核磁共振技术在食品研究中的应用综述

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1、核磁共振技术在食品研宄中的应用综述原理核磁共振，即在静磁场中，具有磁性的原子核存在不同能级，用特定频率的电磁波照射样品，当电磁波能量等于能级差时，原子核吸收电磁波发生能级跃迁，产生井振吸收信号，核磁井振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象，并不是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具右核自旋。迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够利用，经常为人们所利用的原子核有：1H，11B，13C，170,19F，31P。［黄东雨］在核磁共振图谱中，

2、可以用自旋-晶格弛豫时间T1和自旋-自旋弛豫时间T2来形容磁化强度恢复到平衡状态的过程。由弛豫时间的差异可以看出核磁共振图谱的差异。NMR信号是发射出的电磁射线的物理现象，与核的密度成一定的比例。利用NMR信号来反映样品的化学结构、分子或原子的扩散系数、反应速率、化学变化以及K他性质。NMR可用来研究食品的物理及化学结构，食品的冷冻、干燥凝胶、再水化等过程，根据其用途，NMR技术主要有两个学科分支：核磁共振波谱法(NuearMagneticResonanceSpectroscopy)和核磁共振成像技术(

3、MagneticResonanceImaging，简称MRI)［1，3,5］。核磁共振波谱法是基于化学位移理论发展起来的，根据所使用的射频场频率的高低，其可分为高分辨率NMR波谱法和低分辨率NMR波谱法。1.NMR技术在水分分析中的应用食品中水分含量的高低以及结合状态对于食品的品质、加工特性、稳定性等有着重要的影响。卡尔•费休法是国内外通用的测定物质中水分的标准方法，也是最常用的方法，但其操作较复杂，且对固体样品必须事先粉碎均匀，对样品具右破坏性。NMR的一个重要应用就是研宄食品中水分的动力学和物理结构

4、，它可以测定能反映水分子流动性的氢核的纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T分析研究物质的含水量、水分分布、迁移以及与之相关的丼他性质。当水和底物紧密结合时，T2会降低；而游离水流动性好，有较大的T2所以通过Tl、T2的测定可得到被底物部分固定的不同部位的水分子流动和结构特征。2.NMR技术在油脂分析中的应用油脂因为其生理、营养、风味功能和广泛的工业用途而受到高度重视。据文献［3］报道，脂肪分析时，NMR方法是取代油脂质景控制中采用固体脂肪指数(SRI)分析方法唯一可行的、有潜在用途的仪器分析方法。它最早主要

5、用于油料种子含油量和SRI的测定，目前国内研究也主要集中在这方面［4，5］，现己建立了国际标准。Bertam等人［$G］以两种长链脂肪酸含量不同的奶酪作为研究对象，在奶酪连续冷却过程中测量弛豫时间T2,用以判断乳脂肪球的晶型转变，结果发现在17-22du时两种奶酪的T2都发生了明显的突变，而运用DSC分析得出这些突变正好对应脂肪的结晶峰值，从而得出用1H-NMR，可以测定奶酪的相转变，并快速准确地得到结晶温度。1.NMR技术在糖类分析中的应用NMR技术对糖类的研究主要集中在结构解析方面，包括糖残基数目、

6、组成单糖种类、端基构型、糖基连接方式和序列以及取代基闭的连接位置等都能推测出来［23］卢穹宇，姬胜利，等(核磁共振技术在糖类结构解析中的应用［J］.(中国生化药物杂志，2008，29(3):207-209传统的化学分析方法对简单糖的结构还能解吸，但对复杂糖类的结构尤其是糖基之间的连接顺序则缺乏确凿证据。2.NMR技术在蛋白质分析中的应用NMR技术是能够在原子分辨率下测定溶液中生物大分子三维结构的唯一方法［34］施蕴渝，吴季辉.核磁共振波谱研究蛋白质三维结构及功能［J］.中国科学技术大学学报，2008，3

7、8(8)：941-949.在研宄蛋白质和氨基酸的结构、动力学以及蛋白质相互作用等方面发挥着重要作用。许多蛋白质含有金属离子，金属离子对蛋白质发挥生物学功能起着很大的作用.金属离子与蛋白质的相互作用以及参与蛋白质功能调节的方式各种各样:有些金属离子高度专一性地与蛋白质紧密结合，对蛋白质发挥牛.物学功能起着关键性的作用：有些金属离子只是作为蛋白质发挥功能的辅助因子而瞬态地与蛋白质松散结合。1.核磁共振技术的发展趋势与前景NMR技术在食品分析中的应用远不止本文中所列举的，包括在食品污染物的分析和农药残留、肉中

8、同化剂的作用、氨基酸的测定、食品中的PH及氧化还原反应以及乳制品中微生物的测定等方面的研究都开始迅速发展。但是，NMR技术也存在仪器造价昂贵和讯号分析具有专门性与复杂性等缺点，且在实际应用中也还存在一些问题，有待于进一步深入研究，这些都限制了此种仪器在食品领域中的普及和新仪器的开发。因此，在今后的相关研究中，应该集中解决这些限制条件，进一步完善NMR技术，不断开发仪器新功能，并进一步降低成本，NMR技术将在食品分析检测研宄中得到更为广泛的应