核磁共振技术在食品检测中应用
黄鑫
核磁共振技术（NMR），主要原理在于原子的核磁性，是20世纪的新型检测技术，同时也是当前食品快速检测发展的产物；该技术凭借着高效、简捷、无损检测等优势，被广泛的应用在分析检定领域；尤其是在食品检测中的应用，不仅能够实现食品品质的区分，同时还能测定食品的温度以及所含水分等，对此加强此方面的研究，提升食品检测效率是非常有必要的。
NMR技术概述
该技术主要是在静磁场环境下，包含磁性的原子核，自身具备一定的能级，样品经过电磁波照射，当电磁波能量与能级差一致时，原子核吸收的电磁能就会产生变化，继而形成共振吸收信号。核磁共振主要依靠原子核的变化而实现检测，目前常被利用的原子核有包括氢核、氧核等，而大部分的食品都含有氢核，对此可见氢核也是一个经常被利用的原子核，最终实现食品的检测。另外NMR技术也分为核磁共振波谱法、核磁共振成像技术；前者是基于化学位移理论，根据射频场频率的变化实现检测的。后者属于一种无损检测技术，通过NMR波信号的定位，实现对于样品结构的观察和分析，最终实现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。国外多项试验研究显示，食品焙烤过程中T2曲线显示出了轻度结合水上升、牢固结合水下降、水相饱的相性；并标明肉质冷藏的时间越长，在烹饪时水分丢失更加严重，且不同PH下的周知纤维水分的均匀性也不同；（2）水分含量。马斌在利用该技术对储藏食品的实验分析表明，储藏的温度越低，非冻结水分流失越严重，并对如何在冷藏中保证食品制品做出了研究；（3）水分性质。Esselink等学者发现，当面团被挤压后，水分随着鼓质网状结构的折断损失严重；当面团成型后，水分的损失随着网状结构的恢复而降低。另外也有国外学者对于新鲜奶酪的检测，发现处理方式不同，食品中水分结构、分子性质等都会发生不同程度的变化。
食品淀粉的分析。NMR技术，对于食品中淀粉的检测，是借助了质子的弛豫时间，实现淀粉的糊化等分析的。淀粉分子的运动，继而产生多聚体玻璃化的转变，对此对其一系列的研究表明，处于玻璃态的聚合物，碳水化合物与刚性成分的自旋-自旋弛豫时间的关系不会受到温度影响；当其聚合物不处于玻璃态时，之间的关系会随着温度的提升而增大，利用三者之间的关系，继而求出Tg。
食品脂类的分析。油脂是食品含有的常见成分，自身的营养性被广泛的应用在食品制作中，针对于食品油脂的检测，国外相关学者利用NMR技术，实现了对牛肉质构差异的分析，同时也测出了脂肪的含量。其次国外学者也通过该技术对于西瓜籽油质量指标的分析，为西瓜籽油的可食用性等性质开发奠定了良好的基础。
其他成分的分析。钠元素的存在以及在食品中的比例，直接影响着食品的储存时间以及口感等，对此Nobuaki等也通过核磁共振成像技术对其进行了研究表明，NMR信号强度与钠元素的浓度有着一定的比例关系，且钠离子的流动性有着直接的关系。
食品成分分子结构的测定
糖结构检测。糖的化学结构差异，在于单元数、原子的排列次序等的不同，在其原理上，利用以往的红外光谱技术并不能很好的将其类似物进行区分；利用NMR技术的测定，是以D2O为溶剂，继而检测出结晶态下糖的构型、纯度。其次也有学者根据糖羟基、同碳质子偶合，形成裂分双峰的原理，制成了（1-3）-β-D葡聚糖硫酸盐。
蛋白质与氨基酸的检测。随着计算机技术的不断发展，使得二维核磁共振波谱技术，成为了食品蛋白质、氨基酸结构，以及动力学等性能研究的主要技术，张猛等经过试验研究，提出了甜蛋白的化学位移、同位素交换等，可以确定食品蛋白质结构的说法。
水果品质的无损检测
成熟度。核磁共振技术对于含油水果成熟度的测定效果理想，可以显示出果实内部的构造，国外学者利用FID技术，对于人心果的成熟度以及不成熟度的检测，结果显示成熟水果的葡萄糖、果糖各有一个峰，但是没成熟的苹果，只存在一个蔗糖峰。并用H-NMR对其水分含量的测定，结果显示波峰随着人心果果实的成长而逐渐的降低，说明果实生长会抑制水分的活动性；而成熟的水果糖峰、水峰的峰形严重不对称，说明水、可溶性碳水化合物之间存在一定的相互作用。
内部缺陷测定。庞林江等也通过此检测技术，实现了水果冷藏下的成分变化的研究和报道；Chen P等学者利用此检测技术对于桃、梨的测定，结果显示果实的受损部分，在NMR图像下，要比其他部分更加的明亮，而有虫害的部分，相比没有虫害的部分要更加的暗，且也包括空隙的部分。
储藏。Barreiro等学者，通过核磁共振成像技术，实现了对于不同储藏条件下苹果、桃子不同变化情况的研究，结果显示水果的储藏要比冷藏会更久一些。
综上所述，通过对于核磁共振技术在食品检测中应用分析，发现消费者对于食品的稳定性，以及性价比更加的看重，对此就需要加强食品质量的分析，而核磁共振技术打破了食品繁琐体系对于以往检测技术的限制，对于食品的无损检测、安全检测等，在保证食品品质的同时，也表明了其还有很大的发展空间，对此加强此方面的研究是非常有必要的。
（作者单位：哈密地区食品药品检验所）
核磁共振技术（NMR），主要原理在于原子的核磁性，是20世纪的新型检测技术，同时也是当前食品快速检测发展的产物；该技术凭借着高效、简捷、无损检测等优势，被广泛的应用在分析检定领域；尤其是在食品检测中的应用，不仅能够实现食品品质的区分，同时还能测定食品的温度以及所含水分等，对此加强此方面的研究，提升食品检测效率是非常有必要的。
NMR技术概述
该技术主要是在静磁场环境下，包含磁性的原子核，自身具备一定的能级，样品经过电磁波照射，当电磁波能量与能级差一致时，原子核吸收的电磁能就会产生变化，继而形成共振吸收信号。核磁共振主要依靠原子核的变化而实现检测，目前常被利用的原子核有包括氢核、氧核等，而大部分的食品都含有氢核，对此可见氢核也是一个经常被利用的原子核，最终实现食品的检测。另外NMR技术也分为核磁共振波谱法、核磁共振成像技术；前者是基于化学位移理论，根据射频场频率的变化实现检测的。后者属于一种无损检测技术，通过NMR波信号的定位，实现对于样品结构的观察和分析，最终实现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。国外多项试验研究显示，食品焙烤过程中T2曲线显示出了轻度结合水上升、牢固结合水下降、水相饱的相性；并标明肉质冷藏的时间越长，在烹饪时水分丢失更加严重，且不同PH下的周知纤维水分的均匀性也不同；（2）水分含量。马斌在利用该技术对储藏食品的实验分析表明，储藏的温度越低，非冻结水分流失越严重，并对如何在冷藏中保证食品制品做出了研究；（3）水分性质。Esselink等学者发现，当面团被挤压后，水分随着鼓质网状结构的折断损失严重；当面团成型后，水分的损失随着网状结构的恢复而降低。另外也有国外学者对于新鲜奶酪的检测，发现处理方式不同，食品中水分结构、分子性质等都会发生不同程度的变化。
食品淀粉的分析。NMR技术，对于食品中淀粉的检测，是借助了质子的弛豫时间，实现淀粉的糊化等分析的。淀粉分子的运动，继而产生多聚体玻璃化的转变，对此对其一系列的研究表明，处于玻璃态的聚合物，碳水化合物与刚性成分的自旋-自旋弛豫时间的关系不会受到温度影响；当其聚合物不处于玻璃态时，之间的关系会随着温度的提升而增大，利用三者之间的关系，继而求出Tg。
食品脂类的分析。油脂是食品含有的常见成分，自身的营养性被广泛的应用在食品制作中，针对于食品油脂的检测，国外相关学者利用NMR技术，实现了对牛肉质构差异的分析，同时也测出了脂肪的含量。其次国外学者也通过该技术对于西瓜籽油质量指标的分析，为西瓜籽油的可食用性等性质开发奠定了良好的基础。
其他成分的分析。钠元素的存在以及在食品中的比例，直接影响着食品的储存时间以及口感等，对此Nobuaki等也通过核磁共振成像技术对其进行了研究表明，NMR信号强度与钠元素的浓度有着一定的比例关系，且钠离子的流动性有着直接的关系。
食品成分分子结构的测定
糖结构检测。糖的化学结构差异，在于单元数、原子的排列次序等的不同，在其原理上，利用以往的红外光谱技术并不能很好的将其类似物进行区分；利用NMR技术的测定，是以D2O为溶剂，继而检测出结晶态下糖的构型、纯度。其次也有学者根据糖羟基、同碳质子偶合，形成裂分双峰的原理，制成了（1-3）-β-D葡聚糖硫酸盐。
蛋白质与氨基酸的检测。随着计算机技术的不断发展，使得二维核磁共振波谱技术，成为了食品蛋白质、氨基酸结构，以及动力学等性能研究的主要技术，张猛等经过试验研究，提出了甜蛋白的化学位移、同位素交换等，可以确定食品蛋白质结构的说法。
水果品质的无损检测
成熟度。核磁共振技术对于含油水果成熟度的测定效果理想，可以显示出果实内部的构造，国外学者利用FID技术，对于人心果的成熟度以及不成熟度的检测，结果显示成熟水果的葡萄糖、果糖各有一个峰，但是没成熟的苹果，只存在一个蔗糖峰。并用H-NMR对其水分含量的测定，结果显示波峰随着人心果果实的成长而逐渐的降低，说明果实生长会抑制水分的活动性；而成熟的水果糖峰、水峰的峰形严重不对称，说明水、可溶性碳水化合物之间存在一定的相互作用。
内部缺陷测定。庞林江等也通过此检测技术，实现了水果冷藏下的成分变化的研究和报道；Chen P等学者利用此检测技术对于桃、梨的测定，结果显示果实的受损部分，在NMR图像下，要比其他部分更加的明亮，而有虫害的部分，相比没有虫害的部分要更加的暗，且也包括空隙的部分。
储藏。Barreiro等学者，通过核磁共振成像技术，实现了对于不同储藏条件下苹果、桃子不同变化情况的研究，结果显示水果的储藏要比冷藏会更久一些。
综上所述，通过对于核磁共振技术在食品检测中应用分析，发现消费者对于食品的稳定性，以及性价比更加的看重，对此就需要加强食品质量的分析，而核磁共振技术打破了食品繁琐体系对于以往检测技术的限制，对于食品的无损检测、安全检测等，在保证食品品质的同时，也表明了其还有很大的发展空间，对此加强此方面的研究是非常有必要的。
（作者单位：哈密地区食品药品检验所）
