實驗室分析儀器NMR對食品中水分的分析介紹

食品中水分含量的高低以及結合狀態直接對食品的品質、加工特性、穩定性等有重要影響。NMR 的一個重要應用就是研究食品中水分的動力學和物理結構,它可以測定能反映水分子流動性的氫核的縱向弛豫時間 T₁ 和橫向弛豫時間T₂。當水和底物緊密結合時,T₂ 會降低,而游離水的流動性好,有較大的 T₂。這樣就可以推測食品的相關特性。

(1)水分分布

Engelsen 等的試驗結果表明,在焙烤過程中T2曲線顯示了多相性,并可分為3種變化(輕度結合水上升,牢固結合水下降,水相飽和),還觀察到淀粉糊化的主要轉變過程。Margit 等利用低頻率NMR法研究凍藏肉時發現:冷凍溫度越低、凍藏時間越長,肉在解凍、烹飪時的水分損失越多;高 pH 的新鮮肉比正常 pH 值的肌原纖維中水分分布更均勻(如下圖1-1、圖1-2)。

圖1-1 不同冷凍溫度、不同烹飪速率下新鮮肉的弛豫時間T2分布

圖1-2 正常pH和高pH下新鮮肉的弛豫時間T2分布

(2)水分含量

在-40～-20℃下貯藏的牛肉、橘汁和面團等樣品,利用NMR技術進行非凍結水分含量分析時發現:隨著溫度的降低,產品中水分不斷凍結,導致非凍結水分含量顯著減少,由單點斜面圖像可以描繪出產品水分分布的一維、二維圖像,從而為樣品在凍藏過程中如何保證品質提供了依據。利用3種方法即(FID)曲線法、自旋-回波(spin-echo)法、高分辨率 NMR 波譜法對食品含水量進行了對比分析。

(3)水分性質

范明輝等利用 NMR 技術分析研究了與食品品質密切相關的水分子的流動性、持水力、水結合、水化等性質。Esselink 等通過流變學、NMR、電子顯微鏡發現生面團被擠成片狀后其中的麩質網狀結構形成并被打斷,同時水分子的流動性增加,生面團成型之后網狀結構恢復,水分子的流動性下降。Ruth 等利用 NMR 技術對經不同處理的新鮮奶酪進行快速檢測,得出處理方式不同,產品的黏性、硬度以及脫水收縮的能力也不一樣的結論。施高壓、加輔料等處理也可能改變樣品中水的結構和分子性質。