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核磁共振技术在食品检测中的应用
发布时间:2019-02-22   点击次数:490次
  核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)技术是基于原子核磁性的一种波谱技术,是一种快速、无损、未侵入式的新型检测方法,所需样品量很小,近年来在食品科学领域得到广泛的应用。核磁共振技术初主要应用于研究食品中水分的流动性、存在状态,随着核磁技术的不断进步,在油脂和蛋白质结构、玻璃化相变、碳水化合物的分析以及食品无损检测等方面也有广泛应用。
 
  1、核磁共振技术
 
  将有非零自旋量子数即I≠0的任何核子放在磁场中,都能以电磁波的形式吸收或者释放能量,发生原子核的能级跃迁,同时会产生核磁共振信号,人们称这种核对射频区电磁波的吸收为核磁共振(NMR)。根据分辨率高低NMR可以分为低分辨率(即低场)和高分辨率(即高场)两种,其中低场磁场强度在1.0T以下,主要能提供样品的物理性质;高场在11.7T以上,能够测试分子的化学结构,得到分子内部结构和功能团等化学性质信息。
 
  2、NMR技术在油脂分析中的应用
 
  在国外,利用NMR技术对脂肪进行分析已经应用得较为广泛。在我国,2015年新修订的国家标准GB/T 31743-2015选择了核磁共振直接法作为固体脂肪含量的测试标准,测试使用自由感应衰减序列(FID),NMR直接法测定样品中的固体脂肪信号和液体脂肪信号,经过计算处理得到固体脂肪含量SFC。
 
  NMR技术在测定油脂氧化稳定性方面也得到了应用。运用NMR技术通过测定油脂中脂肪酸对质子吸收的变化,确定油脂的氧化稳定性,该法既快速准确,又无破坏性。利用NMR技术测定菜籽油和豆油在存储过程中,其脂肪酸组成中的脂肪族、烯键、二烯丙基亚甲基的变化,脂肪族质子与烯键质子的比率,和烯键质子与二烯丙基亚甲基质子的比率,均随存储时间增加而不断增加。NMR技术是一种新型、快速、无损的评价食用油脂氧化稳定性的方法。
 
  NMR技术在油脂品质鉴定中也发挥了作用。有研究者利用NMR分别测定了地沟油、泔水油和食用油(花生油、菜籽油、大豆油)在10℃和0℃下的SFC值,研究结果发现,地沟油和泔水油的SFC很高,食用油的SFC值几乎为0。食用植物油中只要掺加的餐饮废油超过1%即可被检出,且随着掺入量的增加油脂的SFC值也会增大。可以利用这一特性来鉴别食用植物油的掺杂现象,并确定掺入废油的量。
 
  3、利用NMR技术可以检测水果的内部品质及成熟度。NMR技术通过探测浓缩氢核及被测物在油水混合团料状态下的响应变化,能显示果实内部组织的高清晰图像,因此在测定含油水果如苹果、香蕉的糖度和含油成分等方面具有潜在应用价值。经研究发现,利用自由感应衰减(FID)谱测定人心果中的可溶性碳水化合物,成熟果实与未成熟果实的13C-NMR谱显示:成熟的果实有葡萄糖和果糖两个峰,而未成熟的果实只有蔗糖一个峰。利用MRI成像技术可以对果实的内部进行无损成像。桃、橄榄等水果核内有富含水和油脂的种子,利用MRI成像技术可以观察到暗色的圆圈中亮色的种子,利用该技术能够检测加工过程中果核是否剔除干净。利用MRI成像技术对桃和梨进行成像,结果发现在MRI图像中,果实受损伤部分比邻近区域更亮,有虫害的部分比没有虫害的部分要暗,干枯的部分比正常部分要暗淡,有空隙的部分要比组织密实的部分暗淡。
 
  NMR及其成像技术在氨基酸和蛋白质的结构测定,糖类的化学结构,淀粉的糊化、老化、食品污染物和农药残留的分析等方面也已经有应用研究。利用NMR技术还可以对酒的成分和品质进行分析。有研究利用NMR技术分别对不同工艺的白酒和用食用酒精勾兑的白酒进行波谱分析,发现样品在甲基峰和亚甲基峰,强峰数和弱峰数上存在差异。
 
  NMR作为一种快速、无损、安全的检测方法,以其较强的穿透能力,对样品不具有破坏性、定量测定不需要标样、不受样品厚度的影响等优点,在现代食品安全检测方面有着很好的应用前景。在今后的研究中,可以将核磁共振技术与气、液相色谱仪,质谱仪等其他先进的分析仪器相结合,能够更准确地对食品品质进行分析,拓宽核磁共振的应用范围。随着NMR技术的进一步完善,核磁共振技术在食品检测中将会发挥更大的作用。
 

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