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原位变温低场核磁共振系统用于抗冻蛋白分子动力学分析

什么是抗冻蛋白？

抗冻蛋白是一种能抑zhi冰晶生长的蛋白质或糖蛋白质.自二十世纪发现以来,研究对象先后从极区鱼类,昆虫,转移到植物材料上。

抗冻蛋白是生活在寒冷区域的生物经过长期自然选择进化产生的一类用于防止生物体内结冰而导致生物体死亡的功能性蛋白质。对于抗冻蛋白抗冻机制的研究有助于揭开冰晶成核、生长和冰晶形貌调控的分子层面的机理。

抗冻蛋白生长机制的模型

抗冻蛋白吸附在冰晶表面,通过EAFC3效应抑zhi其生长.机制的模型为:一般晶体的生长垂直于晶体的表面,假如杂质分子吸附于冰生长通途的表面,那么需要在外加一推动力(冰点下降),促使冰在杂质间生长.由于曲率增大,使边缘的表面积也增加.因表面张力的影响,增加表面积将使体系的平衡状态发生改变,从而冰点降低。通过对抗冻植物抗冻活性的研究,认为抗冻植物形成了一种特殊的控制胞外冰晶形成的机制,即抗冻蛋白和冰核聚物质的协同作用.在植物体内,热滞效应并不明显,而冰重结晶抑zhi效应显著.吸附抑zhi学说是否适应于植物有待于进一步的证实.

原位变温低场核磁共振系统用于抗冻蛋白分子动力学分析

原位变温低场核磁共振系统是指可以实现在线原位改变样品温度，并在设置温度下对样品进行原位测量的低场核磁共振系统。该系统可同时实现弛豫分析和磁共振成像功能。

传统的低场核磁共振系统是常温测试系统，测试过程中样品的温度保持与实验室温度（环境温度）一致，检测到的数据与样品在室温下的特性相关。而原位变温低场核磁共振系统可对样品进行程序控温（高低温），并进行原位检测，可研究不同温度下样品的特性。可对样品进行冷冻过程、干燥过程、蒸煮过程、样品冰点、食品变性过程等相关研究。

原位变温低场核磁共振系统是在常规低场核磁共振系统上加配了变温探头、控温硬件以及控温软件。系统样机如下图：

结晶分子动力学研究(低场核磁技术)

热固性高分子复合材料通过黏合剂分子链间的相互反应形成三维交联网络，赋予材料良好的使用性能，如力学、老化和磨损性能等。因此，研究高分子材料的微观交联结构可以深入了解材料结构与性能之间的关系， 为进一步改善其综合性能提供指导。

低场磁共振设备在高分子材料领域拥有广泛应用，其主要通过检测材料的交联密度和弛豫时间，分析研究材料的硫化过程、老化过程、改性过程以及浸水干燥变化，进行材料的结晶、分子动力学研究，是对材料特性研究与品质检测控制的有效手段。

低场核磁法用于高分子动力学研究基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

分子内和分子间氢质子的偶极相互作用产生核磁共振的横向弛豫。当温度远远高于聚合物的玻璃态温度时，聚合物网络中的这种偶极相互作用被认为是热分子运动的平均。由于聚合物单链中的氢质子被作为核磁共振测量的探针，于是一种修正的单链模型被引入并用来解释聚合物的横向弛豫。

纽迈变温核磁共振分析仪

高分子缠结与弛豫特性

缠结是高分子聚合物的重要特性之一,它决定聚合物的许多物理性质如粘性、流变性等.因此高聚物的缠结现象广为人们所重视.根据近年的研究结果,高分子链的缠结可分为拓扑缠结和凝聚缠结两类,但链与链之间缠结的机理还不甚清楚.定性地说,溶液中缠结的程度与聚合物分子量、溶液的浓度和温度等因素有关.缠结直接地影响聚合物分子运动,因而作为研究聚合物分子运动有效手段的NMR弛像亦可用来研究聚合物的缠结。

低场核磁共振法用于淀粉玻璃化转变温度研究

淀粉不仅是食品中的重要的组成成分,而且也是有用的食品工业原料,应用用途十分的广泛。大家都知道,淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,直链淀粉为一条直链的结构,分子量较小,支链淀粉是高度分支,分子量通常较高。由于来自不同种植物的淀粉在结构,组成和分子状态方面的差异,来自不同的来源的淀粉具备各自的使用功能。

食品的玻璃化转变可能会引起食品的货架寿命和质构等的改变,已成为当今的研究热点。玻璃化转变温度的这个概念目前被广泛的应用在食品科学的领域当中。玻璃化转变是一种二级相变,物质不会放出潜热,不发生相变,他的宏观上在物质的物理、电学、热及力学等其他性质上,表现出变化或者不连续性。当食品处在玻璃态时,食品的分子分散的速率就会减慢,产品的品质就会提高,然而,当食品发生了玻璃化转变之后,它的理化性质就会发生明显的改变。淀粉的玻璃化转变对机械性能的影响很大,如引起淀粉的质构特性和产品老化等重要影响。因此,研究淀粉的玻璃化转变温度是非常重要的。

聚合物在比较低的温度下,分子的热运动所需要的能量就很低,只有分子中的链节、支链等比较小的运动单元可以运动,而链段和分子链处于被冻结的状态,聚合物在外界作用下只能发生微小的形变,这个时候聚合物表现出来的力学性质和玻璃相似,所以把这种状态叫做玻璃态。聚合物发生了玻璃化转变时的温度称为玻璃化转变温度(Tg)。当食品处在玻璃态的时候,受扩散控制的食品的品质变化的反应就会变得非常的缓慢,有的甚至不会发生。这时的食品的各个方面的性质就会非常的稳定,对于食品的保存和新鲜程度等品质的保持就十分有利。大部分的谷物类食品是以淀粉为原料的,如小吃、焙烤食品等。面包在储藏的过程会发生老化(硬化),严重影响面包的品质,淀粉结晶就是影响面包老化的重要因素。当储藏温度低于Tg时,淀粉就不会发生结晶,所以将面包在玻璃态时储藏,对yi制面包老化很有效。食品中的玻璃化转变会影响食品的货架寿命和质构等。

低场核磁共振法测定玻璃化转变温度：

NMR是一种通过测定活性原子核的弛豫特性来描述分子运动特性的技术。用NMR测定玻璃化转变温度是基于弛豫时间(T1、T2)可以衡量玻璃化转变时分子链段运动的急剧变化。与上述方法相比，NMR对所测食品样品没有限制，对样品亦不具破坏性，灵敏度高，能够快速、实时、荃芳位、定量的研究样品。

玻璃化转变是指非晶态的高聚物（包括晶态高聚物中的非晶体部分）从玻璃态到高弹态的转变或者从高弹态到玻璃态的转变。许多研究人员已经接受食品也是聚合物这一观点并将其作为聚合物体系进行分析，聚合物玻璃化转变的基础是分子运动，聚合物由玻璃态转变为橡胶态时，含有质子的基团运动频率增加，这些变化可由弛豫时间T1和T2来衡量。

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。绘制T2-温度曲线，T2转折点所对应的温度即玻璃化转变温度Tg。

T2-温度曲线和T1-温度曲线都是由两条近似直线的不同斜率的直线部分组成，这两条直线的交点就看作为相转变点，所对应的温度就是相转变温度，即我们所要测定的Tg。对于“U”曲线，其zui低点，即为相转变点，所对应温度为Tg。

变温低场核磁系统用于食品冻融稳定性的研究

速冻食品通常采用快速冷冻和低温储存的工艺，通过降低食品中水分含量和水分活度来减少微生物繁殖的风险、降低酶活性以及延缓食品原料间化学变化，以此达到延长产品货架期和方便消费者食用的目的。然而，速冻食品在运输、储存和消费过程中，都会面临无法保证低温冷藏条件的问题。温度波动所导致的产品品质变化往往让消费者难以接受，如产品口感变差、失水变硬、蒸煮后表皮开裂、失去弹性等。

淀粉冻融通常是指低温（如-18℃）下对糊化或未糊化淀粉进行冷冻后再放置室温或者更高温度(如30℃水浴)下使淀粉融化的过程。在此过程中，淀粉理化性质及颗粒结构的变化趋势和程度反映了淀粉的冻融稳定性，也直接影响了相关速冻食品的质构特性。淀粉冻融稳定性的研究有助于进一步了解淀粉分子的内部结构，推动相关产品工业化生产条件的优化。

冻融过程对淀粉影响

冻融过程通过水分子和温度的作用改变淀粉的内部结构，对淀粉的颗粒形态、质构特征、结晶状态和功能特性产生显著影响。一般而言，这些影响效果不利于淀粉在冻融过程中保持结构的稳定。

淀粉在冻融过程中，循环过程形成的冰晶和微机械力会对淀粉颗粒造成损伤。经过多次冻融循环后，淀粉颗粒棱角出现损伤，表面变得更粗糙且出现许多凹洞。冻融过程中冰晶不断融解和再形成，反复对淀粉颗粒表面进行挤压，从而造成了上述的机械损伤并伴随部分淀粉的游离溢出。

原位变温低场核磁共振系统？

原位变温低场核磁共振系统是指可以实现在线原位改变样品温度，并在设置温度下对样品进行原位测量的低场核磁共振系统。该系统可同时实现弛豫分析和磁共振成像功能。

传统的低场核磁共振系统是常温测试系统，测试过程中样品的温度保持与实验室温度（环境温度）一致，检测到的数据与样品在室温下的特性相关。而原位变温低场核磁共振系统可对样品进行程序控温（高低温），并进行原位检测，可研究不同温度下样品的特性。可对样品进行冷冻过程、干燥过程、蒸煮过程、样品冰点、食品变性过程等相关研究。

原位变温低场核磁共振系统是在常规低场核磁共振系统上加配了变温探头、控温硬件以及控温软件。系统样机如下图：

储层物性指什么？低场核磁共振如何用于储层物性分析

储层物性是油气储集层的物理性质。广义上还包括储集层岩石的骨架性质、孔隙性、渗透性、含流体性、热学性质、导电性、声学性质、放射性及各种敏感性等。狭义的一般指储层岩石的孔隙率和渗透率。

低场核磁共振如何用于储层物性分析：

低场核磁共振储层物性分析是利用氢原子核在外加磁场的作用下形成核磁共振现象的这一特性,测量同一样品在不同处理阶段的核磁共振信号,从而求取储层的孔隙度、渗透率、含油饱和度、可动流体饱和度等地质参数的一项新技术。该技术克服了常规岩心分析方法成本高、测试周期长的缺点,具有用量少、速度快、成本低、获取参数多、准确性高等优点。在储层物性方面采用核磁共振技术研究并应用,能够为石油勘探提供可靠且及时的数据,对于油田开发有着重要的实际意义。

储层物性评价是储层评价和油气资源评价的重要内容。许多石油院校、科研院所、油田单位在积极探索室内岩石物性准确测定,低场核磁共振技术不断发展起来而且日趋完善。低场核磁共振技术分析样品由测试岩心扩展到了岩屑以及井壁取心,且不受形状的限制,具获取参数多、分析速度快、精度高、可随钻分析、耗资低等特点,并使得在现场快速分析储层物性得以实现,形成了一项特色的快速评价储层物性的核磁共振技术。

低场核磁共振驰豫机理

固体表面对流体分子的作用力强弱决定了弛豫时间的大小即弛豫速度的快慢。总的来说,弛豫时间快慢由三个方面决定:岩样固体的表面性质;岩样内的孔隙大小;岩样中饱和流体的流体性质和流体类型。

岩石孔隙中,三种驰豫机制控制着核磁驰豫过程,分别是表面弛豫、体积弛豫和扩散弛豫。这三种机制同时存在,若满足快扩散条件,单个驰豫机制引起的驰豫速率的和就是总的驰豫速率。

岩石孔隙中的流体,存在于类似较大孔隙这种不受限空间时,流体内部会产生自由衰减过程,称之为体积弛豫,也叫自由驰豫。由于孔隙空间不受限,故体积驰豫与孔隙壁无关,与温度、流体粘度、岩石润湿性有关,主要影响因素是孔隙中流体的性质。

岩石颗粒表面润湿流体后,流体的扩散运动使得分子与岩石颗粒表面发生频繁碰撞,分子与岩石表面碰撞时,分子会把核自旋的能量传给岩石颗粒表面,于是会因自旋运动重新取向于原来磁场方向,引起纵向弛豫T1;同时,自旋相位发生不可恢复的相散,导致横向弛豫T2的加速。这个过程就是岩石表面驰豫的作用机制。岩石表面驰豫机制与岩石胶结物的性质以及颗粒表面有关。进而反映出岩石的储层物性参数。

低场核磁共振结合水自由水

什么是自由水与结合水？

自由水又称体相水，滞留水，不被细胞内胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。结合水是指在细胞内与其他物质结合在一起的水。水是极性分子，氧侧带部分负电荷，氢侧带部分正电荷，因此水分子很容易与其他极性分子间形成氢键。如氨基、竣基、羟基等均可与水结合，成为结合水。所有结合水不再能溶解其他物质，较难流动。

自由水是指在生物体内或细胞内可以自由流动的水，是良好的溶剂和运输工具。如人和动物血液中含水83%,多为自由水，可把营养物质输送到各个细胞,又把细胞产生的代谢废物运到排泄器官。它的数量制约着细胞的代谢强度。如呼吸速度、光合速度、生长速度等。自由水占总含水量百分比越大则代谢越旺盛。

心肌含水79%,与血液含水量相差不多，但所含的水均为结合水，故呈坚实的形态。结合水不参与代谢作用，然而植物中结合水的含量与植物抗性大小有密切关系。即使干燥的成熟种子也保持约25%左右的水即结合水，这时原生质呈半凝固的凝胶状态，生理活性降到蕞低程度，但原生质的基本结构还可以保持并可 抵抗干旱和寒冷等不良环境。

自由水和结合水的区分不是jue对的，两者在一定条件下可以相互转化。如血液凝固时，自由水就变成了结合水。

低场核磁共振结合水自由水检测：

低场核磁也叫时域核磁，用于测试分子与分子之间的动力学信息，例如用低场核磁共振测自由水结合水。自由水与结合水中H所处的状态不同，水分子的运动性差异很大，对应的弛豫时间差别也非常大，通过低场核磁共振技术可以灵敏地检测自由水结合水。一般自由水对应的弛豫时间长，结合水对应的弛豫时间短。

低场核磁共振设备主要是检测样品中的H质子。将样品放入磁场中之后，通过发射一定频率的射频脉冲，使H质子发生共振，H质子吸收射频脉冲能量。当射频脉冲结束之后，H质子会将所吸收的射频能量释放出来，通过的线圈就可以检测到H质子释放能量的过程，这也就是核磁共振信号。对于性质不同的样品，其能量释放的快慢是不同的，通过这些信号差别就可以寻找规律，研究样品内部性质。

NMI20系列低场核磁共振成像分析仪（带变温系统）

低场核磁共振横相弛豫时间

在核磁共振现象中，弛豫是指原子核发生共振且处在高能状态时，当射频脉冲停止后，将迅速恢复到原来低能状态的现象。恢复的过程即称为弛豫过程，它是一个能量转换过程，需要一定的时间反映了质子系统中质子之间和质子周围环境之间的相互作用。

完成弛豫过程分两步进行，即纵向磁化强度矢量Mz恢复到最初平衡状态的M0和横向磁化强度Mxy要衰减到零，这两步是同时开始但独立完成的，下面将简单介绍低场核磁共振横相弛豫过程和低场核磁共振横相弛豫时间T2。

低场核磁共振横相弛豫过程

在射频脉冲的作用下，所有质子的相位都相同，它们都沿相同的方向排列，以相同的角速度（或角频率）绕外磁场进动。当射频脉冲停止后，同相位的质子彼此之间将逐渐出现相位差，即失相位。我们把质子由同相位逐渐分散zui终均匀分布，宏观表现为其横向磁化强度矢量Mxy从zui大（对于π/2脉冲来说，为M0）逐渐衰减为0的过程称为横向弛豫过程。

低场核磁共振横相弛豫时间

低场核磁共振横相弛豫时间又称自旋-自旋弛豫时间，通常用Mxymax衰减63%时所需的时间，所以经过一个T2时间，Mxy还存在37%在实际工作中，一般认为Mxy经过5T2时间已基本衰减为零。下图表示π/2脉冲之后Mxy随时间的衰减曲线：

在MRI中，通常用横向弛豫时间T2来描述横向磁化强度Mxy衰减的快慢，如果T2小就说明横向磁化强度Mxy衰减快。否则，若T2长就说明横向磁化强度Mxy衰减慢。

在给定外磁场中，T2仅取决于组织，不同的组织由于其自旋-自旋相互作用效果不同，而这种效果取决于质子间的接近程度。由于不同组织自旋-自旋相互作用效果不同，所以不同组织的T2不同，固体中的T2比液体中的T2短的多。特别注意的是：横向弛豫时间T2比纵向弛豫时间T1快5-10倍，也就是说在纵向磁化强度恢复到M0时，横向磁化强度早已经衰减为零。

哪种牙膏氟含量高-低场核磁共振分析技术

含氟牙膏：

含氟牙膏是指含有氟化物的牙膏。科学家发现，氟化物能有效预防龋齿，增强牙齿抗龋的能力。对于儿童，特别是6岁以下的儿童，由于吞咽反射比较差，要注意防止氟摄入过量。

含氟牙膏氟含量

氟离子在牙膏中的用量为1000mg/kg，大量临床试验表明，龋齿减少约20%-30%。如果把质量分数为0.02%或0.05%氟化钠加入含漱剂中，龋病可减少40%。20世纪80年代开始，龋病患者明显地减少，与牙膏加氟有密切的关系。除饮用水加氟外，良好的牙齿卫生教育和个人卫生水平的提高无疑也起作用。牙膏中添加氟化物，可减少龋病是确信无疑的，但可靠地评定牙膏中蕞佳的氟化物剂量是困难的。

含氟牙膏中氟含量的作用

1.直接yi制牙菌斑的细菌：氟对产酸菌有yi制作用。它可yi制致龋链球菌细胞内多糖的贮存，影响细菌的生长和繁殖；yi制致龋链球菌合成胞外多糖，减少细菌和菌斑在牙面上的粘附。

2.氟对牙釉质的作用：牙表膜是细菌附着于牙面的基础，氟对牙表膜的形成和菌斑生长起重要的yi制作用。氟离子与釉质羟基磷灰石中的氢氧根离子交换作用，形成氟磷灰石，则会增强釉质的结构，降低溶解性，从而增强抗龋能力。

3.促进矿化：促进龋病开始阶段已被脱矿质化的牙釉质重新矿化。

利用低场核磁共振法可以快速、准确测量氟含量，测试过程与氟化合物和牙膏配方无关。该方法检测快速、易于操作和校准，并且无需额外制备样品，无需培训即可使用。核磁法的快速与简便使之成为生产过程、产品开发和质量控制中氟含量测试的shou选方法。

低场核磁共振分析技术检测牙膏氟含量（哪种牙膏氟含量高）：

核磁法是基于样品中氟核的含量与核磁共振信号强度成线性关系。NMR信号幅度与可溶性氟质量成正比，通过这样线性关系，即可快速检测待测样品氟含量。

由于固体或不可溶的氟信号衰减非常快，例如在氟化钙（CaF2）或氟化镁（MgF2）中，核磁信号仅检测到可溶性氟。使用自旋回波序列进行测量，图一是自旋回波序列与检测到的核磁信号。在90度射频脉冲后t1处测量了自由感应衰减（FID）NMR信号。此时信号强度（A1）为样品中可溶和不可溶氟信号总和。180度脉冲后，检测自旋回波信号幅度为A2，此时不可溶氟的信号已经衰减为0，A2仅为可溶氟的信号强度。因此，信号强度A2与样品的氟含量成正比。

聚氨酯交联度怎么测？低场核磁共振分析技术

聚氨酯（PU），全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物。1937年由奥托·拜耳等制出此物。聚氨酯有聚酯型和聚醚型二大类。他们可制成聚氨酯塑料（以泡沫塑料为主）、聚氨酯纤维（中国称为氨纶）、聚氨酯橡胶及弹性体。

检测聚氨酯交联度一直都是行业难题,传统的溶胀法测试精度低、受人为主观因素较大。在核磁法中,聚合物弛豫衰减曲线随样品内部组分状态的改变而改变,通过核磁弛豫技术可快速无损获得交联链与非交联链信号以得到交联度。

高分子聚合物内的溶剂部分流动性蕞强,衰减最慢;非交联段具有一定的分子运动特性,衰减相对较慢;而交联段所受束缚程度大,分子运动特性小,衰减较快。相比传统的SE或CPMG序列采集的不同,采用MSE-CPMG新序列采集时,通过施加组合脉冲使得核磁共振信号在死时间范围内来回反转从而尽量维持原始的核磁共振信号强度,以此实现更加短的弛豫信息采集,交联度的测试准确性进一步提高。

低场核磁共振分析技术评价低交联度的原理:

低场核磁共振分析技术是利用脉冲激发材料样品中的氢质子发生共振,停止脉冲后,氢质子发生弛豫。样品中处于不同状态的氢质子的弛豫时间是不同的。对其弛豫信号进行检测分析研究可以直接或者间接检测材料的某些特性。低场核磁法是利用低场核磁共振分析技术,通过对烃链上的H分子运动进行评价,根据弛豫分析模型解析出样品的交联度。测试过程无需化学品、对样品无损,测试速度快,一般3分钟以内即可完成测试。

低场核磁共振分析仪的组成

核磁交联密度仪通常由以下几部分组成：

1)控制单元（控制核心，人机交互的界面）；

2)磁体单元（产生射频激励并收集信号的部分）；

3)样品腔（测样部分）。

除以上部分，还有温度控制、电源模块等；

高分子动力学研究(低场核磁法)

热固性高分子复合材料通过黏合剂分子链间的相互反应形成三维交联网络，赋予材料良好的使用性能，如力学、老化和磨损性能等。因此，研究高分子材料的微观交联结构可以深入了解材料结构与性能之间的关系， 为进一步改善其综合性能提供指导。

低场磁共振设备在高分子材料领域拥有广泛应用，其主要通过检测材料的交联密度和弛豫时间，分析研究材料的硫化过程、老化过程、改性过程以及浸水干燥变化，进行材料的结晶、分子动力学研究，是对材料特性研究与品质检测控制的有效手段。

低场核磁法用于高分子动力学研究基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

分子内和分子间氢质子的偶极相互作用产生核磁共振的横向弛豫。当温度远远高于聚合物的玻璃态温度时，聚合物网络中的这种偶极相互作用被认为是热分子运动的平均。由于聚合物单链中的氢质子被作为核磁共振测量的探针，于是一种修正的单链模型被引入并用来解释聚合物的横向弛豫。

纽迈变温核磁共振分析仪

高分子缠结与弛豫特性

缠结是高分子聚合物的重要特性之一,它决定聚合物的许多物理性质如粘性、流变性等.因此高聚物的缠结现象广为人们所重视.根据近年的研究结果,高分子链的缠结可分为拓扑缠结和凝聚缠结两类,但链与链之间缠结的机理还不甚清楚.定性地说,溶液中缠结的程度与聚合物分子量、溶液的浓度和温度等因素有关.缠结直接地影响聚合物分子运动,因而作为研究聚合物分子运动有效手段的NMR弛像亦可用来研究聚合物的缠结。

种子萌发过程-低场核磁共振法

种子萌发过程

种子萌发过程分为4个步骤，包括吸胀，水与酶活化，种胚突破种皮，另外还有长成幼苗。

1、吸胀  ：种子在进行发芽生长时，当将种子浸泡在水中或是种子掉落到潮湿的土壤中，种子里面亲水性物质就会吸引水分子，会使种子的体积迅速增大，吸胀刚开始时，吸水会比较的快，之后会逐渐的变慢。吸胀的结果会使种皮变软或是破裂，种皮对气体等的通透性就会增加，就会促进萌发。

2、水合与酶的活化  ：当种子吸水阶段结束后，种子的细胞壁就会与原生质发生水合，种子里的各种酶，也会开始活化，呼吸和代谢作用就会急剧的增加。

3、种胚突破种皮  ：种胚会突破种皮，然后体积增大，大众多数种子会先长出胚根，然后再长出胚芽。

4、长成幼苗  ：种子长出胚根、胚芽后会逐渐的长出根、茎、叶，然后形成幼苗。

种子萌发需要的条件

1、适当的水分：一是种子萌发过程中，贮存在子叶或胚乳内营养物质的转运及细胞分裂的进行都需要水分；二是不同植物的种子萌发时需水量不同，一般豆科种子（如菜豆）萌发比禾本科种子（小麦）需水多；三是农业生产中，满足种子萌发对水的需求可进行浸种。

2、充足的空气：主要是氧气。在种子吸收充足的水分后，只有氧气充分，贮存在胚和胚乳中的营养物质才能够通过呼吸作用产生中间产物和能量，满足萌发所需。一般种子在空气中含氧量10%以上才能正常萌发，而且含脂肪多的种子比含淀粉多的种子需要的氧气更多；含氧量下降到5%以下时，多数种子不能萌发。

3、适宜的温度：适宜的温度是生命活动正常进行的必要条件，温度过高、过低种子不能正常萌发。

种子萌发过程所需水分探究-低场核磁法

水分是种子生理代谢活动中必需的反应底物和介质，种子萌发整个过程都与其内部水分的含量以及分布密切相关，水分过多或过少都会对种子萌发及生长产生不利影响，因此，萌发期间种子的吸水及水分变化规律对其发芽具有重要的指导作用。

目前，测定种子中的水分主要是通过烘干或者解剖种子观察其结构来对水分的变化进行分析，二者均是破坏性的，不能对同一批种子水分变化进行连续准确的测定，且前者也只能获得含水量的信息并不能得到内部水分变化的信息。

核磁共振技术( Nuclear magnetic resonance，NMＲ) 具有无损伤、非侵入的技术优势，在种子水分可视化检测方面具有巨大潜力，能够从微观水平揭示种子内部水分含量和分布的变化规律。有助于准确确定种子的发芽、出苗能力，从而为奠定作物良好的生长状态以及寻求适当的抗旱对策提供依据。

低场核磁共振仪器

低场核磁共振测自由水结合水

什么是自由水与结合水？

自由水又称体相水，滞留水，不被细胞内胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。结合水是指在细胞内与其他物质结合在一起的水。水是极性分子，氧侧带部分负电荷，氢侧带部分正电荷，因此水分子很容易与其他极性分子间形成氢键。如氨基、竣基、羟基等均可与水结合，成为结合水。所有结合水不再能溶解其他物质，较难流动。

自由水是指在生物体内或细胞内可以自由流动的水，是良好的溶剂和运输工具。如人和动物血液中含水83%,多为自由水，可把营养物质输送到各个细胞,又把细胞产生的代谢废物运到排泄器官。它的数量制约着细胞的代谢强度。如呼吸速度、光合速度、生长速度等。自由水占总含水量百分比越大则代谢越旺盛。

心肌含水79%,与血液含水量相差不多，但所含的水均为结合水，故呈坚实的形态。结合水不参与代谢作用，然而植物中结合水的含量与植物抗性大小有密切关系。即使干燥的成熟种子也保持约25%左右的水即结合水，这时原生质呈半凝固的凝胶状态，生理活性降到蕞低程度，但原生质的基本结构还可以保持并可 抵抗干旱和寒冷等不良环境。

自由水和结合水的区分不是jue对的，两者在一定条件下可以相互转化。如血液凝固时，自由水就变成了结合水。

低场核磁共振测自由水结合水基本原理：

低场核磁也叫时域核磁，用于测试分子与分子之间的动力学信息，例如用低场核磁共振测自由水结合水。自由水与结合水中H所处的状态不同，水分子的运动性差异很大，对应的弛豫时间差别也非常大，通过低场核磁共振技术可以灵敏地检测自由水结合水。一般自由水对应的弛豫时间长，结合水对应的弛豫时间短。

低场核磁共振设备主要是检测样品中的H质子。将样品放入磁场中之后，通过发射一定频率的射频脉冲，使H质子发生共振，H质子吸收射频脉冲能量。当射频脉冲结束之后，H质子会将所吸收的射频能量释放出来，通过的线圈就可以检测到H质子释放能量的过程，这也就是核磁共振信号。对于性质不同的样品，其能量释放的快慢是不同的，通过这些信号差别就可以寻找规律，研究样品内部性质。

多相驱替实验-低场核磁共振

油气资源是我国能源的重要组成部分，国家能源局、科学技术部日前印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》指出，绿色高效油气开发利用主要聚焦增强油气安全保障能力，特别强调了增强油气供应能力，提高发展水平，在技术方面开展化学驱油、纳米驱油、CO2驱油、精细化勘探、智能化注采等相关核心技术，提升低渗老油田、高含水油田、深层油气、常规油气以及其他非常规油气的采收率和储量动用率。

通过模拟不同地层条件进行驱替实验研究油水在地层中的渗流规律，可为油气勘探与开发提供科学指导。

多相驱替实验-低场核磁共振

低场核磁共振作为一种高新技术，在驱替实验油水可视化研究领域发展成熟，助力国家能源安全保障。

低场核磁共振进行驱替实验油水可视化研究应用

核磁对氢信号优秀的捕捉能力，在油气藏储层研究中发挥了巨大的作用。

搭配多场耦合配件，可以模拟地层真实高温高压环境，岩心不同尺寸孔隙中的油水信号在核磁T2 谱中对应的弛豫时间不同，随着驱替实验的进行，核磁T2 谱随着岩心内部油水相态的变化而发生变化，可以定量研究地层的油气开采过程。同时基于核磁成像功能，可对整个驱替过程的各个阶段进行成像，实现驱替过程中油水迁移的可视化。

低场核磁剩余油可视化实验中，驱替后仍有部分油剩余的原因如下：

岩心内部小孔的毛细管压力阻碍了这部分油的迁移流动

岩心内部在驱替过程中形成的优势通道使得驱替压力得到快速突破，忽略了部分非优势通道中的油