核磁共振技術(shù)在食品分析檢測(cè)中的應(yīng)用

肖蕊

（湖南省長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)，長(zhǎng)沙 410008）

核磁共振技術(shù)在食品分析檢測(cè)中的應(yīng)用

肖蕊

（湖南省長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)，長(zhǎng)沙 410008）

核磁共振技術(shù)是指核磁矩不為零的原子核，在外磁場(chǎng)的作用下，核自旋能級(jí)發(fā)生塞曼分裂，共振吸收某一特定頻率射頻輻射的物理過(guò)程。它是一種新興的波譜技術(shù)，在食品檢測(cè)分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

核磁共振技術(shù)；食品分析檢測(cè)；應(yīng)用

核磁共振是一種新興的波譜技術(shù)，它的科技含量很高，這一技術(shù)的原理就是原子核在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)磁化現(xiàn)象，在原子核與外加能量達(dá)到相同的震動(dòng)頻率時(shí)，原子核就會(huì)出現(xiàn)能級(jí)躍遷，發(fā)出共振吸收信號(hào)。該技術(shù)在食品領(lǐng)域應(yīng)用以前，就已經(jīng)在科學(xué)研究方面發(fā)揮了很大作用。

1　核磁共振在食品檢測(cè)中的發(fā)展歷史

核磁共振開(kāi)始應(yīng)用于食品領(lǐng)域是在70年代，之前食品的檢測(cè)一直使用傳統(tǒng)方法，雖然方便簡(jiǎn)單，但檢測(cè)結(jié)果往往容易遺漏細(xì)節(jié)，一些有害物質(zhì)無(wú)法檢測(cè)出來(lái)，單個(gè)食品的不穩(wěn)定性也會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。而核磁共振技術(shù)能夠彌補(bǔ)這些劣勢(shì)，這是一種非破壞性的檢測(cè)方法，不會(huì)浪費(fèi)食品。它的檢測(cè)結(jié)果精確，并且對(duì)一種食品中的所有個(gè)體都能適用。不會(huì)因?yàn)槭称穫€(gè)體存在大小、生產(chǎn)方法的不同而出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果，所以核磁共振技術(shù)在食品科學(xué)研究中一經(jīng)運(yùn)用，就受到青睞。隨著科技的進(jìn)步，這一技術(shù)目前在脂肪、蛋白質(zhì)等成分的研究中都得到了運(yùn)用。

2　核磁共振技術(shù)在食品分析檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1對(duì)食品中水分的分析檢測(cè)

食品中的水分含量對(duì)食物的品質(zhì)有很大影響，比如一些面包類的食物，如果水分含量過(guò)多就會(huì)影響口感，還不容易保存。水果的水分含量太少，口感就會(huì)干巴巴。核磁共振在食品中的一個(gè)重要研究就是觀察食品中水分的物理結(jié)構(gòu)。原子核可以測(cè)定水分子流動(dòng)性中氫核的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，當(dāng)水和檢測(cè)物緊密結(jié)合時(shí)，橫向弛豫會(huì)降低。而當(dāng)水流動(dòng)性好時(shí)，橫向弛豫較大，這樣就可以推測(cè)出被檢測(cè)食品的品質(zhì)。

2.2對(duì)食品中糖分的分析檢測(cè)

糖的種類眾多，有果糖、葡萄糖等，雖然品種不同，但它們都是有機(jī)物，化學(xué)結(jié)構(gòu)都是相似的，區(qū)別僅僅在于原子重復(fù)次數(shù)不同或者原子排列次序不同。這些物質(zhì)用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，是無(wú)法加以區(qū)分的。但用核磁共振就能明確區(qū)分出它們的細(xì)微差異。研究顯示，核磁共振成像技術(shù)在糖的分析中主要使用重水或者氘代二甲亞砜作為溶劑，用這些成分作溶劑能夠檢測(cè)出結(jié)晶時(shí)糖的具體形態(tài)。此外，糖的各羥基都能與同碳質(zhì)子相偶合而產(chǎn)生裂分的雙峰，在檢測(cè)中對(duì)糖的成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)磺酸化的多糖物質(zhì)在形態(tài)上變得松散了，這樣就能夠分辨出食品中的糖是屬于哪一種了。

2.3對(duì)食品中蛋白質(zhì)和氨基酸的分析檢測(cè)

核磁共振不僅能夠檢測(cè)食品中的水分、糖分，在檢測(cè)氨基酸中也有使用。目前主要使用的是核磁共振波譜技術(shù)來(lái)檢測(cè)氨基酸的結(jié)構(gòu)形態(tài)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。有國(guó)外科學(xué)家在研究一種含96種氨基酸的甜蛋白時(shí)，使用帶順磁探頭的梯度核磁共振成像圖譜儀研究其表面結(jié)構(gòu)，用來(lái)研究該甜蛋白各部分與水結(jié)合的情況。后來(lái)幾位中國(guó)科學(xué)家，如張猛等人確定了利用該甜蛋白的偶合常數(shù)、化學(xué)位移以及同位素交換等，來(lái)確定具體氨基

3　水果品質(zhì)及成熟度的分析檢測(cè)

核磁共振成像技術(shù)在檢測(cè)水果品質(zhì)時(shí)，主要通過(guò)探測(cè)濃縮氫核及被測(cè)物油水團(tuán)混合狀態(tài)下的響應(yīng)變化來(lái)得到果實(shí)內(nèi)部組織的高清晰圖像，這種方法在一些水果的檢測(cè)中尤為實(shí)用。蘋果、香蕉都屬于含糖水果，因此能夠測(cè)定它們的糖分水平和含油量，這對(duì)水果等級(jí)分類、價(jià)格標(biāo)注有較大的幫助。想要檢測(cè)一種水果是否達(dá)到成熟標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以采用自由感應(yīng)衰減譜分析水果中可溶性碳水化合物的情況。對(duì)成熟果實(shí)的研究顯示，果糖與葡萄糖是能夠達(dá)到一定峰值的，但是未成熟水果，卻僅僅只有一個(gè)蔗糖峰。在采用該技術(shù)分析水果水分時(shí)顯示，在水果生長(zhǎng)早期，波峰較寬，這就在一定程度上說(shuō)明水分活動(dòng)性受到影響。對(duì)成熟果實(shí)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)糖峰位于水峰右邊，峰形不會(huì)出現(xiàn)對(duì)稱，這就說(shuō)明可溶性碳水化合物與水具有一定的相互作用。因此，通過(guò)自由感應(yīng)衰減譜可以明顯地將成熟和沒(méi)有成熟的水果區(qū)分開(kāi)來(lái)，這在傳統(tǒng)的檢測(cè)中是很難做到的。這種技術(shù)不僅能運(yùn)用在水果上，還能應(yīng)用在種子上。

4　總結(jié)

核磁共振技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，在檢測(cè)二次或者多次加工的產(chǎn)品時(shí)，可以有效檢測(cè)出食品中是否有危害人體健康的成分。在檢測(cè)發(fā)酵食品時(shí)，可以知道有害菌數(shù)量是否超標(biāo)，可以說(shuō)正是這種技術(shù)在食品領(lǐng)域的革命性運(yùn)用，才讓我們的食物有了更多保障。當(dāng)然核磁共振技術(shù)畢竟還是一種新的技術(shù)，它的儀器造價(jià)十分昂貴，一旦損壞后維修很麻煩。而且，使用這種技術(shù)的人需要很高的專業(yè)水平，目前我國(guó)這樣的人才很少，所以這種檢測(cè)方法無(wú)法普及。相信隨著關(guān)注度的提高，核磁共振的市場(chǎng)將越來(lái)越大，也將逐漸從科學(xué)的神壇上走下來(lái)，為千家萬(wàn)戶服務(wù)的。

［1］ 張錦勝.核磁共振及其成像技術(shù)在食品科學(xué)中的應(yīng)用研究［D］.南昌：南昌大學(xué)，2007.

［2］ 劉世龍.紅外光譜法對(duì)玉米粉和乙醇中水分含量的檢測(cè)研究［D］.長(zhǎng)春：長(zhǎng)春理工大學(xué)，2010.

Application of NMR in Food Analysis and Detection

XIAORui
（Changsha Nanya Middle School ofHunan,Changsha 410008,China）

NMR is a physical process that the nucleus ofnon-vanishing nuclear magnetic moment,under the action ofan external magnetic field, Zeeman splitting occurs in energy level of the nuclear spin，resonant absorption of a particular radio frequency radiation.It is a new spectrum technique and has been widely used in the field offood analysis and detection.

Nuclear magnetic resonance；Food analysis and detection；Application

TS207.3

A

1674-8646（2015）12-0116-02

2015-08-28酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)方法。后續(xù)不斷有科學(xué)家繼續(xù)這一研究，有人利用低頻率核磁共振檢測(cè)來(lái)判斷雞蛋中的蛋白質(zhì)熱變后的性質(zhì)。