核磁共振技术在监控水产品贮藏过程品质变化的应用研究

应用原理概述：

水分是许多食品的主要成分，每种食品具有特定的水分含量，并以适当的数量、特定的定位定向存在于食品之中。其对食品的结构、外观以及对腐败的敏感性有着很大的影响，而目前应用Z为广泛的是以氢核为研究对象的核磁共振技术，早在1950年，美国就开始将核磁共振技术应用于研究食品中的水合作用，目前国内外利用核磁共振研究食品中的水分相态、分布、迁移等，并以此反映食品内部成分如蛋白质的变化，以此表征食品的品质的变化过程。

低场核磁共振应用领域：

水产品贮藏过程水分迁移和品质监测；

活体水产品如鱼的瘦肉、脂肪体成分含量测试；

案例一：对虾在4℃贮藏过程核磁共振弛豫图谱的变化

（A）对虾4℃贮藏过程核磁共振T2弛豫图谱的变化；（B）不同贮藏时间的核磁共振质子密度相；

1. 根据文献[1]可知，不易流动水是指肌肉纤维之间，位于蛋白质空间网络结构空隙中的水分；自由水是存在于肌肉纤维束外部的水分，在4℃贮藏过程中，不易流动水含量逐渐减少，自由水含量则呈现先减少后增加的趋势，这主要由于:在贮藏初期，位于虾腮部及身体表面的的水分不断蒸发，自由水逐渐减少，在贮藏中后期，蛋白质空间结构的破坏整体的持水性下降，纤维细胞通透性的改变，组织液渗出，不易流动水向自由水迁移，不易流动水减少，自由水降低，肌肉纤维松弛，这与贮藏过程中蛋白质结构被破坏相符；

2.由图B可知，在核磁共振图像上，图像越亮，氢质子含量越多，水分的运动性增加，贮藏1-5d过程中，虾的亮度先变暗后变亮，表明水分含量先减少后增加，水的运动性逐渐增强，更容易被微生物利用。整体而言，虾的腐败Z先从头部开始，微生物的代谢增强，亮度变亮。

案例二：鳕鱼在-10℃贮藏过程的品质监测

1.鳕鱼在-10℃贮藏过程，肌原纤维内部水分发生迁移，肌原纤维内部及间隙中的水分转移到外部空间，使得不易流动水含量逐渐降低，自由水含量逐渐增加，在贮藏10-14week时自由水含量达到Z大，而此时持水力和表观粘度也同时达到Z低，剪切力达到Z大；

2.相关性分析表明，在整个贮藏过程，表观粘度和剪切力与不易流动水含量、自由水含量均呈现良好的指数相关性，试验结果表明，低场核磁共振可用来监测鳕鱼贮藏过程品质的变化，并可应用到预测水产品货架期中。(文献[2])

案例三：虾肉干燥过程水分分布及迁移

1.核磁共振成像中（图四和图五），颜色代表信号强度，红色信号越大，氢质子密度越大，蓝色信号越大，氢质子密度越小，通过核磁共振成像可明显看出不同干燥时段水分的分布及变化；

2.干燥过程中，虾肉体积明显缩小，不同区域的水分分布不均匀，通过对不同区域核磁成像信号的分析，可进一步研究各个区域的干燥速率，为干燥工艺的确定、虾肉品质的研究提供快速、直观的方法。

（来源：苏州纽迈分析仪器股份有限公司）

应用原理概述：

水分是许多食品的主要成分，每种食品具有特定的水分含量，并以适当的数量、特定的定位定向存在于食品之中。其对食品的结构、外观以及对腐败的敏感性有着很大的影响，而目前应用Z为广泛的是以氢核为研究对象的核磁共振技术，早在1950年，美国就开始将核磁共振技术应用于研究食品中的水合作用，目前国内外利用核磁共振研究食品中的水分相态、分布、迁移等，并以此反映食品内部成分如蛋白质的变化，以此表征食品的品质的变化过程。

低场核磁共振应用领域：

水产品贮藏过程水分迁移和品质监测；

活体水产品如鱼的瘦肉、脂肪体成分含量测试；

案例一：对虾在4℃贮藏过程核磁共振弛豫图谱的变化

（A）对虾4℃贮藏过程核磁共振T2弛豫图谱的变化；（B）不同贮藏时间的核磁共振质子密度相；

1. 根据文献[1]可知，不易流动水是指肌肉纤维之间，位于蛋白质空间网络结构空隙中的水分；自由水是存在于肌肉纤维束外部的水分，在4℃贮藏过程中，不易流动水含量逐渐减少，自由水含量则呈现先减少后增加的趋势，这主要由于:在贮藏初期，位于虾腮部及身体表面的的水分不断蒸发，自由水逐渐减少，在贮藏中后期，蛋白质空间结构的破坏整体的持水性下降，纤维细胞通透性的改变，组织液渗出，不易流动水向自由水迁移，不易流动水减少，自由水降低，肌肉纤维松弛，这与贮藏过程中蛋白质结构被破坏相符；

2.由图B可知，在核磁共振图像上，图像越亮，氢质子含量越多，水分的运动性增加，贮藏1-5d过程中，虾的亮度先变暗后变亮，表明水分含量先减少后增加，水的运动性逐渐增强，更容易被微生物利用。整体而言，虾的腐败Z先从头部开始，微生物的代谢增强，亮度变亮。

案例二：鳕鱼在-10℃贮藏过程的品质监测

1.鳕鱼在-10℃贮藏过程，肌原纤维内部水分发生迁移，肌原纤维内部及间隙中的水分转移到外部空间，使得不易流动水含量逐渐降低，自由水含量逐渐增加，在贮藏10-14week时自由水含量达到Z大，而此时持水力和表观粘度也同时达到Z低，剪切力达到Z大；

2.相关性分析表明，在整个贮藏过程，表观粘度和剪切力与不易流动水含量、自由水含量均呈现良好的指数相关性，试验结果表明，低场核磁共振可用来监测鳕鱼贮藏过程品质的变化，并可应用到预测水产品货架期中。(文献[2])

案例三：虾肉干燥过程水分分布及迁移

1.核磁共振成像中（图四和图五），颜色代表信号强度，红色信号越大，氢质子密度越大，蓝色信号越大，氢质子密度越小，通过核磁共振成像可明显看出不同干燥时段水分的分布及变化；

2.干燥过程中，虾肉体积明显缩小，不同区域的水分分布不均匀，通过对不同区域核磁成像信号的分析，可进一步研究各个区域的干燥速率，为干燥工艺的确定、虾肉品质的研究提供快速、直观的方法。

（来源：苏州纽迈分析仪器股份有限公司）

（来源：苏州纽迈分析仪器股份有限公司）

在分析、实验室和过程监控应用中，拉曼光谱是一种备受推崇的方法，它有着众多优势，而实时过程理解只是使用拉曼光谱的益处之一，它使得用户及时校正并提高过程效率，本文将深入探讨为什么拉曼光谱是过程监控的理想组件？

什么是拉曼光谱技术？

拉曼光谱是一种非侵入性分析技术，用于获取有关分子的化学和结构组成的信息。这种方法的工作原理是将激光光源对准样本，样本会发生光的散射。以不同波长散射的光构成拉曼光谱，可用于验证样本的化学特性，甚至量化样本浓度。

拉曼光谱对过程监控有何益处？

使用过程监控有几大原因。当制造商进行操作时，必须进行监控以确保过程准确、安全、可靠，并生产出所需的产品。过程监控工具在用于识别错误、故障或潜在风险成为质量问题之前也是必不可少的。

Thermo Scientific™ Ramina™ 在线拉曼过程分析仪

拉曼光谱凭借其主要优势，多年来在制药业的许多应用中占据一席之地。使用基于拉曼的过程分析技术（PAT）进行过程监控，尤其是在线监测，可提供有助于改进过程并确保其安全性的关键优势。此外，研究人员可以立即得到任何损坏或错误的通知，使他们能够实时进行校正。

拉曼光谱不仅对分子的组成和结构极为敏感，而且还能准确表征样本。所有这些分析都无需任何制备工作或发生任何接触。

其他一些受益包括：

1 、易于设置：

节省额外安装成本的时间和费用

2、非破坏性：

无需损坏样本，降低污染风险

3、无需制备样本：

节省宝贵的时间以用于开发或生产

过程中的其他部分

4、连续性：

分析过程中无需停止或暂停

5、高效率：

提高对过程的理解和效率

6、环境适应力强：

适用于高温等恶劣环境

对于有效和准确的过程监控，选择合适的分析仪至关重要。正确的分析仪应能实现精确且及时的简单、非破坏性的实时测量。过程分析仪应消除对冗长的样本制备方法的需求，降低污染风险，并最 终帮助提升过程的速度和效率。