磁共振文献

那个也太复杂了吧,简单说,本来原子核的自转方向是不同的,核磁共振使得它们向同样的方向转,发出电磁波再经过处理,人体不同地方的氢原子数量不同,根据电磁波强度集成的像

核磁共振技术主要有两个学科分支：核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy）和磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI ）。核磁共振波谱技术是基于化学位移理论发展起来的，主要用于测定物质的化学成分和分子结构。磁共振成像技术诞生于 1973年，它是一种无损测量技术，可以用于获取多种物质的内部结构图象。由于核磁共振可获取的信息丰富，因此应用领域十分广泛，如分析化学、生 命科学、材料检测、石油勘探和水资源探查等等。在这诸 多应用中，生命科学方面的应用是近年来发展最为迅速的，已经成为当前核磁共振技术研究的热点。据不完全统计，从1985 年到 2001 年间发表在《Science》上的与核磁共振有关的 602 篇文献中有 80 % 属于生命科学。

如果是国内期刊，《波谱学杂志》接收这方面的文章，可以试试 《波谱学杂志》是国内磁共振波谱领域唯一的学术性期刊，由中国物理学会波谱学专业委员会和中国科学院武汉物理与数学研究所共同主办，创刊于1983年6月，季刊，中、英文混合刊 主要报道在磁共振波谱学、原子与射频场和微波相互作用领域——包括核磁共振、磁共振成像、顺磁共振、核电四极矩共振、光磁共振、微波波段原子频率标准等方面的基础与应用研究的新成果、新技术。 研究论文：报道学术价值明显、有创新的系统性研究成果。全文篇幅（包括图、表、参考文献、中英文摘要）一般不超过6000字。　　研究简报：报道有创新性的部分或阶段性研究成果全文一般不超过4500字。　　研究快报：快速(60～120天)简要地报道NMR学科前沿领域的最新研究成果（刊登后仍可发表论文）。　　综述评论：结合自己的系统研究, 对NMR领域国内外最新研究进展作出综合评述。

核磁共振技术在食品检测方面的应用摘要:综述国内外核磁共振技术在食品检测方面的技术研究。从核磁共振技术定义与分类,及其对食品成分、分子结构的分析以及水果品质无损检测等方面的应用进行阐述。从目前的应用现状来看,该技术在食品检测方面具有快速、准确以及不损坏原料的优点,但在实际的应用中也还存在一些问题,有待于进一步深入研究。关键词:核磁共振技术;食品成分;分子结构;水果品质;无损检测是基于原子核磁性的一种技术, 20世纪中期由荷兰物理学家Goveter最先发现,后由美国物理学家Bloch和Purell加以完善[ 1 ]。NMR技术可快速定量分析检测样品,对样品不具破坏性,而且简便、灵敏度高;另外,利用该技术可在短时间内同时获得样品中多种组分的弛豫时间曲线图谱,从而能准确地对样品进行分析鉴定[ 2 ]。它的应用很广泛,例如在食品加工中,可用于测定物料的温度和水分含量及状态;在水果无损检测中,可用于水果的分级和内外部品质鉴定。1　NMR技术及其分类NMR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,原子核吸收电磁能发生跃迁, 产生共振吸收信号[ 3 ]。NMR现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动,而自旋角动量的具体数值是由原子核的自旋量子数决定的。迄今为止,只有自旋量子数等于1 /2的原子核的核磁共振信号才能够被人们利用, 常被利用的原子核有: 1H、11B、13C、17O、19 F、31 P和23Na等。其中,氢核(1H)只有一个中子,具有很强的磁矩,食品中的水、淀粉、糖和油中都有氢核,所以质子核磁共振技术(即1H2NMR)常用于食品成分的非破坏性检验[ 4 ]。NMR技术主要有两个学科分支:核磁共振波谱法(Nu2clearMagnetic Resonance Spectroscopy)和核磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging,简称MR I) [ 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,其又可分为高分辨率NMR波谱法和低分辨率NMR波谱法。前者主要用于研究化合物的分子结构,目前应用最广的是1H2NMR和13 C2NMR。由于食品结构复杂,该技术还只限于非常简单的食品模型;后者是通过NMR谱信号来分析食品的理化性质,信号的最初强度与样品中原子核数量直接相关。由于价格相对低廉,仪器相对较小,低分辨率NMR法已成为食品工业应用较为广泛的技术。核磁共振成像技术诞生于1973年,它是一种无损检测技术。对于食品品质的检测,NMR显像可以使NMR波信号在样品中定位,为进行食品内部结构的直观透视研究提供强有力的手段,对食品加工和储藏过程中的生化反应以及化学变化进行跟踪研究。2　对食品成分的分析 1　对食品中水分的分析食品中水分含量的高低以及结合状态直接对食品的品质、加工特性、稳定性等有重要影响。NMR的一个重要应用117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T2[ 6 ]。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。这样,就可以推测食品的相关特性。 1　水分分布　Engelsen等[ 7 ]的试验结果表明,在焙烤过程中T2 曲线显示了多相性,并可分为3种变化(轻度结合水上升,牢固结合水下降,水相饱和) ,还观察到淀粉糊化的主要转变过程。MargitM等[ 8 ]利用低频率NMR法研究冻藏肉发现:冷冻温度越低、冻藏时间越长,肉在解冻、烹饪时的水分损失增加;高pH的新鲜肉比正常pH值的肌原纤维中水分分布更均匀。 2　水分含量　马斌[ 9 ]对在- 20～ - 40 ℃下储藏的牛肉、橘汁和面团等样品,利用NMR技术进行非冻结水分含量分析时发现:随着温度的降低,产品中水分不断冻结,导致非冻结水分含量显著减少,由单点斜面图像可以描绘出产品水分分布的一维、二维图像,从而为样品在冻藏过程中如何保证品质提供了依据。陈卫江等[ 9 ]利用3种方法即( F ID)曲线法、自旋—回波( Sp in2Echo)法、高分辨率NMR 波谱法对食品含水量进行了对比分析。 3　水分性质　范明辉等[ 10 ]利用NMR技术分析研究了与食品品质密切相关的水分子的流动性、持水力、水结合、水化等性质。Esselink等[ 11 ]通过流变学、NMR、电子显微镜发现生面团被挤成片状后其中的麸质网状结构形成并被打断,同时水分子流动性增加,生面团成型之后网状结构恢复,水分子流动性下降。Ruth H等[ 12 ]利用NMR技术对经不同处理的新鲜奶酪进行快速检测,得出处理方式不同,产品的黏性、硬度以及脱水收缩的能力也不一样的结论;而施高压、加辅料等处理也可能改变样品中水的结构和分子性质[ 13 ]。 2　对食品中淀粉的分析NMR技术用于淀粉研究,主要是利用体系中不同质子的不同弛豫时间来研究淀粉的糊化、回生或玻璃化转变[ 3 ]。分子运动是多聚体玻璃化转变的基础,因此,利用脉冲NMR研究碳水化合物和蛋白质在玻璃化转变过程中与刚性成分的自旋—自旋弛豫时间( T2 )的关系。当聚合物处于玻璃态时, T2 不随温度而变,表现出刚性晶格的性质,玻璃化转变后,突破刚性晶格的限制, T2 随温度升高而增大。由T2 和温度曲线可求得Tg[ 14 ]。Midori K等[ 15 ]利用NMR及其成像技术对大米蒸煮过程中淀粉糊化、水分含量及分布等进行了量化。据杨玉玲等[ 16 ]用13C2NMR谱图的信号强度之比来分析直链淀粉、支链淀粉以及酸水解和酶水解后的支链淀粉样品的分支程度。Franck D等[ 17 ]也采用元素分析法、电泳技术和NMR波谱法对表氯醇作用下面粉与NH4OH形成的交联化合物进行了含量、流动性以及结构特性的分析,取得了比较理想的结果。 3　对食品中脂类物质的分析油脂因为其生理、营养、风味功能和广泛的工业用途而受到高度重视,单一的NMR方法是取代油脂质量控制中采用固体脂肪指数( SR I)分析方法唯一可行的、有潜在用途的仪器分析方法[ 18 ] ,从而为改进食品加工工艺和质量打下了良好的基础。Ballerini[ 19 ]利用MR I法可以对比牛肉中不同质构(脂肪、瘦肉、连接组织)的差异,易于分析肉的切面,测得真实的脂肪含量(而非仅只表面可见部分) 。M BMabaleha等[ 20 ]通过GC分析和NMR检测对精炼的西瓜籽油的各项质量指标进行对比评价,以确认它的可食用性以及能否在市场上作为后备商业食用油推广。 4　对食品中其他成分的分析食品中钠元素的含量与分布在很大程度上影响着食品的口感和质地。Nobuaki I等[ 21 ]采用23Na2NMR 成像技术对食品中钠进行研究以期为食品的储藏加工提供有效的帮助。结果表明:NMR信号强度和食品中Na +浓度呈比例关系,并且在很大程度上取决于Na + 的流动性。Hideki T等[ 22 ]利用1H2NMR法研究了单萜内酯类化合物与食品风味的关系。3　对食品成分分子结构的测定 1　糖的结构的测定糖的化学结构十分类似,仅仅是重复单元数不同或原子排列次序不同,这些相似物用红外光谱或其他一些分析手段无法加以区别,而用13C2NMR就能明确区别其结构的微小差异。据祝耀初等[ 23 ]报道NMR技术在食品中糖的分析测定中常用D2O作溶剂,有时亦用氘代二甲亚砜(DMSO2d6 )作溶剂,其测定结果代表了结晶态时糖的构型和纯度。此外,糖的各羟基都与同碳质子相偶合而产生裂分的双峰。WangYajun等[ 24 ]使(1→3) 2β2D2葡聚糖与硫酸在- 6 ℃进行异化作用制得(1→3) 2β2D2葡聚糖硫酸盐, 1H2NMR检测结果证实了该物质是葡聚糖的磺酸酯化合物,并且发现经磺酸化的多糖物质在形态上变得松散了。 2　蛋白质和氨基酸的结构的测定过去几十年由于二维核磁共振波谱技术及其相应计算方法的发展,核磁共振波谱学已成为研究蛋白质和氨基酸的结构、空间构型以及动力学的重要工具。Niccolai等[ 25 ]在研究MNEI(一种含96种氨基酸的甜蛋白)时,用带顺磁探头的梯度NMR图谱仪研究其表面结构,以确定该甜蛋白可能的络合部位及与水的络合情况。张猛等[ 26 ]综述了甜蛋白的化学位移、偶合常数、核间奥氏(NOE)效应以及同位素交换等确定蛋白质或多肽的二级结构的方法。Joachim G等[ 27 ]对乳清和鸡蛋中的特定蛋白质的热变性过程以及变性之后的性质进行了低频率NMR检测。另外,刘兴前等[ 28 ]获得了19种氨基酸的1H2NMR谱图,与《Hand book of p roton2NMR spectra and data》中相应的氨基酸图谱为对照进行比较,其中L2Ala、D2Ala、L2Leu、L2 Pro等6种氨基酸完全一致,其余13种非常类似;首次获得L2丝氨酸和L2色氨酸的1H2NMR谱。118安全与检测　2008年第6期4　对水果品质的无损检测 1　内部品质及成熟度核磁共振技术(NMR)是探测浓缩氢核及被测物油水混合团料状态下的响应变化,能显示果实内部组织的高清晰图像,因此在测定含油水果如苹果、香蕉的糖度和含油成分方面有潜在价值[ 29 ]。Chaughu1e等[ 30 ]用自由感应衰减( F ID)谱测定人心果中的可溶性碳水化合物,成熟与未成熟果实的13C2NMR谱显示:前者的葡萄糖和果糖各有一个峰,而后者只有一个蔗糖峰。用1H2NMR 对人心果果实中的水分进行检测,结果发现在水果生长的早期,波峰较宽,说明水分的活动性受到限制;在成熟果实的波谱中,糖峰处于水峰的右边且稍低,峰形不对称,说明水与可溶性碳水化合物之间具有相互作用。因此,观察人心果的13 C2NMR谱和1H2NMR谱,可从其峰的特点推测其水和碳水化合物的组成和状态。另外,桃、橄榄等水果核内含有富含水和油脂的种子,利用NMR法可以观察到暗色的圆圈中亮色的种子,利用此法可保证加工过程中果核剔除干净,使未加工果实及时分离出来[31 ]。 2　内部缺陷及损伤庞林江等[ 32 ]在利用NMR技术对不同贮藏温度下苹果内部褐变引起果实成分变化的检测和监控方面也有报道。Chen P等人[ 33 ]利用NMR 技术来测度桃和梨,结果发现在NMR图像中,果实的受损伤部分比邻近区域更亮,有虫害的比没有虫害的部分要暗,干枯的部分比正常部分要暗淡,有空隙的部分要显得暗淡。 3　贮藏过程中的变化Barreiro等[ 34 ]运用MR I图像技术对苹果和桃子在不同贮藏条件下的变化进行了研究,结果表明: CA贮藏明显优于冷藏。Kerr等[ 35 ]运用MR I技术观察了猕猴桃在- 40 ℃流动空气中冷冻时冰形成的动态过程。这些都将为水果储藏提供有效的依据。5　结论2000年9月在葡萄牙召开了第二届“NMR技术在食品中的应用国际会议”。其主要论题有固态NMR技术的最新进展,在分析肉结构、食品中的pH及氧化还原反应、面团结构、软奶酪的感官特性以及在研究化学结构和分子活动性等方面,还有用于鉴别橄榄油、鲑鱼肉,分析猪腰肉、鱼和芒果中脂肪分布等方面的应用。无论是食品的消费者还是生产者,都期待食品有高性价比和高稳定性, 这就使得人们需要有各种优良的技术手段来评价食品的质量。其中,NMR的穿透能力强,不受样品厚度的影响,而食品体系常常是不均匀的复杂体系,许多方法都不能较好地适应。因此, NMR作为一种无损、无辐射、安全高效的检测方法在现代食品安全、食品结构与动力学、食品监测与品质控制等方面有着很好的应用前景。然而,从目前的研究现状来看,今后在这方面的研究主要集中在以下几个方面:(1) 更深入地研究NMR机理,将其应用到更复杂的食品模型中,使其分析检测不再局限于常量成分的检测,比如应用于食药用菌多糖结构和活性的研究;将其研究结果推广到更多的果蔬加工过程中,从而能更好地监测和控制食品的生产和质量;(2) 在检测某些物质的结构和性质时,可以结合固相微萃取、分子蒸馏等技术来克服该技术对样品质和量的要求。由于食品组分的复杂多样性,将NMR与GC或远红外等先进技术先结合,能更准确有效地对食品品质进行定位;(3) 降低核磁共振仪的造价和运转费,得到推广应用;(4) 我国现有的分析检测仪器比较落后,常规的分析检测方法破坏性大、既耗人力又耗时。因此,我国科研工作者应努力研究国际上相关的鉴别检验技术成果,为我国对食品生产和质量的全自动化控制提供技术支持。参考文献1　王维民,蒲晓华 核磁共振技术在食品研究中的应用[ J ] 上海轻工业, 3　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) : 17～4　李云飞,殷涌光,金万镐编著 食品物性学[M ] 北京:中国轻工业出版社, 2005, 198～5　张丽君 核磁共振技术的进展[ J ] 河北师范大学学报(自然科学版) , 2006, 24 (2) : 224～6　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) : 125～7　8　9　马斌 运用NMR 技术对冷冻食品中非冻结水分布情况的研究[ J ] 食品科学, 2006, 67 (6) : 2 251～2 119第24卷第6期齐银霞等:核磁共振技术在食品检测方面的应用　Ma B Study of non2freeze water distribution of freezed food usingNMR technique[ J ] Food Science, 2006, 67 (6) : 2 251～2 10　范明辉,范崇东,王淼 利用脉冲NMR 研究食品体系中的水分性质[ J ] 食品与机械, 2004, 20 (2) : 45～FanMinghui, Fan Chongdong, WangM Pulse NMR study ofwa2ter in food system[ J ] Food &Machiney, 2004, 20 (2) : 45～11　E E , Aalst, - 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核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI），又称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI），是利用核磁共振（NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。 从核磁发现到MRI技术的70年时间里有关核磁共振的研究领域曾在三个领域（物理、化学、生理学或医学）内获得了6次诺贝尔奖，足以说明此领域及其衍生技术的重要性。 物理原理原理概述核磁共振成像是随着计算机技术、电子技术、超导技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。医生考虑到患者对“核”的恐惧心理，故常将这门技术称为磁共振成像。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内H+运动产生信号，经计算机处理而成像的。 原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。 核磁共振成像的“核”指的是氢原子核，因为人体的约70%是由水组成的，MRI即依赖水中氢原子。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。