摘　要：核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技術是基于原子核磁性的一種波譜技術，是一種快速、無損、未侵入式的新型檢測方法，所需樣品量很小，近年來在食品科學領域得到廣泛的應用。核磁共振技術最初主要應用于研究食品中水分的流動性、存在狀態，隨著核磁技術的不斷進步，在油脂和蛋白質結構、玻璃化相變、碳水化合物的分析以及食品無損檢測等方面也有廣泛應用。
關鍵詞：核磁共振　核磁共振成像　食品檢測

    1 核磁共振技術
    將有非零自旋量子數即I≠0的任何核子放在磁場中，都能以電磁波的形式吸收或者釋放能量，發生原子核的能級躍遷，同時會產生核磁共振信號，人們稱這種核對射頻區電磁波的吸收為核磁共振（NMR）。根據分辨率高低NMR可以分為低分辨率（即低場）和高分辨率（即高場）兩種，其中低場磁場強度在1.0T以下，主要能提供樣品的物理性質；高場在11.7T以上，能夠測試分子的化學結構，得到分子內部結構和功能團等化學性質信息^[1]，目前應用最廣泛的是1H-NMR和13C-NMR。
    核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技術，是NMR技術的一個分支，利用MRI進行無損切層成像，能夠直觀地、動態地監測食品在加工、保藏等各個過程中水分分布的變化。MRI的基本原理是：將樣品置于磁場中，用無線電射頻脈沖激發樣品內具有自旋特性的H原子核，引起H原子核共振，并吸收能量，當射頻脈沖停止后，H原子核以特定頻率發出磁共振信號，將所吸收的能量釋放出來，被樣品外的接收器接收，經計算機處理獲得圖像。MRI圖像亮的地方代表弛豫信號強，水分含量相對較高；圖像暗的地方，弛豫信號弱，水分含量相對較少^[2]。
    2 核磁共振技術在食品檢測中的應用
    2.1 NMR技術在水分分析中的應用
    水是食品的重要組成部分?？?middot;費休法是目前通用的測量水分含量的標準方法，但其操作較為復雜，并且檢測固體樣品時必須事先將樣品粉碎均勻，對其具有破壞性。傳統測量水分的方法還有一個缺點就是只能知道產品中水分的平均含量，但是食品是一個非均勻體系，通過核磁共振及其成像技術，不僅能得到水分含量，更能夠清楚地掌握水分子的存在狀態和分布遷移情況。水分子的結合能力和流動性，對于食品的品質和穩定性有更重要的影響。NMR和MRI是一種完全非破壞的分析手段，它通過檢測食品中H質子的弛豫時間，直觀地顯示食品中水分活性狀態分布和水分的分布與遷移，近年來在食品科學領域得到廣泛的應用，可以用來檢測食品的物理及化學特性。
    2.2 NMR技術在油脂分析中的應用
    在國外，利用NMR技術對脂肪進行分析已經應用得較為廣泛。在我國，2015年最新修訂的國家標準GB/T 31743-2015選擇了核磁共振直接法作為固體脂肪含量的測試標準，測試使用自由感應衰減序列（FID），NMR直接法測定樣品中的固體脂肪信號和液體脂肪信號，經過計算處理得到固體脂肪含量SFC。
    NMR技術在測定油脂氧化穩定性方面也得到了應用。運用NMR技術通過測定油脂中脂肪酸對質子吸收的變化，確定油脂的氧化穩定性，該法既快速準確，又無破壞性。利用NMR技術測定菜籽油和豆油在存儲過程中，其脂肪酸組成中的脂肪族、烯鍵、二烯丙基亞甲基的變化，脂肪族質子與烯鍵質子的比率，和烯鍵質子與二烯丙基亞甲基質子的比率，均隨存儲時間增加而不斷增加。NMR技術是一種新型、快速、無損的評價食用油脂氧化穩定性的方法。
NMR技術在油脂品質鑒定中也發揮了作用。有研究者利用NMR分別測定了地溝油、泔水油和食用油（花生油、菜籽油、大豆油）在10℃和0℃下的SFC值，研究結果發現，地溝油和泔水油的SFC很高，食用油的SFC值幾乎為0。食用植物油中只要摻加的餐飲廢油超過1%即可被檢出，且隨著摻入量的增加油脂的SFC值也會增大?？梢岳眠@一特性來鑒別食用植物油的摻雜現象，并確定摻入廢油的量^[3]。
    2.3 NMR技術在乳制品中的應用
    近年來，NMR技術在乳制品領域的研究不斷增多。NMR技術可用于乳制品的定量和定性分析，檢測生物活性反應，同位素分析，研究乳脂肪和水構成的物理狀態，以及乳制品中蛋白質的凝聚等。
1H-NMR和13C-NMR可以用來為分析乳脂肪中油脂的構成提供定量數據，包括油酸、棕桐油、奶油酪酸和三甘油酯等的質量比例關系，也可以測定烯鍵在sn-1和sn-2位置上的分布。
    NMR技術可以運用到活性反應的檢測之中，其能夠在不破壞生物活性條件下對乳制品中的微生物進行檢測。將微生物放在NMR檢測管中進行培養，通過在不同時間內測定樣品圖譜，對微生物的新陳代謝過程進行追蹤，對標有13C物質進行跟蹤檢測，從而對乳制品中微生物生長進行監測。
    NMR技術還可以快速評價乳脂肪的物質特性。利用固體脂肪中的質子與液體脂肪中質子的弛豫時間T2的不同，求出液態脂肪與固態脂肪的比例。將樣品放于強磁場中，固體脂肪中的質子交換能量的速度快，因為剛性晶格中質子間的距離短，便于能量傳遞；然而對于液體脂肪來說，質子間的距離較大，弛豫時間較長。在固液混合物中施加90°射頻脈沖后，根據來自固體脂肪的信號量Ss和液體脂肪的信號量St，即可求得液態脂肪相對于固態脂肪的比例和SFC。
    2.4 NMR技術在水果品質無損檢測中的應用
    利用NMR技術可以檢測水果的內部品質及成熟度。NMR技術通過探測濃縮氫核及被測物在油水混合團料狀態下的響應變化，能顯示果實內部組織的高清晰圖像，因此在測定含油水果如蘋果、香蕉的糖度和含油成分等方面具有潛在應用價值。經研究發現，利用自由感應衰減（FID）譜測定人心果中的可溶性碳水化合物，成熟果實與未成熟果實的13C-NMR譜顯示：成熟的果實有葡萄糖和果糖兩個峰，而未成熟的果實只有蔗糖一個峰。利用MRI成像技術可以對果實的內部進行無損成像。桃、橄欖等水果核內有富含水和油脂的種子，利用MRI成像技術可以觀察到暗色的圓圈中亮色的種子，利用該技術能夠檢測加工過程中果核是否剔除干凈^[4]。利用MRI成像技術對桃和梨進行成像，結果發現在MRI圖像中，果實受損傷部分比鄰近區域更亮，有蟲害的部分比沒有蟲害的部分要暗，干枯的部分比正常部分要暗淡，有空隙的部分要比組織密實的部分暗淡。
    NMR及其成像技術在氨基酸和蛋白質的結構測定，糖類的化學結構，淀粉的糊化、老化、食品污染物和農藥殘留的分析等方面也已經有應用研究。利用NMR技術還可以對酒的成分和品質進行分析。有研究利用NMR技術分別對不同工藝的白酒和用食用酒精勾兌的白酒進行波譜分析，發現樣品在甲基峰和亞甲基峰，強峰數和弱峰數上存在差異^[5]。
    3 結語
    NMR作為一種快速、無損、安全高效的檢測方法，以其較強的穿透能力，對樣品不具有破壞性、定量測定不需要標樣、不受樣品厚度的影響等優點，在現代食品安全檢測方面有著很好的應用前景。但是從目前的研究現狀來看，還存在一些局限性。目前，分析檢測主要應用于一些常量成分的分析，對復雜成分的分析還較少，此外，核磁共振設備費用較高，并且因為核磁數據的分析有其專業性和復雜性使得核磁的應用受到一定限制。在今后的研究中，可以將核磁共振技術與氣、液相色譜儀，質譜儀等其他先進的分析儀器相結合，能夠更準確地對食品品質進行分析，拓寬核磁共振的應用范圍。隨著NMR技術的進一步完善，核磁共振技術在食品檢測中將會發揮更大的作用。
    參考文獻：
    [1] HILLS B， WRIGHT K，GILLIES D． A low-field， low-cost Halbach magnet array for open-access NMR[J]． Journal of Magnetic Resonance， 2005， 175(2): 336-339.
    [2] 林向陽，何承云，阮榕生，等．MRI研究冷凍饅頭微波復熱過程水分的遷移變化[J]．食品科學，2005，26（8）：82-86．
  ［3］王樂，黎勇，胡健華.核磁共振法鑒別食用植物油摻偽餐飲業廢油［J］.中國油脂，2008，33（10）：75-77.
  ［4］齊銀霞，成堅，王琴.核磁共振技術在食品檢測方面的應用［J］.食品與機械，2008，24（6）:117-120.
  ［5］韓興林，張五九，王德良等.不同工藝白酒的核磁共振分析 ［J］.釀酒科技，2009，2:112-114.