NMR在食品科学中的应用
发布时间: 2020-9-21 浏览次数: 712
长期以来核磁共振（NMR）在化工，医药，材料等学科有着非常广泛的应用。目前我们面对的样品大部分是纯品，对纯度要求很高。分析检测中，NMR可以快速分析混合物，在分子水平不需要分离或纯化步骤，非常适合应用于食品科学研究中。
食品科学是一个高度丰富且多样化的领域，涵盖了化学，微生物学，工程学，感官科学。食物通常非常复杂，包含了各种生物活性分子，例如水，脂质，蛋白质，碳水化合物，着色剂，调味剂，维生素，氨基酸，酚类化合物和矿物质等等。
与其他分析技术相比，NMR光谱学不但能提供满足食品行业和控制机构日益增长的的分析工具需求，而且能够提供满足消费者的安全和高质量标准营养食品。
NMR分析具有无损特性，高精度和可重复性特点。还具备无需使用任何分离和纯化步骤即可完成多组分分析的巨大潜力。
此外，NMR光谱是定量的技术。在某些条件下，NMR的面积信号与产生的核数成正比信号，而且各种核的选择可用于分析取决于食物的性质和信息之一，在NMR中每个原子都可以有选择地进行研究，NMR实验可以通常在环境条件下进行，例如温度，pH和盐浓度，这在生物学相关研究中特别重要。此外，结合带有统计分析的NMR技术已经为食品分类和营养研究创造了许多应用。
NMR在食品科学的应用（应用于代谢组学）。
基于NMR代谢组学研究中使用的两种主要方法：
01
有针对性分析
目标物通常是预先定义的，目标是量化尽可能多的代谢物并进行统计分析计算化合物浓度。
02
非目标分析。
个体代谢物未量化，使用光谱图比较来区分样品和组。
MVSA（多元统计分析）在光谱数据上的应用，也称为化学计量学，同时使用尽可能多的变量，并通过减少以下内容来帮助从包含许多变量的大型数据集中提取最大数量的重要信息。
1
在大多数涉及NMR的食品相关研究中，使用1D NMR光谱进行定量。2DNMR主要用于化合物鉴定，并且只有少数研究涉及2D NMR进行定量。对于例如1H-13C HSQC光谱已用于同时定量全脂牛奶中的有机分子。
另外国外也会有一些专门编写的脉冲，来对食品科学专用，大家可以跟仪器厂商索取。
例如：relaxationencoded NMR for the analysis of beer (Dal Poggetto et al., 2017)and CSSF-TOCSY for the detection and quantification of carbohydrates in honey (Schievano et al., 2017)
食品科学中的实验基本与我们常做的一样，涉及到的实验基本是就是氢谱，碳谱，二维等，另外需要应用最多的应该是压制水峰实验。
1H NMR spectrum of amniotic fluid with the assignment of certain metabolites. 1: valine; 2: leucine; 3: isoleucine; 4: isobutyrate; 5:2-hydroxy-3-methylbutyrate; 6: 2-hydroxybutyrate; 7: lactate; 8: 3-hydroxybutyrate; 9: alanine; 10: lysine; 11: arginine; 12: acetate; 13: acetone; 14:acetoacetate; 15: glutamine; 16: glutamate; 17: citrate; 18: methylamine; 19: aspartate; 20: dimethylamine; 21: creatine; 22: creatinine; 23: choline;24: phosphocholine; 25: betaine; 26: methanol; 27: α-D-glucose; 28: β-D-glucose; 29: glycine; 30: glycerol; 31: myo-inositol; 32: threonine; 33: tyrosine;34: histidine; 35: phenylalanine; 36: formate 。
Characteristic 1H NMR spectra recorded at 500 MHz of five spice samples in CDCl3. IS: internal standard (dimethyl maleate);
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