磁共振無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在食品質(zhì)量與安全領(lǐng)域中的應(yīng)用

□ 謝文龍 湖北大學(xué)知行學(xué)院

與其他傳統(tǒng)的檢測(cè)手段相比，NMR可以保持樣品不受到破壞，是一種無(wú)損檢測(cè)方法。并且操作方式簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確以及重復(fù)性好，樣品不需要添加溶劑，也不需要標(biāo)準(zhǔn)樣品[1]。測(cè)試的最終結(jié)果受材料樣品尺寸和顏色外觀的影響較小，與操作人員的技術(shù)和判斷沒(méi)有關(guān)系。所以，在食品科學(xué)研究領(lǐng)域中，NMR受到了廣泛關(guān)注。

1 磁共振技術(shù)在食品質(zhì)量分析中的應(yīng)用

1.1 分析食品成分

人類身體能量和營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源就是食品，食品有許多種類和復(fù)雜的成分，其中包括水、油和蛋白質(zhì)等。這些成分的改變和食品質(zhì)量具有緊密聯(lián)系，核磁共振技術(shù)可以在不對(duì)食物原有狀態(tài)進(jìn)行改變的基礎(chǔ)上，對(duì)這些成分進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定性、定量以及動(dòng)態(tài)變化分析。

1.2 食品鑒定

食品質(zhì)量的好壞不單單表現(xiàn)在組成成分上的差異，還受到品種、產(chǎn)地、交貨期和儲(chǔ)存時(shí)間的影響。核磁共振可以用來(lái)收集和分析二維和三維核磁共振譜圖，對(duì)食品實(shí)行分類和表征。再根據(jù)經(jīng)常應(yīng)用的化學(xué)計(jì)量分析方法，例如：PCA、PLS-DA等分析方式，對(duì)食品（如茶、果汁、酒、豆醬、醬油與醋等）的種類、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期以及存儲(chǔ)時(shí)間等進(jìn)行鑒別。

2 磁共振技術(shù)在食品安全分析中的使用

2.1 外源添加

為了對(duì)食品的味道進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者減少食品在生產(chǎn)過(guò)程中的成本，生產(chǎn)商通常會(huì)為天然食品添加和勾兌能夠改變風(fēng)味的外源添加劑。核磁共振技術(shù)在食品外源性添加劑檢測(cè)領(lǐng)域的使用較晚。當(dāng)前，最常用的檢測(cè)方式是以核磁共振技術(shù)的位點(diǎn)特異性天然同位素豐度分離為基礎(chǔ)，有效識(shí)別天然食品中的天然成分和外源性添加成分。因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中，生物體常使用較輕的元素，而非生物系統(tǒng)不則相反，因此，生物代謝物的同位素比值，即重元和輕元的素?cái)?shù)之比（RHr）分布范圍低于非生物代謝物的同位素比值。然而，通過(guò)使用snif-nmr方法，能夠直接得到基團(tuán)上有機(jī)分子的同位素豐度比，并根據(jù)對(duì)代謝途徑分析，確定天然樣品中是否含有外源添加劑，以及加入了哪些外源成分。

Caer等人[2]使用基于13CNMR譜的snif-nmr方法，對(duì)三種不同來(lái)源的天然有機(jī)分子(乙醇、乙酸和香蘭素)的位點(diǎn)特異性碳同位素豐度比進(jìn)行了相應(yīng)的檢測(cè)和分析。為了驗(yàn)證獲得的結(jié)果是否滿足13CNMR的定量需求，對(duì)策略的重復(fù)性和再現(xiàn)性實(shí)施的考察。其結(jié)果表示使用基于13CNMR譜的snif-nmr方法能夠檢測(cè)出合成來(lái)源的乙醇分子乙烷同位素豐度比率沒(méi)有太大的差異，這項(xiàng)結(jié)果和以往的同位素比例質(zhì)譜具有一致性。但是，因?yàn)檫@種方式對(duì)各種系統(tǒng)極為敏感，不能完成絕對(duì)定量，這導(dǎo)致它在使用比基于氫核的snif-nmr方式中具有一定的局限性。然而，它在檢測(cè)和定量食物中具有高含量特征成分以及外源添加物中具有自身的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 微生物污染

水果和利用水果生產(chǎn)的食品種類極為豐富，是日常生活中的必須品，但是在保存過(guò)程中很容易被微生物污染，變得不能食用。因?yàn)槲⑸锊荒苡萌庋劭匆?jiàn)，并且是在水果內(nèi)部出現(xiàn)，因此，在污染早期，肉眼是不能發(fā)現(xiàn)的。使用磁共振技術(shù)能夠?qū)λ麅?nèi)部的實(shí)際情況進(jìn)行判斷，進(jìn)行高精度、定量的檢測(cè)，使果實(shí)內(nèi)部檢測(cè)的可靠性不斷提升，使水果的保存能夠得到保障。有關(guān)研究人員利用分辨率較高的核磁共振技術(shù)對(duì)青霉菌污染的天然芒果汁成分變化實(shí)施了132 h的監(jiān)測(cè)，其實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表示，腐敗后的芒果汁中含有較少的奎尼酸和葬草酸，被青霉污染的芒果汁中含有少量的檸檬酸和蘋果酸，兩者含有的丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸數(shù)量也較低，說(shuō)明其可以用于芒果汁的自然腐敗和擴(kuò)展青霉菌污染早期的指示，對(duì)于確保芒果汁品質(zhì)擁有較大的作用。

3 結(jié)論

核磁共振技術(shù)在食品分析中的使用還包含了很多方面，此外，我國(guó)有關(guān)部門在開(kāi)展食品污染物的解析、農(nóng)藥殘留、食品pH和氧化還原反映等各個(gè)方面都開(kāi)展了深入研究。但是，核磁共振技術(shù)也存在儀器成本高、信號(hào)分析的專業(yè)性和復(fù)雜性等問(wèn)題，在實(shí)際使用的時(shí)候還存在一些缺陷，需要深入研究，對(duì)這類儀器在食品行業(yè)的推廣和新儀器的開(kāi)發(fā)造成了阻礙。所以，在后續(xù)有關(guān)研究中，核磁共振技術(shù)應(yīng)逐步改進(jìn)，以解決這些局限性，持續(xù)擴(kuò)大新儀器的作用范圍，有效降低生產(chǎn)成本。只有這樣，核磁共振技術(shù)才能在食品分析檢測(cè)領(lǐng)域獲得更加全面的使用和發(fā)展。