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核磁共振(Nuchear Magnetic Resonance,NMR)技术是一种的无损伤、非侵入的检测技术,能提供化学位移和J耦合等分子水平的信息,广泛应用于化合物结构分析和混合物鉴定等方面。对于液体样品,液态分子可以快速且任意的翻转,因此液态样品属于各向同性,利用传统液体NMR谱方法便能够获得高分辨谱图。大多数食物虽然含有较多水分,但是仍属于半固体或是固态,在半固态和固态体系中由于无法像液态样品一样,分子可以快速并且任意的翻滚,分子运动被局限,因而有些作用力无法被平均,例如:偶极-偶极作用,四极作用,各向异性化学位移等,所以在半固态和固态核磁共振中谱图的分辨率差了好几个量级。因此如何获得固态或者半固态样品的高分辨NMR谱,对食物科学的研究具有重大的意义。 本文利用萃取物高分辨NMR液态光谱的方法,魔角旋转(magic anglespin,MAS)技术,基于分子间多量子相干(intermolecular multiple-quantumcoherences,iMQC)的方法以及磁共振成像技术(MRI),分别对鱼类,茶叶和粘性胶状食品进行检测,获取富含化学信息的食物高分辨NMR光谱和图像,在这些光谱和图像的基础上,我们能够对食物进行定量和定性的分析,等级分类,杂质鉴别等应用。主要研究成果如下: 1.介绍了两种研究鱼类的核磁共振方法,萃取法和分子间多量子相干技术的基本原理,描述了这两种方法在食品科学领域的最新应用,萃取法获得的光谱分辨率高,信噪比高,因此将获得高分辨谱结合多元数据分析的方法,不但能够定性,定量的对样品进行分析,更能够做进一步的分析,例如给样品质量分等级,区分样品的原产地等等,并由此对食物的养殖,生产,种植等过程起到指导作用。而分子间多量子相干的优势在于可以无损、原位对样品进行检测,并且获得较高分辨率光谱,最后论文还对分子间多量子相干和萃取法的结果进行量化对比。 2.阐述了基于54.7°高速旋转的魔角旋转技术的基本原理,以及与交叉极化技术结合而产生的交叉极化魔角旋转(Cross Polarization,CP-MAS)。通过介绍三个研究对象,蔬菜,水果,肉类的典型例子,说明MAS技术在食品科学领域的中广泛的应用前景。重点介绍了交叉极化技术(CP-MAS)的基本原里,并且利用1H-MAS和CP-MAS技术以及Qualitative DataAnalysis(QDA)分析法,对来自武夷山的8种茶叶进行检测。通过检测得到的结果我们对比了这些茶叶中咖啡因茶多酚,糖类以及萜类化合物的相对含量,给这些茶叶进行质量等级的区分,通过结果我们发现NMR和QDA对茶叶的等级分类并不相同,NMR着重分析茶叶的成分,而QDA着重于茶叶的口味,因此结合两种方法能够对茶叶进行更系统,更完整的评价。 3.分别利用基于空间编码的分子间多量子序列和磁共振成像技术,有效获取粘性胶状食物的磁共振信息。其中分子间单量子相干序列UF-IDEALⅢ序列结合了空间编码解码技术,使得该序列的采样时间大幅度缩短,典型的粘性样品,蜂蜜,酸奶,番茄酱,这三种样品的采样时间都在一分钟内,并且不需要任何样品处理程序,亦不需要旋转,但是也是由于加入的空间编码解码技术,导致信噪比的降低。相对于NMR光谱来说,MRI技术能够获得直观的影像,影像中的每一个像素的信号都是有样品的物理性质决定的,例如分子密度,弛豫时间,温度,扩散系数和不同位置对磁场的不同敏感。这些图像中的信息能够用于在空间中测量样品的浓度,结构,温度,扩散率等等。文中我们利用自旋锁定技术获得一种特殊的加权成像,Teff1ρ,DQ加权成像。将其应用于琼脂糖模型的成像,并且详细分析了不同实验参数对实验结果的影响。