掺光纤等掺杂光纤。我们知道每种稀土元素的能级是固定的，但是在不同基质材料中的电场环境不同，能级分裂不一样，所以导致光谱输出会有所区别。而且基质材料的结构、吸收系数、导热系数和折射率等参数不同，不仅会限制激活离子的掺杂浓度，也会影响各波长光的传输特性，特别是光纤的不同结构，都会使光纤的性能不同。下面就几种稀土掺杂光纤的发展进行讨论。 钕元素被研究的较早，也相对成熟，而掺钕光纤的研究也比较多 [ 7 ] 。利用掺钕石英光纤激光器已在许多波长处实现了激光输出，如910~925 nm的激光输出 [ 7 ] 、1064 nm附近的激光输出 [ 9 ] 以及900 nm以下的激光输出 [ 27 ] 。此外，磷酸盐玻璃可以掺杂较高浓度的稀土离子，一些不同类型的掺钕磷酸盐光纤(如传统光纤和光子晶体光纤)已被制备出来，并在1056 nm处实现了激光输出 [ 28 ] [ 29 ] 。图1(a)展示了掺钕的磷酸盐微结构光纤 [ 29 ] 。图1(a)展示了掺钕的磷酸盐微结构光纤。相比石英玻璃，硅酸盐玻璃具有较好的化学稳定性和机械性能，可以掺杂较多的稀土离子，所以掺钕的硅酸盐玻璃光纤常被使用。2018年，Wang等在硅酸盐玻璃中掺钕元素，制备了芯40 μm单模的多通道光纤，并获得了斜效率为54%、最大功率8.4 W的激光输出 [ 30 ] 。 在众多稀土元素中，镱离子(Yb 3+ )具有两个能级态、不存在激发态吸收、转换效率高、荧光寿命长、吸收带较宽和不易出现浓度猝灭等诸多优点而受人们的青睐。已用掺镱的石英光纤实现了高功率激光的输出，例如Liao等利用自制的单根20/400掺镱的石英光纤，在1080 nm处实现了500 W的连续激光输出，斜效率为76.4%，接近理论极限值 [ 14 ] 。近年，在传统石英光纤的基础上进行改良，发展了一种基座设计的掺镱铝硅酸盐光纤，使该光纤具备低光子暗化效应、高信噪比和高的效率 [ 31 ] 。但针对市面上石英 图1. 几种有源光纤的横截面：(a) 掺钕的磷酸盐微结构光纤，(b) 掺钬的碲钨酸盐光纤 光纤的缺陷，一些掺镱特种光纤也被相继开发：如一种掺镱的磷酸盐纤芯的全固态光子晶体光纤，镱的掺杂量达到了16 wt% [ 11 ] ；一种掺镱的磷酸盐纤芯和硅酸盐包层的双包层混合光纤 [ 32 ] ；一种无光子暗化效应的掺镱马鞍形光纤 [ 33 ] 。 提及掺铒光纤，首先想到的是掺铒光纤放大器(EDFA)，打破了光纤通信距离受光纤损耗的限制，近几十年，掺铒光纤也不局限于传统的石英材料作为基质，许多新的基质材料和新型的掺铒光纤不断涌现：Li等设计和制造了一种周围具有六个光敏子芯的掺铒石英光纤，克服了MCVD和溶解掺杂技术中的锗和铒元素不能同时高掺的困难 [ 34 ] ；Kuhn等报道了40 μm的芯径和<0.04的NA的大模场掺铒光子晶体光纤，在1556 nm处实现了超过70 W的单频输出功率 [ 35 ] ；大芯径和大的有效截面积的掺铒光纤的制备也常见报道 [ 36 ] [ 37 ] ；在掺铒光纤中，常常把镱和铒共掺进基质中，使镱起到敏化剂的作用，来增大铒泵浦吸收和铒的受激发射 [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] 。 多用掺铥光纤获得1.6~2 μm的激光，特别是2 μm附近的激光位于人眼安全的波段，因此具有广泛的应用前景，目前以已商业化的石英基质的掺铥光纤的研究居多，但掺铥的氟化物光纤 [ 42 ] 、硅酸盐光纤 [ 43 ] 、锗酸盐光纤 [ 44 ] 、碲酸盐光纤 [ 45 ] 、碲钨酸盐光纤 [ 46 ] 和光子晶体光纤 [ 47 ] 等也都被报道。在掺铥的光纤中，也常把镱掺进去作为敏化剂，来获得更高的增益 [ 48 ] 。近年掺铥的光纤发展也较迅速，在2015年，掺铥的硅酸盐光纤在1945 nm处已获得了5.8 dB/cm的高增益 [ 49 ] ；2016年，掺铥的BGG玻璃单模光纤，铥的掺杂浓度高达7.6 × 1020/cm 3 [ 50 ] 。 掺钬、镝和镨等元素的有源光纤的发射波段有些在红外区，而红外透过率低的石英基质不能再满足传输要求，所以一般选择具有红外传输性能好的硫系玻璃或者氟化物玻璃等作为基质制作光纤，由于这两种玻璃都较难制备，增加了制备掺杂上述元素光纤的难度。早在2003年就有关于在石英光纤中共掺镱和钬的报道 [ 19 ] 。后来铥和钬共掺的石英光纤也被报道 [ 51 ] 。近年，掺钬的铝锗硅玻璃光纤也被制作出来，并在890 nm、653 nm、551 nm和1726 nm处观察到了强烈的吸收峰 [ 52 ] 。最近，又第一次在掺钬的碲钨酸盐光纤上获得了2 μm的激光输出，光纤截面如图1(b) [ 53 ] 。2008年，Park等报道了掺镝的Ge-As-S玻璃光纤，并实现了2.96 μm的激光输出 [ 22 ] 。后来，Tsang和El-Taher又报道了掺镝的ZBLAN玻璃光纤，并用1088 nm的激光泵浦，得到了3 μm的激光输出 [ 54 ] 。掺镨的光纤在上世纪九十年代就有报道，并得到了蓝光的输出 [ 23 ] [ 55 ] 。近来，利用制作掺镨的防水氟铝酸盐玻璃光纤 [ 24 ] [ 25 ] 和GeAsGaSe玻璃光纤 [ 26 ] 分别在638 nm、522 nm和3.5~5.5 μm波段处实现了激光输出。
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user: 3. 有源光纤设计与制造技术 有源光纤的制备工艺基本与无源光纤的一样，只是多了掺杂稀土元素这一过程。目前最为成熟的制备工艺有：改进的化学汽相沉积法(Modified Chemical Vapour Deposition) [ 56 ] ；等离子化学汽相沉积法(Plasma Chemical Vapour Deposition) [ 57 ] ；管外汽相沉积法(Outside Vapour Deposition)；汽相轴向沉积法(Vapour Phase Axial Deposition) [ 58 ] 。四种气相沉积法的工作原理基本一样：将液态SiCl 4 和起掺杂作用的液态卤化物，在一定条件下进行化学反应而生成掺杂的高纯石英玻璃。只是上述四种气相沉积法的热源、反应机理、沉积位置和生长方向不同。气相沉积法选用的原料纯度极高，气相沉积工艺中选用高纯度的氧气作为载气，将汽化后的卤化物气体带入反应区，从而可进一步提纯反应物的纯度，达到严格控制过渡金属离子和羟基的目的，并且可生产出高质量的光纤，生产速度也较快，所以目前商业化的光纤一般都使用气相沉积法生产。其实气相技术也有不足之处，如原料昂贵，工艺复杂，设备资源投资大，玻璃组成范围窄，掺杂浓度低，折射率调节范围小等。为克服这些缺陷，一些非气相沉积的光纤制备工艺被开发出来，并且因所需的设备成本低被广泛运用于科研当中。由于原料纯度和制作环境等因素的限制，非气相沉积工艺制作的光纤一般损耗较大，且不易在工业上实现大规模生产。常用的非气相沉积工艺有：熔融法(DM)；溶胶–凝胶法(SOL-GEL)；机械挤压成型法(MSP)；界面凝胶法(BSG)；玻璃分相法(PSG)和气相沉积–溶液法(MCVD-Solution Method)。 熔融法是将多种试剂粉末和稀土元素粉末混合，高温融化，冷却制得玻璃，然后加工成玻璃棒，拉制成光纤。该方法较常见，使用也比较广泛，稀土离子的掺杂浓度较高。 溶胶–凝胶法 [ 59 ] 是将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中，形成均匀溶液，然后加入其它组分材料，在一定温度下发生水解、缩聚反应形成凝胶，最后经干燥、热处理、烧结制成光纤预制棒，最后通过管棒法拉制成光纤。该法掺杂稀土元素均匀，反应温度低。 气相沉积–溶液法 [ 60 ] [ 61 ] 是先用MCVD法制做出石英棒，然后放入含有稀土离子的溶液中浸泡，再进行烧结处理。图2是一种气相沉积原地溶液掺杂法的工艺步骤 [ 60 ] ：首先，如传统的MCVD法一样，先在高纯石英管内沉积无掺杂的包层，然后降低温度沉积疏松芯层，保证芯层具有良好的多孔性；接着，无需取下石英管浸泡在掺杂溶液中，而是在高纯石英管的一端放置一个小直径的玻璃管，小玻璃管的一端通疏松芯层，另一端连接泵和稀土掺杂溶液，通过泵将掺杂溶液输送到疏松芯层内，一旦疏松芯层被整个浸泡，立即撤回传输玻璃管，并向石英管内填充惰性气流，整个过程中保持石英管旋转；完成干燥后，烧结掺杂的疏松芯层为玻璃层，烧缩石英管、包层和芯层，即得到实心预制棒。这种方法制作的光纤损耗小，稀土离子的掺杂浓度比传统MCVD法的高，而且可以通过多次浸泡进一步提高掺杂浓度，掺杂均匀性、灵活性较好，且可掺杂含稀土元素的纳米颗粒，使光纤具有较突出的光谱性质，因而在实验和商用稀土掺杂光纤的制作上得到广泛应用。 在用以上几种方法制作预制棒后，预制棒表面可能会留下裂纹或者杂质离子，所以一般采用Etoh、Meoh、丙酮、MEK等有机溶剂或酸清洗预制棒表面，或者使用火焰抛光预制棒，或将以上几种方法结合使用。 不同的制造技术对光纤的质量有很大影响，而且其中的制作工艺优化和光纤设计也很关键，如图3(a)所示是本实验室利用堆积法制作的掺铒光子晶体光纤的端面，从图中可看到包层空气孔的排列位置不整齐，空气孔大小不一且不圆，与设计不符，这都会影响到光纤的性能。经过对光纤重新设计和对制作工艺的优化，再次制作的掺铒光子晶体光纤得到很大的改善，性能也得到了很大的提升，其端面如图3(b)，从图中可看出包层空气孔排列整齐，气孔呈圆形且大小均一，与设计相符。 图2. 气相沉积原地溶液掺杂法
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user: 4. 各类型有源光纤简介 如果按照光纤的模式、芯径和模场面积等参数来分类，有源光纤可分为多模有源光纤、单模有源光纤、大芯径大模场有源光纤和少模有源光纤。每类有源光纤都有一定的优点和不足，下面讨论各类型有源光纤的特点。 有源多模光纤一般芯径较大，相比普通掺杂单模光纤具有较高的耦合效率，可掺杂较多的稀土元素 [ 62 ] ，掺杂的种类也很多，易于制作，容易实现大功率高能量的激光输出 [ 63 ] ，受到人们的青睐。多模光纤早已商业化，多家公司可以生产，如美国的Nufern、nLIGHT、加拿大的Coractive和中国的长飞和烽火等。 由于多模光纤的模式较多，光斑质量不高但利用单模有源光纤产生的激光，具有较好的光斑质量，且无模式色散，在激光器光源领域具有重要的应用 [ 64 ] [ 65 ] 。早在1986年，Poole等人就研制出第一根单模掺铒石英光纤，并利用该光纤制作了第一台掺铒光纤激光器 [ 56 ] 。近年来，利用稀土掺杂的单模光纤已实现了较高功率激光输出： Wang等利用掺镱的光纤实现了功率为2.04 kW的高功率近单模激光输出 [ 66 ] ；Beier等从掺镱的光纤放大器中获得了功率为4.3 kW的单模激光输出 [ 67 ] 。 近数十年来，随着注入功率和掺杂浓度的不断提高，有源光纤的非线性效应（受激拉曼散射、受激布里渊散射、自相位调制等）成为了进一步提高功率的最大障碍，而解决这一问题的有效方法是制备大模场光纤。很快大模场光纤就被开发出来，nLIGHT公司研发了芯径10~30 μm的掺镱大模场光纤，NUFERN公司研发了芯径10~40 μm的掺镱、铒、铥和钬等的大模场光纤。一些研究机构采用特殊结构和材料的大模场有源光纤进行激光器的研究，获得了较高的能量脉冲和值功率。2010年，Paul等报道了芯径为30~35 μm掺镱的D形和五边形大芯径光纤 [ 61 ] ，图4为这两种光纤的端面示意图 [ 61 ] 。Shi等利用34 cm长高掺镱的大模场磷酸盐光纤，实现了重复率500 kHz、脉冲能量21.2 μJ、峰值功率0.96 MW的脉冲激光 [ 68 ] 。另外，也有学者利用光子晶体光纤的奇异特性，制备了大模场光子晶体光纤，获得较大的模场面积：2005年，Glas等设计了掺钕的大芯单环五孔的微结构光纤，该光纤单横模的模场面积超过了200 μm 2 [ 69 ] 。 图5(a)是本实验室利用堆积法制作的掺镱双包层大模场光子晶体光纤，该光纤的纤芯径为14.12 μm，内包层空气孔直径d = 4.51 μm，Λ = 6.77 μm。通过CCD成像可得到光纤远场和近场的模场分布图。如图5(b)所示是用CCD观察了光在光纤传输时的光纤端面图，从图中我们可以看出光纤的结构很清晰的显现出来，说明实验中光纤和光学系统耦合的很好，大部分光被束缚在纤芯和包层中。对该光纤进行通光测试，用光谱仪记录200~1100 nm波长的透射光强，如图6所示为不同波长下光纤出射端面的光强分布。从图中可看出大约在700 nm处的光强最大，在<400 nm和>1100 nm处光强接近0，即表示该光纤使用范围是400~1100 nm，在700 nm附近有较高的透过率。 虽然稀土掺杂的大模场光纤解决了高功率带来的问题，但是随着芯径的增大，光纤输出模式也随之增多，导致输出的光束质量严重恶化，不再适用一些要求较高的精密加工等用途，所以单模大模场有源光纤引起了人们的极大关注。传统阶跃型单模光纤的传输条件如下： V = 2 π a λ n 0 2 − n 1 2 = 2 π a λ NA < 2.4048 (1) 其中V为归一化截止频率，a为光纤芯径，NA为数值孔径。根据(1)式我们知道，要想实现单模传输，a与NA成反比关系。大模场光纤要求大的芯径，那就必然要压缩NA，但由于气相沉积制备工艺的限制，商业化的石英单模有源光纤的NA一般大于0.06，致使芯径无法增大(一般为6~10 μm)。较小的芯径导致光纤耦合效率低和非线性效应严重，所以单模大芯径有源光纤的研究十分迫切。目前，单模大模场光纤 图3. 掺铒光子晶体光纤横截面的扫描电镜图片：(a) 优化前，(b) 优化后 图4. D形和五边形光纤的端面示意图 图5. 镱掺杂的双包层大模面积光子晶体光纤端面图 图6. 200~1100 nm波段光纤发射谱 主要有传统结构单模光纤、布拉格光纤和光子晶体光纤。早在1997年，英国的南安普顿大学就报道了模场面积为310 μm 2 的掺铒单模光纤，数值孔径接近0.06 [ 70 ] 。2016年，Peng等设计了掺镱的铝磷硅单模大模场光纤，该光纤拥有超低的数值孔径0.036，基模的模场面积为550 μm 2 [ 71 ] 。而布拉格光纤目前仍处于理论优化和仿真研究阶段，商业化的有源布拉格光纤还很少。北京交通大学报道了一种高浓度掺铒的非均匀Bragg结构光纤 [ 72 ] 。Yehouessi等报道了一种芯径超过100 μm的布拉格光纤，在1035 nm处有效模场面积达到了3700 μm 2 [ 73 ] 。由于单模大模场光子晶体光纤的模场面积可达到几千平方微米 [ 74 ] ，比传统单模大模场光纤更具优势，而光子晶体光纤的制备工艺相对成熟，所以单模大模场光纤的研究则转向了光子晶体光纤，同时发展了一些40 μm以上的大芯径单模光子晶体光纤，实现了较高的斜效率和转换效率。2015年，Li等制作了一种45 μm芯径单模掺钕的硅酸盐玻璃全固态光子晶体光纤，并获得了单模激光输出 [ 75 ] 。2016年，Wang等用镱-铝-磷共掺的石英玻璃作为纤芯，拉制了芯径50 μm的光子晶体光纤，由于泵浦功率的限制，最大输出功率为46 W，斜效率为61% [ 59 ] 。 过去的20多年里，我国光通信技术发展迅速，通信信道的容量接近香农极限，被寄予厚望的空分复用技术相匹配的传输介质——多芯光纤和少模光纤(few-mode fiber， FMF)备受瞩目，其中FMF与现有的单模光纤使用方式基本兼容，所以FMF有可能为光通信带来跨越式的发展。FMF是一种纤芯面积足够大、足以利用几个独立的空间模式传输并行数据的光纤。理想情况下，FMF的容量与模式的数量成正比，然而，为了延长传输距离，需要使用有源FMF制作放大器，来增强衰减的信号。2011年，Bai等人首次对掺铒FMF放大器进行研究，测试了不同抽运模式下LP 01 、LP 11 两模式的增益均衡情况 [ 76 ] ，后来他们将此双模掺铒FMF放大器成功应用于50 km的传输系统，实现了26.4 Tb/s的传输实验 [ 77 ] ；2013年，Jung等人制作了环形掺铒FMF，验证了该光纤可实现22 dB双模增益 [ 78 ] 。
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user: 5. 有源光纤的应用 利用有源光纤作为增益介质来制作光纤激光器具有较大的优势，例如光束质量好、能量转换效率高、重量轻、免维护、可风冷、结构紧凑及成本低等。光纤激光器应用于激光加工系统，具有加工精度高、加工速度快、使用寿命长和柔性好等优点，因此稀土掺杂光纤激光器已经在许多方面取代了传统的气体和固体激光器。而作为光纤激光器增益介质的有源光纤，对激光器的特性具有决定性的作用。 单频光纤激光器：2003年，NP Photonics公司的Spiegelberg等人利用2 cm长的高浓度Er 3+ /Yb 3+ 共掺磷酸盐光纤作为增益介质，搭建了波长为1550 nm的DBR型单频激光器，首次实现了超过100 mW的功率输出，有源光纤的增益系数高达5 dB/cm [ 79 ] ；2010年，华南理工大学杨忠民课题组将Er 3+ /Yb 3+ 共掺磷酸盐光纤的增益系数提高到了5.2 dB/cm，并依此实现了超过300 mW的DBR型单频光纤激光器 [ 80 ] ；之后该课题组又相继报道了基于高掺Yb 3+ 磷酸盐光纤(增益系数为5.7 dB/cm)和高掺Tm 3+ 锗酸盐光纤(增益系数为2.3 dB/cm)的短腔型百毫瓦级单频光纤激光器 [ 81 ] [ 82 ] 。 高功率激光器：2010年，IPG公司利用镱离子的优势，制作了10 kW的高功率单模掺镱光纤激光器，在当时是功率最高的；2012年，Xiao等人利用高质量的掺镱有源光纤作为增益介质，设计了波长为1080 nm的高功率全光纤单模激光器，实现了1 kW的连续输出，斜效率为71% [ 83 ] ；中国工程物理研究院激光聚变研究中心的研究人员经过三年科研攻关，于2016年，成功研制出纤芯30 μm/包层900 μm的掺镱铝磷硅(Yb-APS)三元体系有源光纤，实现了6.03 kW的高功率输出，并且在5 kW功率水平可长期稳定工作 [ 84 ] 。 脉冲激光器：2006年，Chong等人演示了全正常色散的掺镱光纤锁模激光器，实现了脉冲能量为3 μJ的170 fs短脉冲激光 [ 85 ] ；Antipov等为了克服掺铒的氟化物光纤产生的2.8 μm的激光容易被水吸收的问题，利用掺钬光纤作为增益介质，在近2.9 μm处演示了超快锁模飞秒激光，脉冲宽度为180 fs，峰值功率高达37 kW [ 86 ] 。 高能量激光器：Wan等人利用掺铥的有源光纤作为增益介质，设计了高能量飞秒光纤激光器，并获得了36.7 μJ、2.5 MHz、910 fs的脉冲 [ 87 ] ；之后他们在2015年又报道了3 μm中红外高能量超快ZBLAN光纤激光器，并利用掺铒的ZBLAN光纤制作了放大器，实现了脉冲能量为12.4 μJ、重复频率为100 kHz、103 fs的脉冲 [ 88 ] 。 近年还发现，利用有源光纤制作传感器，可扩大应用范围、减少系统的复杂性、缩小传感器的体积和提高精度，特别是在一些极端条件下，有源光纤传感器起到了很好的补充作用。2002年，Lai等人报道了利用铒镱共掺的有源光纤和光纤光栅制作的传感器，可同时测量温度和张力，使用有源光纤可很好地满足温度响应率高和传感器尺寸小的要求 [ 89 ] 。2014年，Kevin等人在高掺铒光纤上刻写再生型光纤Bragg光栅，利用该高掺杂光纤光栅来测量不同温度下N 2 的流速，并利用掺铒光纤放大器作为泵浦源和信号源。实验结果表明，该传感器可以在800℃下测量0.066~0.66 m/s低流速氮气的流量 [ 90 ] 。暨南大学报道了有源光纤氢传感器，利用铒镱共掺的有源光纤加热镀在表面的金属薄膜，使金属薄膜的温度达到常温，来提升其吸氢活性，在低温条件下实现氢气浓度的测量 [ 91 ] 。2017年，Liu等人设计了一种新颖的少模–单模–少模结构的掺铒光纤环形腔激光传感器，该传感器可实现高分辨率和高精度的折射率测量 [ 92 ] 。
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user: 6. 展望 目前，无论是普通的有源光纤还是光子晶体有源光纤，主要使用石英为基底材料。虽然利用气相沉积工艺制作的稀土掺杂的石英光纤的损耗很低，且机械、力学和化学性能都比较好，成本也低，但是由于制备工艺和石英本身的限制，导致稀土掺杂浓度不高，光谱透过范围有限，最终也限制了使用范围。另外，利用稀土掺杂的有源光纤制作的激光器种类很多，而且也获得了较高的输出功率、较好的光斑质量和多种波长的激光输出，但目前高功率激光的稳定性仍需提高，而且像紫外激光、红外激光、白激光等激光器的性能都有一定的欠缺，这与有源光纤的质量、损耗、耦合效率、稀土掺杂浓度、基质材料和制作工艺等因素有关。所以，继续探索新的制备工艺及新的基质材料来制备更低损耗、无光子暗化效应、高浓度掺杂、新型结构的高质量有源光纤十分必要。
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user: 摘 要 采用不同加热温度和时间对花生油进行处理，气相色谱–质谱法(GC-MS)测试其三种重要植物甾醇(β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇)含量变化。结果表明：在加热温度较低时(100℃)，植物甾醇相对稳定，含量下降趋势缓慢，而在较高温度(220℃)条件下植物甾醇含量显著降低。长时间高温加热对花生油中植物甾醇含量有显著影响，其含量可以作为餐饮废油判定的参考指标。 关键词 :植物甾醇，花生油，氧化机理，气相色谱–质谱 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 食用植物油是人们日常生活必不可少的烹饪材料，也是人类膳食中脂肪的主要来源 [ 1 ] 。植物甾醇和维生素E为食用植物油的重要营养成分，其中植物甾醇是一类以环戊烷全氢菲为骨架的天然醇类化合物，主要包括β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇等四种无甲基甾醇。现代药理学研究证明， 植物甾醇具有降低血液中胆固醇浓度 [ 2 ] [ 3 ]、抗癌 [ 4 ]、抗氧化作用 [ 5 ] [ 6 ] 以及类激素功能 [ 7 ]、抗炎和退热等作用。 近年来，食用油的安全受到来自“地沟油”、掺假油等劣质餐饮废油的威胁，针对中餐食用油主要以高温加热为主的使用习惯，这些油脂经过多次使用且经“脱色、精炼”等回收加工过程从而其品质受到影响 [ 8 ] 。天然甾醇在高温环境或光、氧、金属污染物等催化条件下，甾醇易发生氧化反应 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] ，衍生出多种甾醇氧化物(phytosterol oxidation products， POPs)，甾醇氧化物被证明具有和丙烯酰胺、杂环胺、亚硝胺、多环芳烃相类似的致癌、致突变等毒副作用 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ，从而造成了食用安全隐患。 植物油中甾醇的测定方法已有较多报道，常见方法有薄层色谱–分光光度法 [ 17 ]、高效液相色谱法 [ 18 ]、气相色谱法 [ 19 ]、及气相色谱–质谱法 [ 20 ] 等，其中气相色谱–质谱法可以实现对各种植物甾醇的精确定性而得到广泛使用。本研究通过对花生油进行加热处理，采用气相色谱–质谱法(GC-MS)测试其三种重要甾醇(β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇)含量变化，并进行比较和分析，为更全面反映油脂受热过程中品质变化提高参考依据，同时为劣质餐饮废油判定提供新的研究思路。
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user: 2. 实验部分 2.1. 仪器与试剂 2.1.1. 主要仪器 GC 6890气相色谱-MS5973i质谱联用仪：美国安捷伦公司；RE-5220旋转蒸发仪：上海亚荣旋转蒸发仪厂；太古TZC-0502E/F家用榨油机。 2.1.2. 试剂和材料 甲醇、吡啶、氢氧化钾、三氯甲烷：分析纯，广州化学试剂厂，BSTFA/TMCS硅烷化试剂(99%N，O-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺 + 1% 三甲基氯硅烷的混合试剂)：美国Supelco公司。β-谷甾醇，纯度99.1%，成都普菲德生物技术有限公司。 花生油：家用榨油机自己榨取。 2.1.3. 标准物质 准确称取20 mg(精确到0.1 mg)的β-谷甾醇标准品于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容到刻度，该溶液质量浓度为2.0 mg/mL，然后吸取该标准溶液，用甲醇逐级稀释，分别得到β-谷甾醇质量浓度为1.0、0.5、0.1、0.05 mg /mL的系列标准工作液。 2.2. 样品预处理 2.2.1. 样品提取 精确称取0.5 g样品于50 mL烧瓶中，加10 mL ( 50 g /L)氢氧化钾的甲醇溶液，在 80 ℃ 下水浴回流皂化3 h，冷却后用正己烷10 mL萃取不皂化物，重复萃取3次；合并萃取液，用旋转蒸发仪减压蒸干。 2.2.2. 样品衍生 取旋转蒸发仪减压蒸干的样品，放入烘箱，在 85 ℃ 温度下放置 30min，然后加入100 μL BSTFA/TMCS硅烷化试剂(99%N，O-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺 + 1%三甲基氯硅烷)，封盖， 75 ℃ 反应30 min，然后打开进样盖，加入0.5 mL吡啶，待进样。 2.3. 实验条件 2.3.1. 气相色谱条件 色谱柱：DB-5MS( 30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)弹性石英毛细管柱，柱温100℃，以12℃/min程序升温至280℃，保持10 min。进样口温度280℃，载气He，柱流量1.0 mL/min，分流比10:1，进样量1.0 μL。 2.3.2. 质谱条件 EI离子源，电子能量70 eV，电子倍增器电压2000 V，四极杆温度150℃，离子源温度230℃，GC/MS接口温度280℃，质量扫描范围35 u~550 u，标准质谱图库Wiley7n. L和NIST11.L。 2.4. 油样处理 以自己榨取纯正花生油为原料，分别在100℃、140℃、180℃和220℃条件下加热0.5、1、2、4、6、8 h，冷却至室温，测定油样中三种甾醇(β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇)含量。 2.5. 定性和定量分析方法 豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇三种植物甾醇具有极其相似的结构，其结构分别图1。 三种植物甾醇差别主要表现在：1) β-谷甾醇(分子式：C 29 H 50 O)与豆甾醇(分子式：C 29 H 48 O)仅在支链上相差一个双键，结构其他部分完全一致；2) β-谷甾醇(分子式：C 29 H 50 O)与菜油甾醇(分子式：C 28 H 48 O)仅在支链上相差一个CH 2 基团，结构其他部分完全一致；参考GB/T 25223-2010 [ 19 ] 中甾醇总量的测定方 图1. 豆甾醇、β-谷甾醇及菜油甾醇的结构 法中假定所有甾醇的响应因子是相等的，故可使用外标法检测出β-谷甾醇具体含量，再用面积归一化法测定出各植物甾醇的相对含量，然后通过折算，得到出其他各植物甾醇具体含量 [ 20 ] 。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 花生油样品总离子流图 如图2。 3.2. 加热温度和加热时间对植物甾醇含量的影响 在不同温度加热条件下，花生油中3种植物甾醇变化情况如图3~图5所示。 从图2~图5可以看出，在同一加热温度下，植物甾醇含量随加热时间的延长而逐渐降低，当加热时间相同，加热温度越高，植物甾醇含量减少速率越快。在加热温度为100℃时，随加热时间的延长，3种植物甾醇含量下降趋势缓慢，经过8个小时加热，菜油甾醇、豆甾醇和β-谷甾醇含量下降率分别20.2%，19.8%和22.3%，而当加热温度达到220℃时，3种植物甾醇含量下降明显，下降率分别83.6%，82.9%和91.1%。 研究结果分析可知，正常家庭对食用油的高温煎炸过程，由于加热时间相对较短，甾醇发生氧化反应的可能性小，基本不会造成甾醇含量改变。而餐厨废油等在加工生产过程需要经历一些高温精炼环节，由于加热温度高且时间长，除脂质基质发生严重氧化失去营养价值外，甾醇发生裂变并产生有毒的甾醇氧化物的概率也大大提高，容易形成食用安全威胁。 3.3. 植物甾醇热氧化机理 植物甾醇热氧化是一种三线态氧( 3 O ２ )诱发的自由基反应，最后能形成一系列的植物甾醇氧化物。其主要反应机理如下：反应初期植物甾醇的C7或C25失去1个Ｈ原子形成的自由基与 3 O ２ 反应生成过氧自由基，过氧自由基又从其他C7或C25位点上夺取氢形成7α/β-氢过氧化甾醇。7α/β-氢过氧化甾醇不稳定， 图2. 花生样品总离子流图(1. 菜籽甾醇；2. 菜油甾醇；3. 豆甾醇；4. β-谷甾醇) 图3. 不同加热温度、加热时间下菜油甾醇含量 图4. 不同加热温度、加热时间下豆甾醇含量变化情况 图5. 不同加热温度、加热时间下β-谷甾醇含量变化情况 图6. 植物甾醇裂变途径 在加热条件下会分解形成相对稳定的7α/β-羟基甾醇，7α/β-羟基甾醇又会进一步脱氢氧化成7-酮基甾醇。此外，甾醇和过氧化物之间相互作用会产生另一种重要的氧化产物5/6-环氧甾醇，5/6-环氧甾醇在酸性环境下还能进一步加氢转变为3β，5α，6β-三羟基甾醇，其裂变方式见图6。
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user: 4. 结论 本文通过对花生油进行不同温度加热处理，然后利用气相色谱-质谱法测定其甾醇含量变化。实验结果表明：随着加热时间的延长和加热温度的提高，花生油中的甾醇含量不断下降。过长时间的高温加热会影响植物油的品质，可以通过对植物油中甾醇含量的检测推论该植物油是否经过长时间高温处理，为劣质餐饮废油判定提供新的参考方法。
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user: 摘 要 目的：对三种不同益生元的肠道健康作用进行比较。方法：应用“肠道改善表观评价调查表”对30名合格志愿者的肠道状况进行评价，试验共设三个试饮组：第一组天然菊粉P90试饮组、第二组低聚异麦芽糖试饮组、第三组低聚半乳糖与低聚异麦芽糖复配试饮组，三个试饮组试饮均持续14 d。结果：三组益生元均具有不同程度的改善肠道健康的作用，尤其是第二组在排便次数关键性指标上具有显著性差异(P < 0.05)。结论：低聚异麦芽糖对于改善肠道健康效果更佳。 关键词 :益生元，肠道健康，便性 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着社会的进步和人们生活水平的提高，人们对营养保健功能食品的关注越来越高。乳制品以其营养丰富的特点得到人们的青睐 [ 1 ] 。2004年我国益生菌酸奶正式起步，2006年开始在普通酸奶中添加双歧杆菌、嗜酸乳杆菌，经过几年的研究，益生菌酸奶逐渐从概念层次发展到具体的功效体现，此时的菌株来源和菌株活菌数更加受到重视 [ 2 ] 。选择性促进益生菌增殖的益生元广泛应用于食品中，它可促进机体肠道益生菌的增殖，改善肠道健康，维持肠道微生态的平衡，提高肠道蠕动力，促进机体有毒有害物质的排除。因此，益生元搭配乳制品更能满足人们对健康饮食方式的需求 [ 3 ] 。 益生元的种类很多，主要是一些低聚糖类或者功能性低聚糖，大量研究发现，菊粉、低聚果糖、低聚半乳甘露糖等益生元具有促进益生菌增殖、改善机体肠道健康 [ 4 ] 、降血糖 [ 5 ] 、提高机体免疫力 [ 6 ] 及预防肿瘤癌症 [ 7 ] 等作用，其中最重要的仍然是通过调节肠道菌群、维持肠道内环境的稳定和微生态平衡从而改善机体肠道环境及功能的作用，即降低粪便pH值，增加粪便体积和水分，加速肠腔蠕动，减少有毒代谢物，从而达到减轻便秘、润肠通便、排毒解毒的功能 [ 3 ] 。 肠道健康是人体全面健康的基础和保障 [ 8 ] ，肠道不仅是机体与外部环境的屏障，同时也是机体营养物质的入口。当前，随着我国经济快速发展，居民生活节奏加快、负担重、饮食不规律等因素，进而易引起便秘。研究显示，我国成年居民便秘患病率为3.19%~11.6% [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。韩国普通人群患病率为3%~9% [ 14 ] [ 15 ] 。2011年Mugie等 [ 16 ] 对58篇流行病学涉及便秘的文章进行了系统性回顾，成人中便秘的平均患病率为16% (0.7%~79%)。慢性便秘是一种常见的世界性胃肠动力疾病，发病率高及其对人们生活、身心健康的影响，使其成为一个较为重要的公共卫生问题。 添加益生元的发酵酸奶越来越受到消费者的喜爱，风味独特，营养丰富，是一款益生菌和益生元生理功能融为一体的新型产品。有关其调节肠道健康作用的研究越来越多，不同的益生元具有不同的生理功效，在改善肠道健康效果方面各不相同。因此，针对不同益生元改善肠道健康研究，确定不同益生元的实际功效及作用机理具有重要的实践意义。本文采用“肠道改善表观评价方法” [ 17 ] 进行人群试饮试验，对三种不同益生元(天然菊粉P90、低聚异麦芽糖、低聚半乳糖与低聚异麦芽糖复配物)改善肠道健康作用进行了研究，进而为其在产品中的应用奠定理论基础。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 三种益生元分别为天然菊粉P90、低聚异麦芽糖、复配物(低聚半乳糖与低聚异麦芽糖)，均由山东保龄宝生物股份有限公司提供。 2.2. 实验人员及分组 在石家庄君乐宝乳业有限公司招募30名合格志愿者，其中已排除胃肠疾病患者、妊娠或哺乳期妇女、服用抗生素、过敏体质人员及肠道手术等人员，年龄段为24~38岁。试验共分三组，第一组：菊粉试饮组(饮用量0.69 g/d)，第二组：低聚异麦芽糖试饮组(饮用量1.88 g/d)，第三组(复配)：低聚半乳糖(饮用量0.27 g/d)与低聚异麦芽糖900 (0.7 g/d)。志愿者每天上午用温水冲服即可。 2.3. 试饮效果评估 志愿者试饮样品前7 d、试饮期间及试饮样品后7 d每天均要填写便性调查表，分别记录试饮前、试饮期间及试饮后肠道状况。试饮效果评估指标包括排便次数、粪便形状、粪便硬度、粪便量、粪便气味、排便时感觉及排便后感觉等。 2.4. 数据处理 数据分析过程中各指标采用分制来表示。三个试饮组组内比较采用配对T检验，三个试饮组组间比较采用单因素方差分析。