核磁共振技術(shù)在食品檢測(cè)中應(yīng)用

黃鑫

核磁共振技術(shù)（NMR），主要原理在于原子的核磁性，是20世紀(jì)的新型檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)也是當(dāng)前食品快速檢測(cè)發(fā)展的產(chǎn)物；該技術(shù)憑借著高效、簡(jiǎn)捷、無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用在分析檢定領(lǐng)域；尤其是在食品檢測(cè)中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)食品品質(zhì)的區(qū)分，同時(shí)還能測(cè)定食品的溫度以及所含水分等，對(duì)此加強(qiáng)此方面的研究，提升食品檢測(cè)效率是非常有必要的。

NMR技術(shù)概述

該技術(shù)主要是在靜磁場(chǎng)環(huán)境下，包含磁性的原子核，自身具備一定的能級(jí)，樣品經(jīng)過(guò)電磁波照射，當(dāng)電磁波能量與能級(jí)差一致時(shí)，原子核吸收的電磁能就會(huì)產(chǎn)生變化，繼而形成共振吸收信號(hào)。核磁共振主要依靠原子核的變化而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，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(duì)此可見氫核也是一個(gè)經(jīng)常被利用的原子核，最終實(shí)現(xiàn)食品的檢測(cè)。另外NMR技術(shù)也分為核磁共振波譜法、核磁共振成像技術(shù)；前者是基于化學(xué)位移理論，根據(jù)射頻場(chǎng)頻率的變化實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。后者屬于一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)NMR波信號(hào)的定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)于樣品結(jié)構(gòu)的觀察和分析，最終實(shí)現(xiàn)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(guó)外多項(xiàng)試驗(yàn)研究顯示，食品焙烤過(guò)程中T2曲線顯示出了輕度結(jié)合水上升、牢固結(jié)合水下降、水相飽的相性；并標(biāo)明肉質(zhì)冷藏的時(shí)間越長(zhǎng)，在烹飪時(shí)水分丟失更加嚴(yán)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(shù)對(duì)儲(chǔ)藏食品的實(shí)驗(yàn)分析表明，儲(chǔ)藏的溫度越低，非凍結(jié)水分流失越嚴(yán)重，并對(duì)如何在冷藏中保證食品制品做出了研究；（3）水分性質(zhì)。Esselink等學(xué)者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)面團(tuán)被擠壓后，水分隨著鼓質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的折斷損失嚴(yán)重；當(dāng)面團(tuán)成型后，水分的損失隨著網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的恢復(fù)而降低。另外也有國(guó)外學(xué)者對(duì)于新鮮奶酪的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)處理方式不同，食品中水分結(jié)構(gòu)、分子性質(zhì)等都會(huì)發(fā)生不同程度的變化。

食品淀粉的分析。NMR技術(shù)，對(duì)于食品中淀粉的檢測(cè)，是借助了質(zhì)子的弛豫時(shí)間，實(shí)現(xiàn)淀粉的糊化等分析的。淀粉分子的運(yùn)動(dòng)，繼而產(chǎn)生多聚體玻璃化的轉(zhuǎn)變，對(duì)此對(duì)其一系列的研究表明，處于玻璃態(tài)的聚合物，碳水化合物與剛性成分的自旋-自旋弛豫時(shí)間的關(guān)系不會(huì)受到溫度影響；當(dāng)其聚合物不處于玻璃態(tài)時(shí)，之間的關(guān)系會(huì)隨著溫度的提升而增大，利用三者之間的關(guān)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(yíng)養(yǎng)性被廣泛的應(yīng)用在食品制作中，針對(duì)于食品油脂的檢測(cè)，國(guó)外相關(guān)學(xué)者利用NMR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)牛肉質(zhì)構(gòu)差異的分析，同時(shí)也測(cè)出了脂肪的含量。其次國(guó)外學(xué)者也通過(guò)該技術(shù)對(duì)于西瓜籽油質(zhì)量指標(biāo)的分析，為西瓜籽油的可食用性等性質(zhì)開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

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(chǔ)存時(shí)間以及口感等，對(duì)此Nobuaki等也通過(guò)核磁共振成像技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了研究表明，NMR信號(hào)強(qiáng)度與鈉元素的濃度有著一定的比例關(guān)系，且鈉離子的流動(dòng)性有著直接的關(guān)系。

食品成分分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定

糖結(jié)構(gòu)檢測(cè)。糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異，在于單元數(shù)、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(shù)并不能很好的將其類似物進(jìn)行區(qū)分；利用NMR技術(shù)的測(cè)定，是以D2O為溶劑，繼而檢測(cè)出結(jié)晶態(tài)下糖的構(gòu)型、純度。其次也有學(xué)者根據(jù)糖羥基、同碳質(zhì)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(zhì)與氨基酸的檢測(cè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得二維核磁共振波譜技術(shù)，成為了食品蛋白質(zhì)、氨基酸結(jié)構(gòu)，以及動(dòng)力學(xué)等性能研究的主要技術(shù)，張猛等經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，提出了甜蛋白的化學(xué)位移、同位素交換等，可以確定食品蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的說(shuō)法。

水果品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)

成熟度。核磁共振技術(shù)對(duì)于含油水果成熟度的測(cè)定效果理想，可以顯示出果實(shí)內(nèi)部的構(gòu)造，國(guó)外學(xué)者利用FID技術(shù)，對(duì)于人心果的成熟度以及不成熟度的檢測(cè)，結(jié)果顯示成熟水果的葡萄糖、果糖各有一個(gè)峰，但是沒(méi)成熟的蘋果，只存在一個(gè)蔗糖峰。并用H-NMR對(duì)其水分含量的測(cè)定，結(jié)果顯示波峰隨著人心果果實(shí)的成長(zhǎng)而逐漸的降低，說(shuō)明果實(shí)生長(zhǎng)會(huì)抑制水分的活動(dòng)性；而成熟的水果糖峰、水峰的峰形嚴(yán)重不對(duì)稱，說(shuō)明水、可溶性碳水化合物之間存在一定的相互作用。

內(nèi)部缺陷測(cè)定。龐林江等也通過(guò)此檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水果冷藏下的成分變化的研究和報(bào)道；Chen P等學(xué)者利用此檢測(cè)技術(shù)對(duì)于桃、梨的測(cè)定，結(jié)果顯示果實(shí)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(méi)有蟲害的部分要更加的暗，且也包括空隙的部分。

儲(chǔ)藏。Barreiro等學(xué)者，通過(guò)核磁共振成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于不同儲(chǔ)藏條件下蘋果、桃子不同變化情況的研究，結(jié)果顯示水果的儲(chǔ)藏要比冷藏會(huì)更久一些。

綜上所述，通過(guò)對(duì)于核磁共振技術(shù)在食品檢測(cè)中應(yīng)用分析，發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)于食品的穩(wěn)定性，以及性價(jià)比更加的看重，對(duì)此就需要加強(qiáng)食品質(zhì)量的分析，而核磁共振技術(shù)打破了食品繁瑣體系對(duì)于以往檢測(cè)技術(shù)的限制，對(duì)于食品的無(wú)損檢測(cè)、安全檢測(cè)等，在保證食品品質(zhì)的同時(shí)，也表明了其還有很大的發(fā)展空間，對(duì)此加強(qiáng)此方面的研究是非常有必要的。

（作者單位：哈密地區(qū)食品藥品檢驗(yàn)所）