核磁共振技術在食品分析檢測中的應用

肖蕊

（湖南省長沙市南雅中學，長沙 410008）

核磁共振技術在食品分析檢測中的應用

肖蕊

（湖南省長沙市南雅中學，長沙 410008）

核磁共振技術是指核磁矩不為零的原子核，在外磁場的作用下，核自旋能級發生塞曼分裂，共振吸收某一特定頻率射頻輻射的物理過程。它是一種新興的波譜技術，在食品檢測分析領域得到了廣泛的應用。

核磁共振技術；食品分析檢測；應用

核磁共振是一種新興的波譜技術，它的科技含量很高，這一技術的原理就是原子核在磁場運動中會出現磁化現象，在原子核與外加能量達到相同的震動頻率時，原子核就會出現能級躍遷，發出共振吸收信號。該技術在食品領域應用以前，就已經在科學研究方面發揮了很大作用。

1　核磁共振在食品檢測中的發展歷史

核磁共振開始應用于食品領域是在70年代，之前食品的檢測一直使用傳統方法，雖然方便簡單，但檢測結果往往容易遺漏細節，一些有害物質無法檢測出來，單個食品的不穩定性也會影響檢測結果。而核磁共振技術能夠彌補這些劣勢，這是一種非破壞性的檢測方法，不會浪費食品。它的檢測結果精確，并且對一種食品中的所有個體都能適用。不會因為食品個體存在大小、生產方法的不同而出現錯誤的結果，所以核磁共振技術在食品科學研究中一經運用，就受到青睞。隨著科技的進步，這一技術目前在脂肪、蛋白質等成分的研究中都得到了運用。

2　核磁共振技術在食品分析檢測中的應用

2.1對食品中水分的分析檢測

食品中的水分含量對食物的品質有很大影響，比如一些面包類的食物，如果水分含量過多就會影響口感，還不容易保存。水果的水分含量太少，口感就會干巴巴。核磁共振在食品中的一個重要研究就是觀察食品中水分的物理結構。原子核可以測定水分子流動性中氫核的運動特點，當水和檢測物緊密結合時，橫向弛豫會降低。而當水流動性好時，橫向弛豫較大，這樣就可以推測出被檢測食品的品質。

2.2對食品中糖分的分析檢測

糖的種類眾多，有果糖、葡萄糖等，雖然品種不同，但它們都是有機物，化學結構都是相似的，區別僅僅在于原子重復次數不同或者原子排列次序不同。這些物質用傳統的檢測方法，是無法加以區分的。但用核磁共振就能明確區分出它們的細微差異。研究顯示，核磁共振成像技術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出結晶時糖的具體形態。此外，糖的各羥基都能與同碳質子相偶合而產生裂分的雙峰，在檢測中對糖的成分進行分析發現經磺酸化的多糖物質在形態上變得松散了，這樣就能夠分辨出食品中的糖是屬于哪一種了。

2.3對食品中蛋白質和氨基酸的分析檢測

核磁共振不僅能夠檢測食品中的水分、糖分，在檢測氨基酸中也有使用。目前主要使用的是核磁共振波譜技術來檢測氨基酸的結構形態和運動特點。有國外科學家在研究一種含96種氨基酸的甜蛋白時，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構，用來研究該甜蛋白各部分與水結合的情況。后來幾位中國科學家，如張猛等人確定了利用該甜蛋白的偶合常數、化學位移以及同位素交換等，來確定具體氨基

3　水果品質及成熟度的分析檢測

核磁共振成像技術在檢測水果品質時，主要通過探測濃縮氫核及被測物油水團混合狀態下的響應變化來得到果實內部組織的高清晰圖像，這種方法在一些水果的檢測中尤為實用。蘋果、香蕉都屬于含糖水果，因此能夠測定它們的糖分水平和含油量，這對水果等級分類、價格標注有較大的幫助。想要檢測一種水果是否達到成熟標準時，可以采用自由感應衰減譜分析水果中可溶性碳水化合物的情況。對成熟果實的研究顯示，果糖與葡萄糖是能夠達到一定峰值的，但是未成熟水果，卻僅僅只有一個蔗糖峰。在采用該技術分析水果水分時顯示，在水果生長早期，波峰較寬，這就在一定程度上說明水分活動性受到影響。對成熟果實進行檢測時，發現糖峰位于水峰右邊，峰形不會出現對稱，這就說明可溶性碳水化合物與水具有一定的相互作用。因此，通過自由感應衰減譜可以明顯地將成熟和沒有成熟的水果區分開來，這在傳統的檢測中是很難做到的。這種技術不僅能運用在水果上，還能應用在種子上。

4　總結

核磁共振技術在食品分析中的應用遠不止這些，在檢測二次或者多次加工的產品時，可以有效檢測出食品中是否有危害人體健康的成分。在檢測發酵食品時，可以知道有害菌數量是否超標，可以說正是這種技術在食品領域的革命性運用，才讓我們的食物有了更多保障。當然核磁共振技術畢竟還是一種新的技術，它的儀器造價十分昂貴，一旦損壞后維修很麻煩。而且，使用這種技術的人需要很高的專業水平，目前我國這樣的人才很少，所以這種檢測方法無法普及。相信隨著關注度的提高，核磁共振的市場將越來越大，也將逐漸從科學的神壇上走下來，為千家萬戶服務的。

［1］ 張錦勝.核磁共振及其成像技術在食品科學中的應用研究［D］.南昌：南昌大學，2007.

［2］ 劉世龍.紅外光譜法對玉米粉和乙醇中水分含量的檢測研究［D］.長春：長春理工大學，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酸的二級結構方法。后續不斷有科學家繼續這一研究，有人利用低頻率核磁共振檢測來判斷雞蛋中的蛋白質熱變后的性質。