NMI20核磁共振成像分析仪在食品品质分析中的应用

水分是许多食品的主要成分，每种食品具有特定的水分含量，特定的水分相态；并以适当的数量、特定的定位定向存在于食品之中。其对食品的结构、外观以及对腐败的敏感性有着很大的影响，并影响食品相应的加工特性。

肉制品水分相态T2图谱核磁共振技术目前研究最为广泛的是以氢核为研究对象的核磁共振技术，食品中的水分为核磁共振技术在食品中的应用提供基础条件。早在1950 年，美国就开始将核磁共振技术应用于研究食品中的水合作用。目前，传统的研究水分的方法，无法对水分的流动性以及在食品中的分布状态进行检测，而核磁共振及其成像技术是一种有效的研究分析扩散的方法，可用于食品体系中的水、脂肪或糖等分子的研究，这些分子在各类食品中又往往携带了重要的信息：结构信息，分子所处环境信息以及在加工、贮藏中内部变化的信息等。核磁共振技术的无损检测特点使其应用于食品科学的研究具有明显的优势。现在，核磁共振技术已被成功地应用在食品科学研究、食品工业质量监控体系中等。

解决方案：

1.测量食品和生物体系中的含水量背景：许多食品在加工过程中需要频繁地测量原料和产品的水分含量。为了使原料或产品的水分含量符合要求，水分分析方法必须能够在流程和质量控制计划规定的时间内得出正确的分析结果。此外，自动操作的技术能够在加工与贮藏过程中持续检测原料和产品的含水量。核磁原理：水质子的弛豫行为与碳水化合物、油脂或蛋白质分子中的质子弛豫行为不尽相同。T2弛豫技术常被用来检测食物中的质子强度。可以发现在大部分食物中，水、碳水化合物或蛋白质的质子常常具有不同的T2，因此，可以通过水质子与碳水化合物及蛋白质中质子T2的差别来对其进行检测。

2 研究水分的分布和水分的流动性背景：食品原料和产品在加工、储藏和运输等过程中，其内部的水分含量和分布状态经常会发生改变，这也是导致原料稳定性下降、产品品质降低的主要原因之一。如果能够采取恰当的方法控制食品中的水分移动，对提高产品的稳定性，预测产品的货架期将提供有力的保证.

核磁原理：

质子核弛豫行为是一种直接测水分子流动性的方法。质子的弛豫可以通过在几微秒至几秒间变化的T1和T2来表征，此时间又取决于质子所处的环境。较长的T1或T2一般说明分子具有较高的流动性。对于净水或无限稀释的溶液来说，单独T1或T2就足以描述水在体系中的流动性。另外，水分子的流动性能也可以用扩散系数来描述。在食品体系中,水分基本上是以“结合水”和“自由水”两种形式存在。通过核磁共振中IR和CPMG的弛豫时间可以反映食品体系中水分的形态特性。利用NMR技术测定能反映水分子流动性的氢核自旋- 晶格弛豫时间T1和自旋-自旋弛豫时间T2, 就可以知道食品中水分与一些亲水性物质的结合程度。再者,可通过核磁共振成像原理来直观的反映食品在加工过程中内部结构的变化情况。

在食品以及生物组织中，质子的T2弛豫时间分布可以表明在食品中存在的多个水分子群，弛豫时间越短说明水分子与底物结合越紧密，弛豫时间越长说明水分子越自由。一般地，T2弛豫时间可分为T21,T22,T23，分别对应食品中的结合水、不易流动水、自由水。所以弛豫时间可以间接地表明水分的自由度，从而可以用核磁共振研究被测食品中水分的分布和流动。应用反演软件可以得出不同区间的积分面积，表示各个区间的氢质子的相对含量。在乳制品研究中，NMR不仅可以测量持水量、水分的结合状态，还包括凝胶结构等。

3 研究食品中的油脂背景：油脂因其生命功能、营养功能、风味功能和广泛的工业用途而受到高度重视。核磁原理：水、液态脂肪、蛋白质以及固态脂肪因其分子团大小有显著差别，因而其各自的T2(自旋- 自旋弛豫时间)在反演谱上表现为几个相对独立的峰包，由此可以利用NMR研究食品中水和脂肪的状态，配合MRI，我们可以测定食品中脂肪的含量及其分布。另外，我们可利用标准定标曲线进行比对，得到食品中的油脂含量的定量值，这一方法建立在已知含油率样品单位质量油脂信号幅度与含油率相对应的标准定标曲线建立的基础上。随后即可根据测得位置样品的单位质量上的信号与定标曲线进行对比，从而得到确切的含油量值。在水包油乳状液体系中，可用NMR 测量油滴的尺寸：基于NMR 横向弛豫率(l/T2)的变化建立一个模型来测油滴尺寸。还可通过MRI提供被测样品中液态脂相空间分布的信息，进而研究其分布受储藏温度等条件的影响情况。4 研究食品的玻璃化转变温度背景：食品的玻璃化转变是影响食品品质和稳定性的关键因素，准确的测量食品的玻璃化转变温度对改进食品的加工贮藏条件，提高食品稳定性，延长其货架期非常重要。粉状食品的结块问题在食品保藏中也是一个亟待解决的重要课题。食品结块会产生很多不良现象，如溶解度下降、油脂氧化程度提高、酶活性增强、感官质量降低、微生物繁殖速度加快等。目前很多学者都认为食品的结块现象与其玻璃态转变温度、水分的分布状态和贮藏过程中粉状食品的吸水性有关。核磁原理：

NMR(nuclear magneticresonance)是一种通过测定活性原子核的弛豫特性来描述分子运动特性的技术。聚合物由玻璃态转变到橡胶态时，含有质子的基团的运动频率增加，NMR测量的就是跟分子流动性相关的质子的弛豫特性。在液态，弛豫时间长表示随着温度的升高，分子的流动性增强。NMR方法测Tg 值的原理是当聚合物经历玻璃转变时，链段运动发生急剧变化，这些变化可由弛豫时间(T1 和T2)来衡量。

关注纽迈科技 微信号:niumag2003

纽迈科技致力于核磁共振成像分析设备的研发、生产、销售和应用服务，为您提供全套的应用解决方案。联系我们：15618809683 / sales@niumag.com / QQ：2880116840