《NMR技术在食品》PPT课件.ppt

NMR技术在食品 分析中的应用,1概述,核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)是基于原子核磁性的一种波谱技术。此技术最初只应用丁物理科学领域，随着超导技术、计算机技术和脉冲傅立叶变换波谱仪的迅速发展，今天，核磁共振已成为鉴定有机化合物结构和研究化学动力学等的极为重要的方法，其功能及应用领域正在逐步扩大。核磁共振技术在食品科学领域中的应用始于70年代初期，主要用于研究水在食品中的状态，由于NMR技术具有其他方法难以比拟的独特优点，即定性测定不具有破坏性、定量测定不需要标样，因此核磁共振技术在食品中的应用和发展也越来越广泛。,2 NMR技术的基本原理,具有核磁性质的原子核(或称磁性核或自旋核)，在高强磁场的作用下，吸收射频辐射，引起核自旋能级的跃迁所产生的波谱，叫核磁共振波谱。利用核磁共振波谱进行分析的方法，叫做核磁共振波谱法。从之可以看出，产生核磁共振波谱的必要条件有三条： 1）原子核必须具有核磁性质，即必须是磁性核，有些原子核不具有核磁性质，它就不能产生核磁共振波谱。这说明核磁共振的限制性； 2）需要有外加磁场，磁性核在外磁场作用下发生核自旋能级的分裂，产生不同能量的核自旋能级，才能吸收能级发生能级的跃迁。 3）只有那些能量与核自旋能级能量差相同的电磁辐射才能被共振吸收，这就是核磁共振波谱的选择性。由于核磁能级的能量差很小，所以共振吸收的电磁辐射波长较长，处于射频辐射光区。,3 NMR技术在食品分析研究中的应用,食品的松脆度、多汁性、质感稳定性等质构信息取决于食品组成成分的物理、化学状态及其三维结构，通常无法用常规分析方法进行研究。运用非破坏性的核磁共振波谱技术研究食品的物理、化学性质已成为食品研究的一种趋势。,应用：,NMR技术应用于水分的分析测定,NMR技术在淀粉研究中的应用,NMR技术在乳制品中的应用,NMR技术在测定油脂氧化稳定性方面的应用,NMR技术近年来在乳制品研究领域的应用不断增多，可用于乳制品的定量和定性分析，检测生物活性反应，进行同位素分析，研究乳脂肪和水构成的物理状态，以及蛋白质的凝聚等。 1定量和定性分析 1H和13C-NMR可以用来分析乳脂肪中油脂的构成，提供定量数据，包括油酸、棕桐油、奶油酪酸和三甘油醋等的质量比例关系，也可以测定烯键在sn-1和sn-2位置上的分布。 2 检测在活性条件下的反应 NMR技术可以在不破坏生物活性条件下对乳制品中的微生物进行检测，将微生物放在NMR检测管中培养，可以在不同时间内测定样品图谱，对微生物的新陈代谢过程进行追踪，可以对标有13C物质进行跟踪检测，因此，NMR技术可以运用到活性反应的检测之中。 3 研究乳脂肪物质的特性 NMR技术可以快速评价乳脂肪的物质特性，求得液态脂肪相对于固态脂肪的比例。将脂肪样品放于强磁场中，固体脂肪中的质子与液体脂肪的质子的弛豫时间T2不同。前者交换能量的速度快，因为刚性晶格中质子间的距离短，便于能量传递；然而对于液体脂肪来说，质子间的距离较大，弛豫时间较长。在固液混合物中施加90射频脉冲后，根据来自固体脂肪的信号量Ss和液体脂肪的信号量St，即可求得液态脂肪相对于固态脂肪的比例和SFC。,1 研究淀粉糊化 淀粉糊化是淀粉颗粒吸水肿胀和水化的过程，糊化将导致淀粉颗粒双折射性质丧失，流变性质改变，并影响淀粉的溶解性，所以水的流动性反映了糊化程度和其它一些性质。而T2预示了水的流动性，它随着流动性的降低而降低，因此通过测定T2在糊化过程中的改变可以研究不同条件对淀粉糊化的影响。 2 研究淀粉老化 很多的淀粉食品都是先将淀粉糊化，再制成成品的。在顾客消费以前，这些食品可能需要保存一段时间，在这段时间里淀粉可能会发生回生（老化)。在宏观上，淀粉回生表现为体系的硬化、脆化、水分析出以及透明性降低等等，严重损害了食品的品质。体系中所含的水对淀粉回生程度的影响很大，所以可以通过研究水的变化来研究食品中淀粉的回生。食品体系中的结合水与游离水的性质不一样，而淀粉回生过程中的水性质又发生了不同的变化。 3 淀粉玻璃态转化的研究 无定形的聚合物在较低温度下，分子的热运动能量很低，只有较小的运动单元，聚合物所表现出的力学性质与玻璃态相类似，故称之为玻璃态。聚合物由玻璃态转变到橡胶态时，含有质子的基团运动频率增加，质子活动性的改变可以用核磁共振法测定。,运用NMR技术可以测定油脂中脂肪酸对质子吸收的变化，从而确定油脂的氧化稳定性，既无破坏性，又快速准确。NMR测定菜籽油和豆油表现为在存储过程中脂肪酸组成中的脂肪族、烯键、二烯丙基亚甲基的变化，脂肪族质子与烯键质子的比率，和烯键质子与二烯丙基亚甲基质子的比率都随保存时间增加而不断增加。也有报道采用NMR技术来测定鱼肉的氧化稳定性。因此NMR技术是一种快速、无破坏性的评价食用油脂氧化稳定性的方法。,4 NMR技术对食品内部的无损检测,应用NMR图象法可以鉴别水果的内部损伤，精度高且能定量，提高了水果校验的可靠性，使储存环节有了进一步的保证。桃、橄榄等核内部有富含水和油脂的种子，利用NMR法可以看到暗色的圆圈中亮色的种子，从而辨别果实是否去核。研究报道，随着果实的逐渐成熟，游离的水分和脂肪也在增加，在NMR图象中看上去会越来越清晰明亮。对那些果实成熟度直接影响质量的品种，可据其成熟度和采摘后继续成熟的果实提供科学依据，大大提高了果实收获、运输的可靠性。,5 NMR技术在食品领域的发展趋势与前景,应用NMR技术还可用来研究肉中同化剂，如激