原位变温低场核磁共振系统在食品研究中的应用

2022-11-29 10:56:21, 纽迈分析苏州纽迈分析仪器股份有限公司

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什么是原位变温低场核磁共振系统？

原位变温低场核磁共振系统是指可以实现在线原位改变样品温度，并在设置温度下对样品进行原位测量的低场核磁共振系统。该系统可同时实现弛豫分析和磁共振成像功能。

传统的低场核磁共振系统是常温测试系统，测试过程中样品的温度保持与实验室温度（环境温度）一致，检测到的数据与样品在室温下的特性相关。而原位变温低场核磁共振系统可对样品进行程序控温（高低温），并进行原位检测，可研究不同温度下样品的特性。可对样品进行冷冻过程、干燥过程、蒸煮过程、样品冰点、食品变性过程等相关研究。

原位变温低场核磁共振系统是在常规低场核磁共振系统上加配了变温探头、控温硬件以及控温软件。系统样机如下图：

为什么需要原位变温低场核磁测试？

低场核磁共振技术进行样品分析具有快速、准确、无破坏性、实时性以及一次测量可获取多个参数等诸多优点。低场核磁共振技术目前已广泛应用于食品科学研究领域，尤其是食品的加工、干燥和贮藏方面,对改善食品品质、优化加工条件、延长食品的货架期等有重大的意义。

随着生活水平的提高,人们越来越注重食品的营养、口感和安全性。这些特性和食品的保鲜技术、加工技术息息相关。食品保鲜和加工都涉及到温度变化对食品品质的影响。

食品样品的测量通常是在食品加工后的不同温度或加工过程中进行的。常温检测或离线变温检测不能在原位反映食品样品的真实状态，无法满足食品保鲜和加工工艺技术优化的需求。因此,当食品样品在加热、干燥或冷冻等过程中原位监测样品随温度变化过程对优化保鲜技术和食品加工工艺是非常有必要的。

温度和食品品质的关系

(1)大多数酶的适宜温度为30~40℃,如果温度过高,酶会变性，会引起食品变质的化学反应速率变慢；

(2)各种微生物有其生长所需的温度范围,超过此范围就会停止生长或终止生命，而大部分腐败菌属于嗜温性微生物；

(3)多数果蔬的温度每上升10℃时，化学反应速率增加2~3倍,加速果蔬变质。

所以，无论是微生物引起的食品变质，或者是由酶以及非酶引起的变质，温度降低,都可以延缓、减弱它们的作用，从而减缓食品的变质过程。

原位变温低场核磁共振系统结构

原位变温低场核磁共振系统由以下几部分组成：

原位变温低场核磁共振系统框架图

原位变温低场核磁系统可进行程序控温，启动软件后选择→系统设置→“温度控制”功能；进入温度控制界面，变温过程，温度曲线实时显示。勾选需要显示的温度可显示选择温度的曲线；

原位变温低场核磁系统能用于哪方面研究？

食品冻结过程研究（冷藏、保鲜、速冻过程研究）：

食品冻结是指将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度(一般要求食品的中心温度达到-15C或以下)，使食品中的大部分水分冻结成冰晶体以减少微生物活动和食品发生变化所必需的液态水分，从而可延长食品的保质期。

食品的冻结过程，主要是其中的水的冻结过程，或者说是结冰的过程。由于各种食品本身的属性的差异，和其中的水分含量、盐离子含量的差异，保存的条件要求也不一样，故最终的终温是不一样的，但是过程是相同的。

原位低场核磁共振系统可根据实验要求在线检测高温200度到低温-100度的变温过程，实时检测样品冷冻过程。由于水结冰后，冰的核磁信号衰减非常快，可完全屏蔽冰的信号，所以整个冷冻过程伴随着核磁信号量降低的过程。

米饭蒸煮过程（加热模式、口感研究）；

通常对于米饭水分的研究方法大多对样品具有破坏性,且只能得到平均含水率，因此需要一种能够在不破坏样品的前提下,得到样品中水分的流动性和分布情况的技术。低场核磁共振技术能够在不侵入米饭内部的同时,快速准确的反映水分在米饭中的存在状态。

米饭的食味品质除与大米的品种、储藏方式、储藏时间等因素相关外，还受到烹饪方式的影响。家庭电饭煲米饭烹饪方式,主要是通过改变大米的浸泡吸水、加热升温、沸腾和焖饭等不同烹饪阶段的烹饪参数,影响粳米饭的风味和适口性等食味品质。采用不同烹饪参数的粳米饭食味品质存在较大差异,合理控制烹饪参数,可以显著提升粳米饭品质。通过原位低场共振系统可优化烹饪参数，获得最适口感的加热模式。