核磁共振技術在食品檢測中應用

黃鑫

核磁共振技術（NMR），主要原理在于原子的核磁性，是20世紀的新型檢測技術，同時也是當前食品快速檢測發展的產物；該技術憑借著高效、簡捷、無損檢測等優勢，被廣泛的應用在分析檢定領域；尤其是在食品檢測中的應用，不僅能夠實現食品品質的區分，同時還能測定食品的溫度以及所含水分等，對此加強此方面的研究，提升食品檢測效率是非常有必要的。

NMR技術概述

該技術主要是在靜磁場環境下，包含磁性的原子核，自身具備一定的能級，樣品經過電磁波照射，當電磁波能量與能級差一致時，原子核吸收的電磁能就會產生變化，繼而形成共振吸收信號。核磁共振主要依靠原子核的變化而實現檢測，目前常被利用的原子核有包括氫核、氧核等，而大部分的食品都含有氫核，對此可見氫核也是一個經常被利用的原子核，最終實現食品的檢測。另外NMR技術也分為核磁共振波譜法、核磁共振成像技術；前者是基于化學位移理論，根據射頻場頻率的變化實現檢測的。后者屬于一種無損檢測技術，通過NMR波信號的定位，實現對于樣品結構的觀察和分析，最終實現食品生化的分析和研究。

食品成分分析

水分分析。（1）水分分布。國外多項試驗研究顯示，食品焙烤過程中T2曲線顯示出了輕度結合水上升、牢固結合水下降、水相飽的相性；并標明肉質冷藏的時間越長，在烹飪時水分丟失更加嚴重，且不同PH下的周知纖維水分的均勻性也不同；（2）水分含量。馬斌在利用該技術對儲藏食品的實驗分析表明，儲藏的溫度越低，非凍結水分流失越嚴重，并對如何在冷藏中保證食品制品做出了研究；（3）水分性質。Esselink等學者發現，當面團被擠壓后，水分隨著鼓質網狀結構的折斷損失嚴重；當面團成型后，水分的損失隨著網狀結構的恢復而降低。另外也有國外學者對于新鮮奶酪的檢測，發現處理方式不同，食品中水分結構、分子性質等都會發生不同程度的變化。

食品淀粉的分析。NMR技術，對于食品中淀粉的檢測，是借助了質子的弛豫時間，實現淀粉的糊化等分析的。淀粉分子的運動，繼而產生多聚體玻璃化的轉變，對此對其一系列的研究表明，處于玻璃態的聚合物，碳水化合物與剛性成分的自旋-自旋弛豫時間的關系不會受到溫度影響；當其聚合物不處于玻璃態時，之間的關系會隨著溫度的提升而增大，利用三者之間的關系，繼而求出Tg。

食品脂類的分析。油脂是食品含有的常見成分，自身的營養性被廣泛的應用在食品制作中，針對于食品油脂的檢測，國外相關學者利用NMR技術，實現了對牛肉質構差異的分析，同時也測出了脂肪的含量。其次國外學者也通過該技術對于西瓜籽油質量指標的分析，為西瓜籽油的可食用性等性質開發奠定了良好的基礎。

其他成分的分析。鈉元素的存在以及在食品中的比例，直接影響著食品的儲存時間以及口感等，對此Nobuaki等也通過核磁共振成像技術對其進行了研究表明，NMR信號強度與鈉元素的濃度有著一定的比例關系，且鈉離子的流動性有著直接的關系。

食品成分分子結構的測定

糖結構檢測。糖的化學結構差異，在于單元數、原子的排列次序等的不同，在其原理上，利用以往的紅外光譜技術并不能很好的將其類似物進行區分；利用NMR技術的測定，是以D2O為溶劑，繼而檢測出結晶態下糖的構型、純度。其次也有學者根據糖羥基、同碳質子偶合，形成裂分雙峰的原理，制成了（1-3）-β-D葡聚糖硫酸鹽。

蛋白質與氨基酸的檢測。隨著計算機技術的不斷發展，使得二維核磁共振波譜技術，成為了食品蛋白質、氨基酸結構，以及動力學等性能研究的主要技術，張猛等經過試驗研究，提出了甜蛋白的化學位移、同位素交換等，可以確定食品蛋白質結構的說法。

水果品質的無損檢測

成熟度。核磁共振技術對于含油水果成熟度的測定效果理想，可以顯示出果實內部的構造，國外學者利用FID技術，對于人心果的成熟度以及不成熟度的檢測，結果顯示成熟水果的葡萄糖、果糖各有一個峰，但是沒成熟的蘋果，只存在一個蔗糖峰。并用H-NMR對其水分含量的測定，結果顯示波峰隨著人心果果實的成長而逐漸的降低，說明果實生長會抑制水分的活動性；而成熟的水果糖峰、水峰的峰形嚴重不對稱，說明水、可溶性碳水化合物之間存在一定的相互作用。

內部缺陷測定。龐林江等也通過此檢測技術，實現了水果冷藏下的成分變化的研究和報道；Chen P等學者利用此檢測技術對于桃、梨的測定，結果顯示果實的受損部分，在NMR圖像下，要比其他部分更加的明亮，而有蟲害的部分，相比沒有蟲害的部分要更加的暗，且也包括空隙的部分。

儲藏。Barreiro等學者，通過核磁共振成像技術，實現了對于不同儲藏條件下蘋果、桃子不同變化情況的研究，結果顯示水果的儲藏要比冷藏會更久一些。

綜上所述，通過對于核磁共振技術在食品檢測中應用分析，發現消費者對于食品的穩定性，以及性價比更加的看重，對此就需要加強食品質量的分析，而核磁共振技術打破了食品繁瑣體系對于以往檢測技術的限制，對于食品的無損檢測、安全檢測等，在保證食品品質的同時，也表明了其還有很大的發展空間，對此加強此方面的研究是非常有必要的。

（作者單位：哈密地區食品藥品檢驗所）