随着食品安全问题的日益突出,食品掺伪检测技术的研究和应用越来越受到重视。低场核磁共振(LF-NMR)技术作为一种新兴的检测手段,因其快速、无损、精确度高等优点,在食品掺伪检测领域显示出巨大的潜力。
低场核磁共振技术基于核自旋与磁场的相互作用,通过检测样品中氢原子核(1H)的弛豫时间来获取样品的分子动力学信息。LF-NMR技术主要关注样品中水分的移动性,通过分析弛豫时间的分布,可以对样品的组成和结构进行定性和定量分析。
1. 食用油脂掺伪检测
LF-NMR技术在食用油脂掺伪检测中显示出巨大潜力。研究表明,通过LF-NMR技术结合主成分分析法(PCA),可以有效区分纯葡萄籽油和掺有其他食用油脂的掺伪葡萄籽油。该技术能够通过检测油脂样品中的固体脂肪含量(SFC)、弛豫时间和扩散系数等多个参数,实现对掺假油脂的快速鉴别。此外,LF-NMR技术也被用于橄榄油、山茶油等高品质食用油脂中掺入低价值油脂的检测。
2. 乳制品掺伪检测
LF-NMR技术在乳制品掺伪检测中也有应用,例如检测乳制品中掺入尿素、豆浆、复原乳以及合成牛奶等低成本物质。该技术通过对物质内部物理化学环境的差异鉴别不同物质,从而实现食品掺假的检测鉴别。
3. 蜂蜜掺伪检测
在蜂蜜掺伪检测方面,LF-NMR技术被用来区分天然蜂蜜和掺假蜂蜜。通过分析蜂蜜中不同组分的水分含量和相态差异,LF-NMR技术能够定性、定量地对蜂蜜中的糖浆掺假行为进行快速检测。
4. 肉制品掺伪检测
LF-NMR技术在肉制品掺伪检测中也有应用,例如研究多磷酸盐与NaCl处理肉糜的水分分布,进而分析其蒸煮损失。此外,LF-NMR技术还被用于检测肉中不同状态水含量的新方法,以及研究鸡肉反复冻融过程中的水分变化。
5. 水产品掺伪检测
在水产品领域,LF-NMR技术集中于持水性、水分状态、水分迁移、蛋白质分子状态、脂肪测定与质构特性等方面的研究。例如,利用LF-NMR对南美白对虾在高压与高温条件下的水分状态进行测定,结果得出高压处理能更好保持样品的持水性。
6. 粮油食品加工贮藏过程的变化分析
LF-NMR技术也被用于粮油食品加工贮藏过程的变化分析,如测定不同储藏技术下油菜籽储藏过程中含油率和含水量的变化。
综上所述,LF-NMR技术因其快速、无损、精确度高等优点,在食品掺伪检测领域得到了广泛应用。
1、低场核磁共振技术在油茶籽油掺伪检测中的应用
油茶籽油因其高商业价值而成为掺伪的高风险目标。研究表明,结合LF-NMR弛豫特性和支持向量机(SVM)可以建立有效的油茶籽油掺伪鉴别模型。通过比较油茶籽油与其他食用油的LF-NMR弛豫特性,并运用主成分分析(PCA)和ReliefF算法进行特征筛选,可以建立准确的SVM鉴别模型,准确率高达90.77%,显示出LF-NMR技术在油茶籽油掺伪检测中的有效性。
A. T2衰减曲线;B.单组分弛豫图谱;C.多组分弛豫图谱
图1. 5 个样品油的LF-NMR弛豫特性
图2 . 几种氧化/正常植物油的LF-NMR弛豫特性
图3 . 二元掺兑油样(CAO+SOO)的LF-NMR弛豫特性
2、低场核磁共振技术在花生油掺伪检测中的应用
花生油作为另一种高价值食用油,同样面临着掺伪问题。研究者通过LF-NMR技术结合化学计量学方法,如聚类分析和支持向量机,对花生油掺伪进行了鉴别。结果表明,LF-NMR技术能够有效区分花生油和掺伪油,全局模型和专一模型的识别率均达到100%,证明了LF-NMR技术在花生油掺伪检测中的高准确性和通用性。
图1. 不同植物油低场核磁回波曲线
3、低场核磁共振技术在蜂蜜掺伪检测中的应用
蜂蜜因其天然保健特性而备受消费者青睐,但市场上的掺伪行为也日益严重。LF-NMR技术在蜂蜜掺伪检测中主要利用蜂蜜中不同组分的水分含量和相态差异,通过分析质子的横向弛豫时间T2的变化,实现对蜂蜜中植物糖浆掺假的鉴别。研究表明,LF-NMR技术能够定性、定量地对蜂蜜中的糖浆掺假行为进行快速检测,为蜂蜜的真实性和质量提供了有效的保障。
图1. 蜂蜜中横向弛豫时间(T21)与水分活性(Aw)之间的相关性
注. 根据不同的植物来源有所不同
低场核磁共振技术以其独特的优势在食品掺伪检测领域展现出广阔的应用前景。通过对油茶籽油、花生油和蜂蜜的掺伪检测研究,证明了LF-NMR技术的有效性和准确性。随着技术的进步和数据库的完善,预计LF-NMR技术将在食品安全检测领域发挥更加重要的作用。
苏州泰纽测试服务有限公司依托于丰富的行业经验和一流的专业技能,专注于为客户提供全面的食品掺伪检测解决方案。我们诚邀广大客户前来咨询,期待与您建立合作关系,共同探索食品检测的最佳实践,实现共赢发展。
参考文献:
[1] Ribeiro, R. O. R., Mársico, E. T., Carneiro, C. S., Monteiro, M. L. G., Júnior, C. A. C., Mano, S., Jesus, E. F. O., et al. (2014). Classification of Brazilian honeys by physical and chemical analytical methods and low field nuclear magnetic resonance (LF 1H NMR). LWT - Food Science and Technology, 55, 90-95.
[2] 彭丹, 杨嘉盛, 任一飞, 史翠熠, & 陈名扬. (2022). 低场核磁共振技术结合化学计量学快速鉴别花生油真伪. 河南工业大学学报(自然科学版), 43(4), 46-53.
[3] 吴迪, 李丽君, 王丹丹, & 谢雨思. (2020). 核磁共振技术在蜂蜜植物糖浆掺假检测应用的研究进展. 检验检疫学刊, 30(3), 153-156.
[4] 林晓浪, 傅利斌, & 王欣. (2024). 基于低场核磁弛豫特性的油茶籽油支持向量机掺伪鉴别模型的建立与评价. 食品科学, 45(10), 19-27.