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当期目录

    2021年, 第41卷, 第4期 刊出日期:2021-08-25 上一期   
    目次
    本期目次和封面
    2021 (4):  0-0. 
    摘要 ( 23 )   PDF(19459KB) ( 21 )  
    相关文章 | 计量指标
    重点研发专栏
    单宁/增韧紫胶树脂复合涂膜的制备及其防蚀性能
    李春吟, 李坤, 孙彦琳, 刘义稳, 张弘, 雷福厚
    2021 (4):  1-9.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.001
    摘要 ( 28 )   HTML ( 2 )   PDF(775KB) ( 46 )  

    为改善紫胶(SHL)树脂韧性,采用桐油酸(EA)以Diels-Alder反应与SHL树脂进行加成,制备得到增韧紫胶(TS)树脂,通过凝胶色谱(GPC)、红外光谱(FT-IR)和核磁共振碳谱(13C NMR)对其结构进行解析;向SHL和TS树脂中引入单宁酸(TA),制得SHL-TA和TS-TA复合涂膜,并利用电化学工作站、耐中性盐水和耐中性盐雾测试分析TA、EA对SHL树脂涂膜防蚀性能的影响。研究结果表明:产物TS树脂具有较好韧性,当m(SHL):m(EA)为1.8:1时制备的TS-3涂膜断裂伸长率高达381.81%;此外,EA改性还增加了SHL树脂膜的疏水性,TS-3涂膜的静态水接触角可达95.01°。TA的引入提高了涂膜在金属基材上的附着力,TA以及EA的共同作用增强了SHL树脂涂膜的防蚀性能。最佳的防蚀体系为TS-3-TA涂膜,在3.5%NaCl中浸泡48 h后,涂膜的极化电阻仍有36.3 kΩ,优于其他涂膜。在碱体系中制备的TS-3-TA涂膜的耐中性盐水时间为120 h,耐中性盐雾时间为168 h。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    木质素基膨胀型阻燃剂的制备及其应用
    梁孟珂, 陈静, 戴鹏, 马晓峰, 张猛, 罗振扬
    2021 (4):  10-16.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.002
    摘要 ( 35 )   HTML ( 1 )   PDF(4186KB) ( 49 )  

    以木质素作为膨胀型阻燃剂的基体,通过接枝氮、磷元素成功合成了碳源、酸源、气源三位一体的木质素基膨胀型阻燃剂Lig-T,实现了良好的阻燃性能。通过红外光谱(FT-IR)分析、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)分析证明阻燃剂Lig-T的结构。将木质素基膨胀型阻燃剂按照不同质量分数添加到环氧树脂(EP)中制备Lig-T/EP复合材料,以热重(TG)分析、UL-94垂直燃烧测试、氧指数(LOI)测试和锥形量热(Cone)测试考察复合材料的热稳定性能和阻燃性能。研究结果表明:当木质素基膨胀型阻燃剂Lig-T质量分数为20%时Lig-T/EP复合材料(20% Lig-T/EP)便能达到UL-94的V-0级别,且LOI值高达28.5%,残余物质量分数从14.8%提高到20.2%;随着Lig-T质量分数的增加,复合材料在燃烧过程中热释放总量、烟释放总量均呈现下降的趋势。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    两种柑橘类精油及其主要成分的抑菌和抗氧化活性
    陈华铮, 朱凯
    2021 (4):  17-22.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.003
    摘要 ( 31 )   HTML ( 2 )   PDF(508KB) ( 43 )  

    以甜橙油和红橘油及其主要成分柠檬烯为目标样品,研究其对ABTS+·、DPPH·和O2-·的清除能力和总抗氧化能力,及其体内抗氧化的能力和对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和绿脓杆菌的抑制能力。研究结果表明:红橘油对ABTS+·、DPPH·的清除效果最好,清除率25%时的质量浓度(IC25)分别为1.481和24.824 g/L,柠檬烯对O2-·的清除效果最优,0.8 g/L时,清除率为32.86%。柠檬烯、甜橙油和红橘油的铁离子还原/抗氧化能力(FRAP)值相当接近,且均弱于阳性对照BHA。在100 mg/L时,红橘油与柠檬烯对秀丽隐杆线虫体内过氧化氢酶(CAT)活性的提升效果相当,CAT活性在46 U/mg左右,为空白对照组的1.63倍。甜橙油、红橘油和柠檬烯对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制效果相对较好,体积分数80%红橘油的抑制效果仅次于柠檬烯,对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径11.03 mm,对大肠杆菌的抑菌圈直径9.88 mm。甜橙油和红橘油及其主要成分柠檬烯有较优秀的体内外抗氧化性能,且作用于金黄色葡萄球菌时表现为中度敏感状态。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    甲基三氧化铼催化合成罗汉柏木烷酮
    张胜, 朱凯
    2021 (4):  23-28.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.004
    摘要 ( 21 )   HTML ( 1 )   PDF(544KB) ( 8 )  

    以罗汉柏木烯为原料,二氯甲烷为溶剂,甲基三氧化铼(MTO)为催化剂,H2O2为氧化剂,3-甲基吡唑为碱性配体,进行氧化反应合成罗汉柏木烷酮。考察了反应条件对氧化反应的影响,得到最佳工艺条件为:反应温度30℃,n(H2O2):n(罗汉柏木烯)=2:1,反应时间3 h,催化剂用量为0.3%(以罗汉柏木烯质量计,下同),3-甲基吡唑用量为10%。在最佳工艺条件下,产物得率为72.1%,罗汉柏木烯转化率为97.3%。采用FT-IR和GC-MS分析方法对产物进行表征,确定产物为罗汉柏木烷酮。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高效分离杉木精油中柏木醇的研究
    潘洁尘, 汤一川, 束成杰, 石宝俊, 朱凯, 李伟
    2021 (4):  29-34.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.005
    摘要 ( 18 )   HTML ( 0 )   PDF(440KB) ( 29 )  

    利用减压精馏技术从杉木油中初步分离轻、重组分,再采用冷冻结晶的方法分离出柏木醇,GC/MS联用分析分离物中的柏木醇含量,确定最优工艺。通过研究减压精馏过程中不同回流比和全回流时间对收集的馏分中柏木醇的含量的影响,最终确定减压精馏条件为:在2~3 kPa条件下,全回流1 h,回流比值3~7时,柏木醇质量分数最高为97.89%,回收率为87.52%。将收集的柏木醇最高馏分用乙醇溶解、冷冻结晶,最终柏木醇纯度达到98.43%,回收率83.61%。

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    肉桂叶精油/β-环糊精微胶囊的制备及缓释特性
    李国良, 刘香萍
    2021 (4):  35-41.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.006
    摘要 ( 20 )   HTML ( 0 )   PDF(566KB) ( 20 )  

    为进一步拓宽肉桂精油在食品、饲料等领域的应用,以β-环糊精为壁材、肉桂叶精油为芯材,采用共沉淀法制备了肉桂叶精油/β-环糊精微胶囊,正交试验优化了微胶囊制备条件,并通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的肉桂叶精油/β-环糊精微胶囊进行表征。研究结果表明:壁芯比6:1、包埋温度50℃,包埋时间4 h,搅拌速度1 000 r/min为最优的制备条件,由此得到的微胶囊的肉桂叶精油包埋率74.17%。GC-MS分析表明:肉桂叶精油的主要组成为反式肉桂醛(81.39%)和邻甲氧基肉桂醛(7.61%);微胶囊中的肉桂叶精油的主要成分也是反式肉桂醛(78.68%)和邻甲氧基肉桂醛(9.34%)。FT-IR分析表明:肉桂叶精油与β-环糊精之间形成了较好的包合物结构;微胶囊具有良好的热稳定性及缓释性能。

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    研究报告
    TiO2改性脱氢枞酸交联室温硫化硅橡胶的制备及性能表征
    杨欣欣, 姜兆宇, 刘鹤, 黄旭娟, 蔡照胜, 商士斌
    2021 (4):  42-50.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.007
    摘要 ( 25 )   HTML ( 0 )   PDF(5315KB) ( 24 )  

    将脱氢枞酸与3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷(GTS)反应制备脱氢枞酸基交联剂(DAG),随后与纳米填料TiO2、催化剂二月桂酸二丁基锡和羟基封端聚硅氧烷(PDMS)共同反应制备TiO2增强脱氢枞酸交联室温硫化硅橡胶(TiO2-DAG/RTVSR)。对TiO2-DAG/RTVSR的微观形貌、力学性能、热稳定性及亲疏水性进行测试,结果表明:脱氢枞酸与TiO2在脱氢枞酸交联硅橡胶基质中均匀分散。相较于仅添加DAG得到的DAG/RTVSR-3,TiO2添加量为7%时得到的硅橡胶TiO2-DAG/RTVSR-4的拉伸强度从0.65 MPa提高到0.98 MPa,提升了50.8%,断裂伸长率从250%提升至317%。TiO2添加量由0%提升至7%,硅橡胶热失重5%对应的温度由324.5℃增加到338.8℃,而溶胀度则随之减小,间接反映了交联程度的增加;接触角随着TiO2添加量增加而逐渐减小。带有刚性结构的脱氢枞酸和纳米填料TiO2引入硅橡胶分子链中,通过其协同作用可以有效增强室温硫化硅橡胶的力学性能和热稳定性,综合各项分析结果可知,TiO2添加量7%时的硅橡胶具有最优性能。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    具有抗冻特性的水凝胶电解质的制备及其在固态超级电容器中的应用
    张盖同, 宋晓丽, 杨福生, 南静娅, 储富祥, 王春鹏
    2021 (4):  51-61.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.008
    摘要 ( 28 )   HTML ( 0 )   PDF(5088KB) ( 23 )  

    以大豆蛋白(SPI)、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酰胺(AAm)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,氯化锂为电解质盐,N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)为促进剂制备得到具有抗冻特性的SPI-PVA-PAAm/LiCl水凝胶电解质,在低温条件下,探究了其力学性能以及组装成超级电容器后的电化学性能。研究结果表明:水凝胶电解质SPI-PVA-PAAm/LiCl具有优异的抗冻特性,这是由于一定浓度的LiCl降低了水凝胶电解质中纯水的凝固点,抑制了水分子的结晶行为。在环境温度由25℃降低至-20℃后,水凝胶电解质SPI-PVA-PAAm/LiCl仍具有较好的力学性能和离子电导率;随着LiCl用量的增加,SPI-PVA-PAAm/LiCl压缩性能呈现先增大后减小的趋势,离子电导率呈现增大的趋势。在经历80%的压缩应变循环10次后,LiCl浓度为5 mol/L的水凝胶电解质(S-Li-5),应力保持率>100%,塑性变形率 < 25%,能量损耗系数 < 0.33。利用LiCl浓度15 mol/L的水凝胶电解质(S-Li-15)与碳纳米管纸组装成固态超级电容器,在环境温度由25℃降低至-20℃时,器件能够保持80%以上的比电容(由GCD曲线计算),并且可经受0~70%的压缩应变而不发生损坏,仍可正常工作;此外,电流密度为8.12 A/g时,器件在-20℃下经历1 000次循环后的电容保持率为91%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    炭基固体酸H-Al/AC的制备、表征及其催化葡萄糖制5-HMF
    杜雅东, 马春慧, 尹钰, 李伟, 罗沙, 刘守新
    2021 (4):  62-68.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.009
    摘要 ( 21 )   HTML ( 0 )   PDF(2702KB) ( 20 )  

    以椰壳活性炭为载体,经H2SO4磺化及负载AlCl3制备了含有Brønsted(B)酸和Lewis(L)酸的炭基固体酸催化剂H-Al/AC,将其用于水/2-仲丁基苯酚(SBP)双相体系中葡萄糖水热制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。以SEM、XRD、NH3-TPD和吡啶红外对催化剂进行表征,探究了制备条件对催化剂结构和活性的影响。研究结果表明:经质量分数为98%的H2SO4磺化,AlCl3饱和溶液中浸渍时间4 h时,制备的催化剂活性最高;催化剂为非晶态无定形炭结构,比表面积1 139.31 m2/g,B酸酸量为4.213 μmol/g,L酸酸量为29.97 μmol/g。当水热反应温度180℃,反应时间210 min,催化剂用量0.025 g,水相与有机相的体积比1:2时,5-HMF的产率最高(25.14%)。葡萄糖转化制备5-HMF的反应路径为:葡萄糖在水相中发生反应,在L酸的作用下异构化生成果糖,果糖在B酸的催化作用下脱水生成5-HMF,5-HMF被萃取到2-仲丁基苯酚中,生成的水保留在水相之中。催化剂循环稳定性测试表明,在重复使用5次后催化剂的活性为初始活性的86%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    低共熔溶剂体系预处理制备纤维素纳米纤丝及其性能研究
    马光瑞, 和铭, 杨桂花, 李伟栋, 吉兴香, 陈嘉川
    2021 (4):  69-76.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.010
    摘要 ( 20 )   HTML ( 0 )   PDF(6026KB) ( 26 )  

    采用氯化胆碱-尿素低共熔溶剂(DES)体系预处理,结合纳米均质化机械处理将漂白硫酸盐杨木浆纤维制备成纤维素纳米纤丝(CNF),并利用元素分析、扫描电子显微镜、红外光谱、热重分析和X射线衍射对CNF的性能进行了分析表征,还计算了CNF的聚合度(DP)和制备能耗。研究结果表明:DES预处理可以促进纸浆纤维的润胀,有利于纳米均质化过程中纤维的纤丝化。在均质处理15次下,与未经过DES预处理的纤维原料均质化处理能耗(4.35×107 kW·h/t)相比,DES预处理的纤维原料均质化处理能耗(2.44×107 kW·h/t)降低了43.91%。DES预处理可降低纤维原料的结晶度(ICr),均质处理15次后,未经过和经过DES处理制备所得CNF的结晶度分别为54%与44%;DES预处理还降低了CNF的热稳定性,但对纤维原料的聚合度没有明显影响。均质次数的增加可以促进纤维的纤丝化,同时降低纤维的结晶度和聚合度。红外光谱分析表明DES预处理过程中胆碱阳离子通过静电与纤维素纤维的阴离子基团产生相互作用,元素分析表明CNF中仍存在含氮残留物。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于碱/硫脲协同活化制备多元掺杂活性炭
    王琼, 杨旋, 蔡政汉, 陈燕丹, 黄彪, 林冠烽
    2021 (4):  77-84.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.011
    摘要 ( 19 )   HTML ( 0 )   PDF(728KB) ( 31 )  

    以葵花秆为原料,利用其自身含有的磷元素为磷源,硫脲为氮源、硫源,通过KOH、硫脲协同活化制备N、P、S三元掺杂活性炭。探讨了活化温度对掺杂活性炭吸附性能的影响,并通过氮气吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)分析了掺杂活性炭的孔隙结构及其表面化学性质;采用恒电流充放电(GCD)、循环伏安法(CV)考察了掺杂活性炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。研究结果表明:随着活化温度的升高,掺杂活性炭的碘吸附值呈先上升后下降的趋势,活化温度900℃时碘吸附值达到最大,为2 080 mg/g。碱和硫脲的协同活化作用有利于促进掺杂活性炭比表面积和总孔容积的提高,活化温度900℃得到的样品P,T-900的比表面积和总孔容积高达2 517 m2/g和1.73 cm3/g。P,T-900含有较丰富的N、P和S,质量分数分别为1.9%、0.52%和2.46%。在6 mol/L KOH电解液中进行测试,当电流密度为1 A/g时,P,T-900的比电容达到259 F/g;当电流密度为10 A/g时,其比电容达230 F/g,初始电容保持率高达88.8%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    一种全生物基自修复材料的制备及其性能研究
    郝树杰, 张猛, 胡立红, 薄采颖, 赵琦, 周永红
    2021 (4):  85-91.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.012
    摘要 ( 32 )   HTML ( 1 )   PDF(4117KB) ( 20 )  

    以松香为原料,通过Diels-Alder反应合成丙烯海松酸(APA)并提纯,然后将APA和环氧大豆油(ESO)酯化,制备了不同羧基/环氧基物质的量比的APA和ESO共聚物复合材料(APA-ESO),利用红外光谱、热重分析、动态机械分析、机械性能分析等方法对复合材料的性能进行探讨。因为APA的刚性结构,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)远高于室温,羧基/环氧基物质的量比值1.25的复合材料(APA-ESO1.25)的Tg最高,达到85.4℃;且材料具有优异的机械性能,其中物质的量比值1.00的复合材料(APA-ESO1.00)拉伸强度达到18.82 MPa。同时材料具有优异的自修复性能和再加工性能。180℃下,5 min时羧基/环氧基比值0.75的复合材料(APA-ESO0.75)的自修复效率达到90.3%,30 min自修复效率可以达到92.9%。复合材料APA-ESO1.00可以通过热压进行再加工,再加工后机械性能可以达到原始样品的89%。此外,APA-ESO1.00还具有形状记忆效应。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    响应面优化设计棕榈壳活性炭的制备及储氢性能研究
    罗路, 罗凌聪, 邓剑平, 范毜仔, 杜官本, 赵伟刚
    2021 (4):  92-100.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.013
    摘要 ( 16 )   HTML ( 0 )   PDF(5120KB) ( 19 )  

    以生物质材料棕榈壳作原料,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭,以比表面积和微孔孔容作为考察目标,分别通过单因素试验和响应面法探究不同的制备工艺条件的影响及其最优工艺参数,并考察了最佳工艺条件下制备的活性炭的储氢性能。研究结果表明:活化温度和浸渍比值对比表面积和微孔孔容均具有显著影响,以微孔孔容模型进行预测优化得到的最优工艺参数为活化温度795℃,浸渍比值3.64,制备得到的棕榈壳活性炭的平均比表面积和微孔孔容分别为3 491 m2/g和1.08 cm3/g。孔结构分析结果表明:棕榈壳活性炭主要以微孔为主,微孔率最高可到89%,也有中孔并存。从扫描电镜和透射电镜图也可以看出活性炭存在大量微孔和中孔,两者结果一致。同时棕榈壳活性炭的储氢性能优异,在-196℃和4 MPa条件下,其过量储氢量和绝对质量储氢量可分别高达6.4%和6.8%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    生物预处理对肉桂枝叶化学成分的影响
    曾维星, 程贤, 毕良武, 李胜男, 陈玉湘, 赵振东
    2021 (4):  101-110.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.014
    摘要 ( 17 )   HTML ( 0 )   PDF(6436KB) ( 42 )  

    分别使用加水、加酵母液、45天陈化的方式对新鲜肉桂枝叶进行预处理,然后采用水蒸气蒸馏提取肉桂油,GC-MS鉴定肉桂油化学成分;最后利用UHPLC-QTOFMS技术对肉桂枝叶甲醇提取物主要化学成分进行鉴定,并对肉桂枝叶主要化学成分进行差异分析。研究结果表明:酵母液预处理原料枝叶后肉桂油提取得率相对于空白组提高20.63%;以生物预处理干预后所得肉桂油和自然陈化后所得肉桂油的主要成分组成基本一致。利用UHPLC-QTOFMS从4组肉桂枝叶的甲醇提取物混合样品中共鉴定出34个化合物,包括酸类17个、醇类5个、苷类4个、醛类3个、黄酮类3个和酯类2个。通过对34个化合物进行差异分析,发现酵母液预处理后肉桂枝叶甲醇提取物中挥发性成分的相对含量有所提高,非挥发性成分的相对含量有所降低,变化趋势与自然陈化干预下的变化趋势一致。

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    综述评论
    木质素基多孔炭材料及其在水体净化中的应用研究进展
    金灿, 刘云龙, 霍淑平, 吴国民, 刘贵锋, 孔振武
    2021 (4):  111-123.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.015
    摘要 ( 30 )   HTML ( 1 )   PDF(2324KB) ( 41 )  

    多孔炭材料具有高比表面积、大孔容和结构形貌可调控等优良的物理化学性质,对水体污染物具有良好的吸附性能。木质素是储量丰富的天然生物质资源,具有含碳量高、价廉、易改性等特点,是替代传统化石资源制备多孔炭材料的理想前驱体。本文重点综述了木质素基多孔炭材料的制备方法,及其在水体中对重金属离子、染料、芳香族化合物和抗生素等污染物的吸附、降解等方面的应用研究进展,并在分析木质素基多孔炭材料应用于水体净化处理存在的问题基础上,展望了木质素基多孔炭材料的发展方向。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    抑制木质素降解中间体再聚合的研究进展
    李梦竹, 王霆
    2021 (4):  124-134.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.016
    摘要 ( 20 )   HTML ( 0 )   PDF(894KB) ( 36 )  

    木质素的降解往往会伴随其解聚中间体的再聚合,从而增加进一步降解的难度,严重影响木质素的降解率。因此,有效抑制中间体的再聚合是提高木质素降解率的关键。抑制再聚合可以通过改变木质素降解体系的反应路径或者反应环境来达到。主要从抑制或减少木质素再聚合的角度出发,综述了对反应体系添加阻聚剂、缩短反应停留时间和提供温和的反应环境3种有效方法来提高木质素的降解率。

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    胡颓子属植物化学成分及药理活性研究进展
    庄红丹, 李风秋, 罗瑞龙, 王利勤
    2021 (4):  135-146.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.017
    摘要 ( 26 )   HTML ( 1 )   PDF(957KB) ( 12 )  

    胡颓子科胡颓子属(Elaeagnus )植物较多具有药食两用价值,本文综述了胡颓子属植物中的化学成分及其生物活性研究现状。首先详细介绍了胡颓子属植物中分离得到的化学成分,主要包括黄酮、三萜、甾体、生物碱、木脂素等类型化合物;然后介绍了化合物单体或提取物表现出的多种生物活性,包括抗氧化、抑制细胞增殖、抗炎、镇痛、抗菌、杀虫、降血糖、降血脂等;最后总结了胡颓子属植物在功能食品、保健品及药品领域的开发应用潜力,并提出了未来研究的主要方向,可为进一步深入研究和合理利用该属植物提供参考依据。

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