核磁共振技术在食品研究中的应用综述.doc

核磁共振技术在食品研究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，产生共振吸收信号，核磁共振是处于静磁场 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有核自 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, 31Po [黄东雨]在核磁共振图谱中，可以用自旋■晶格弛豫吋间 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 变化以及其他性质NMR可用來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(Nuear Magnetic Resonance Spectroscopy)和核磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging,简称 MRI)[1, 3, 5]o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，对样品具有破坏性NMR的一个重要应用就 是研究食品中水分的动力学和物理结构，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其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方法是取代油脂质量控 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］,现已建立了国际标准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。

3. 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、组成单糖种类、端基构型、糖基连接方式和序列以及取代基团的 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, 29⑶: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4. 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, 38 (8)： 941-949.在研究 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，对蛋口质发挥生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。

5 •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 都廿始迅速发展但是，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究中得到更为广泛的应用.参考文献[1] 万娟，陈中，杨晓泉•核磁共振技术及其在食品加工中的应用[J].食品与药品， 2006, 8（11A）:17-19[2] 周航，李泽荣，李保国•核磁共振技术在食品品质分析中的研究进展[J].农产品 加工，2009（3）:47-49⑶胡俊刚.现代核磁共振（NMR）技术在食品科学中的应用[J].食品研究与开发， 2000（1）:11-15[4] 王立，周洁，陈正行，姚惠源（江南大学食品学院，江苏无锡214036）粮食与 饲料工业/2003年第7期[5] 吴磊，何小维，黄强，高群玉（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640） 综 述食品工业科技Vol.29, No.04, 2008[6] 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, 38 （8）： 941-949.[7] 张芳，林东海3（中国科学院上海药物研究所，上海生命科学研究院，上海201203）波谱学 杂志第26卷第 1 期2009年3月 ChineseJournalotMagneticResonanceVol.26No. 1 Mar.2009[8] 黄东雨，黄雪莲，卢雪华，郑瑞婷，陈悦娇，陈海光等核磁共振技术在食品 工业中的应用（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225）食品研究与[9] 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]・（中国牛化药 物杂志,2008, 29（3）:207-209开发专题论述,2010年11月第31卷第11期[10] 刘延奇，吴史博，毛自荐（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州 450002）第7期（总第142期）农产品加工•学刊No.7Jul[11] 陈卫江，林向阳，阮榕生，等.核磁共振技术无损快速评价食品水分的研究[J]. 食品研究与开发,2006, 27（4）:125-127。