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核磁共振技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用
更新時(shí)間:2019-02-22   點(diǎn)擊次數(shù):4317次
  核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)技術(shù)是基于原子核磁性的一種波譜技術(shù),是一種快速、無損、未侵入式的新型檢測方法,所需樣品量很小,近年來在食品科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。核磁共振技術(shù)初主要應(yīng)用于研究食品中水分的流動性、存在狀態(tài),隨著核磁技術(shù)的不斷進(jìn)步,在油脂和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃化相變、碳水化合物的分析以及食品無損檢測等方面也有廣泛應(yīng)用。
 
  1、核磁共振技術(shù)
 
  將有非零自旋量子數(shù)即I≠0的任何核子放在磁場中,都能以電磁波的形式吸收或者釋放能量,發(fā)生原子核的能級躍遷,同時(shí)會產(chǎn)生核磁共振信號,人們稱這種核對射頻區(qū)電磁波的吸收為核磁共振(NMR)。根據(jù)分辨率高低NMR可以分為低分辨率(即低場)和高分辨率(即高場)兩種,其中低場磁場強(qiáng)度在1.0T以下,主要能提供樣品的物理性質(zhì);高場在11.7T以上,能夠測試分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),得到分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能團(tuán)等化學(xué)性質(zhì)信息。
 
  2、NMR技術(shù)在油脂分析中的應(yīng)用
 
  在國外,利用NMR技術(shù)對脂肪進(jìn)行分析已經(jīng)應(yīng)用得較為廣泛。在我國,2015年新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31743-2015選擇了核磁共振直接法作為固體脂肪含量的測試標(biāo)準(zhǔn),測試使用自由感應(yīng)衰減序列(FID),NMR直接法測定樣品中的固體脂肪信號和液體脂肪信號,經(jīng)過計(jì)算處理得到固體脂肪含量SFC。
 
  NMR技術(shù)在測定油脂氧化穩(wěn)定性方面也得到了應(yīng)用。運(yùn)用NMR技術(shù)通過測定油脂中脂肪酸對質(zhì)子吸收的變化,確定油脂的氧化穩(wěn)定性,該法既快速準(zhǔn)確,又無破壞性。利用NMR技術(shù)測定菜籽油和豆油在存儲過程中,其脂肪酸組成中的脂肪族、烯鍵、二烯丙基亞甲基的變化,脂肪族質(zhì)子與烯鍵質(zhì)子的比率,和烯鍵質(zhì)子與二烯丙基亞甲基質(zhì)子的比率,均隨存儲時(shí)間增加而不斷增加。NMR技術(shù)是一種新型、快速、無損的評價(jià)食用油脂氧化穩(wěn)定性的方法。
 
  NMR技術(shù)在油脂品質(zhì)鑒定中也發(fā)揮了作用。有研究者利用NMR分別測定了地溝油、泔水油和食用油(花生油、菜籽油、大豆油)在10℃和0℃下的SFC值,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),地溝油和泔水油的SFC很高,食用油的SFC值幾乎為0。食用植物油中只要摻加的餐飲廢油超過1%即可被檢出,且隨著摻入量的增加油脂的SFC值也會增大??梢岳眠@一特性來鑒別食用植物油的摻雜現(xiàn)象,并確定摻入廢油的量。
 
  3、利用NMR技術(shù)可以檢測水果的內(nèi)部品質(zhì)及成熟度。NMR技術(shù)通過探測濃縮氫核及被測物在油水混合團(tuán)料狀態(tài)下的響應(yīng)變化,能顯示果實(shí)內(nèi)部組織的高清晰圖像,因此在測定含油水果如蘋果、香蕉的糖度和含油成分等方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),利用自由感應(yīng)衰減(FID)譜測定人心果中的可溶性碳水化合物,成熟果實(shí)與未成熟果實(shí)的13C-NMR譜顯示:成熟的果實(shí)有葡萄糖和果糖兩個峰,而未成熟的果實(shí)只有蔗糖一個峰。利用MRI成像技術(shù)可以對果實(shí)的內(nèi)部進(jìn)行無損成像。桃、橄欖等水果核內(nèi)有富含水和油脂的種子,利用MRI成像技術(shù)可以觀察到暗色的圓圈中亮色的種子,利用該技術(shù)能夠檢測加工過程中果核是否剔除干凈。利用MRI成像技術(shù)對桃和梨進(jìn)行成像,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在MRI圖像中,果實(shí)受損傷部分比鄰近區(qū)域更亮,有蟲害的部分比沒有蟲害的部分要暗,干枯的部分比正常部分要暗淡,有空隙的部分要比組織密實(shí)的部分暗淡。
 
  NMR及其成像技術(shù)在氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)測定,糖類的化學(xué)結(jié)構(gòu),淀粉的糊化、老化、食品污染物和農(nóng)藥殘留的分析等方面也已經(jīng)有應(yīng)用研究。利用NMR技術(shù)還可以對酒的成分和品質(zhì)進(jìn)行分析。有研究利用NMR技術(shù)分別對不同工藝的白酒和用食用酒精勾兌的白酒進(jìn)行波譜分析,發(fā)現(xiàn)樣品在甲基峰和亞甲基峰,強(qiáng)峰數(shù)和弱峰數(shù)上存在差異。
 
  NMR作為一種快速、無損、安全的檢測方法,以其較強(qiáng)的穿透能力,對樣品不具有破壞性、定量測定不需要標(biāo)樣、不受樣品厚度的影響等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代食品安全檢測方面有著很好的應(yīng)用前景。在今后的研究中,可以將核磁共振技術(shù)與氣、液相色譜儀,質(zhì)譜儀等其他先進(jìn)的分析儀器相結(jié)合,能夠更準(zhǔn)確地對食品品質(zhì)進(jìn)行分析,拓寬核磁共振的應(yīng)用范圍。隨著NMR技術(shù)的進(jìn)一步完善,核磁共振技術(shù)在食品檢測中將會發(fā)揮更大的作用。
 

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