核磁共振新技術在食品科學研究中的應用.pdf

1、核磁共振(Nuchear Magnetic Resonance，NMR)技術是一種的無損傷、非侵入的檢測技術，能提供化學位移和J耦合等分子水平的信息，廣泛應用于化合物結構分析和混合物鑒定等方面。對于液體樣品，液態(tài)分子可以快速且任意的翻轉，因此液態(tài)樣品屬于各向同性，利用傳統(tǒng)液體NMR譜方法便能夠獲得高分辨譜圖。大多數(shù)食物雖然含有較多水分，但是仍屬于半固體或是固態(tài)，在半固態(tài)和固態(tài)體系中由于無法像液態(tài)樣品一樣，分子可以快速并且任意的翻滾，分子

2、運動被局限，因而有些作用力無法被平均，例如:偶極-偶極作用，四極作用，各向異性化學位移等，所以在半固態(tài)和固態(tài)核磁共振中譜圖的分辨率差了好幾個量級。因此如何獲得固態(tài)或者半固態(tài)樣品的高分辨NMR譜，對食物科學的研究具有重大的意義。
　　本文利用萃取物高分辨NMR液態(tài)光譜的方法，魔角旋轉(magic anglespin，MAS)技術，基于分子間多量子相干(intermolecular multiple-quantumcoherences

3、，iMQC)的方法以及磁共振成像技術(MRI)，分別對魚類，茶葉和粘性膠狀食品進行檢測，獲取富含化學信息的食物高分辨NMR光譜和圖像，在這些光譜和圖像的基礎上，我們能夠對食物進行定量和定性的分析，等級分類，雜質鑒別等應用。主要研究成果如下:
　　1.介紹了兩種研究魚類的核磁共振方法，萃取法和分子間多量子相干技術的基本原理，描述了這兩種方法在食品科學領域的最新應用，萃取法獲得的光譜分辨率高，信噪比高，因此將獲得高分辨譜結合多元數(shù)據(jù)分

4、析的方法，不但能夠定性，定量的對樣品進行分析，更能夠做進一步的分析，例如給樣品質量分等級，區(qū)分樣品的原產(chǎn)地等等，并由此對食物的養(yǎng)殖，生產(chǎn)，種植等過程起到指導作用。而分子間多量子相干的優(yōu)勢在于可以無損、原位對樣品進行檢測，并且獲得較高分辨率光譜，最后論文還對分子間多量子相干和萃取法的結果進行量化對比。
　　2.闡述了基于54.7°高速旋轉的魔角旋轉技術的基本原理，以及與交叉極化技術結合而產(chǎn)生的交叉極化魔角旋轉(Cross Polar

5、ization，CP-MAS)。通過介紹三個研究對象，蔬菜，水果，肉類的典型例子，說明MAS技術在食品科學領域的中廣泛的應用前景。重點介紹了交叉極化技術(CP-MAS)的基本原里，并且利用1H-MAS和CP-MAS技術以及Qualitative DataAnalysis(QDA)分析法，對來自武夷山的8種茶葉進行檢測。通過檢測得到的結果我們對比了這些茶葉中咖啡因茶多酚，糖類以及萜類化合物的相對含量，給這些茶葉進行質量等級的區(qū)分，通過結果

6、我們發(fā)現(xiàn)NMR和QDA對茶葉的等級分類并不相同，NMR著重分析茶葉的成分，而QDA著重于茶葉的口味，因此結合兩種方法能夠對茶葉進行更系統(tǒng)，更完整的評價。
　　3.分別利用基于空間編碼的分子間多量子序列和磁共振成像技術，有效獲取粘性膠狀食物的磁共振信息。其中分子間單量子相干序列UF-IDEALⅢ序列結合了空間編碼解碼技術，使得該序列的采樣時間大幅度縮短，典型的粘性樣品，蜂蜜，酸奶，番茄醬，這三種樣品的采樣時間都在一分鐘內(nèi)，并且不需要

7、任何樣品處理程序，亦不需要旋轉，但是也是由于加入的空間編碼解碼技術，導致信噪比的降低。相對于NMR光譜來說，MRI技術能夠獲得直觀的影像，影像中的每一個像素的信號都是有樣品的物理性質決定的，例如分子密度，弛豫時間，溫度，擴散系數(shù)和不同位置對磁場的不同敏感。這些圖像中的信息能夠用于在空間中測量樣品的濃度，結構，溫度，擴散率等等。文中我們利用自旋鎖定技術獲得一種特殊的加權成像，Teff1ρ,DQ加權成像。將其應用于瓊脂糖模型的成像，并且詳細