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文檔簡(jiǎn)介
1、影響食品質(zhì)量、貨架期的因素有很多,其中水分是主要的影響因素之一。食品中的很多化學(xué)變化等都與水有聯(lián)系,如:蛋白質(zhì)變性、酶反應(yīng)活性的變化等等。水也是食品流變學(xué)特性的重要決定因素之一。在一些食品的化學(xué)、物理變化過(guò)程中水也起了無(wú)可替代的作用,而這些化學(xué)、物理變化對(duì)于食品品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味等都會(huì)產(chǎn)生影響。同時(shí),水是食品易腐敗的原因之一。很久以來(lái)人們就意識(shí)到食品中水分含量和它的易腐敗性之間存在關(guān)系,通過(guò)濃縮和脫水過(guò)程可以有效地延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。然而,
2、有的不同類(lèi)型的食品即使水分含量相同,它們的易腐敗性也是有所不同的。導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是由于水和各種非水成分締合強(qiáng)度上的差別引起的。這種差別影響了生物的生長(zhǎng)和水解反應(yīng)的速度。在食品加工、儲(chǔ)藏過(guò)程中,其內(nèi)部水分含量和分布狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變,這也是造成食品產(chǎn)品品質(zhì)降低的原因之一。如果能夠采取有效的方法控制食品中的水分遷移,將對(duì)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、貨架期具有積極意義。因此,對(duì)于食品中水的作用,水分遷移行為的研究顯然是有必要的,這對(duì)于食品加工與保藏
3、機(jī)理的研究亦將具有重要指導(dǎo)意義。目前,傳統(tǒng)的研究水分的方法,無(wú)法對(duì)水分的流動(dòng)性以及在食品中的分布狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。而核磁共振及其成像技術(shù)是一種有效的研究分子擴(kuò)散方法,可用于食品體系中的水、脂肪或糖等分子的研究,這些分子在各類(lèi)食品中又往往攜帶了重要的信息:結(jié)構(gòu)信息,分子所處環(huán)境信息以及在加工、儲(chǔ)藏中內(nèi)部變化的信息等等,而核磁共振技術(shù)的無(wú)損檢測(cè)特點(diǎn)使其應(yīng)用于食品科學(xué)的研究具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 基于此,將核磁共振及其成像技術(shù)引入到食品科學(xué)的應(yīng)
4、用領(lǐng)域,做一些基礎(chǔ)性的研究,解決核磁共振成像技術(shù)(MRI)應(yīng)用于食品科學(xué)研究的最基本的技術(shù)問(wèn)題。旨在尋找準(zhǔn)確、適用的研究方法、獲取有助于食品加工、保藏和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的知識(shí)和理論。 第一章主要介紹了核磁共振及其成像技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。由于磁共振成像技術(shù)對(duì)食品科學(xué)研究人員來(lái)說(shuō)還是比較新的技術(shù)。 第二章簡(jiǎn)單介紹了核磁共振及其成像技術(shù)的相關(guān)的一些基本慨念、原理。 第三章主要探討了一些醫(yī)學(xué)上常用的成像序列在
5、食品科學(xué)中的應(yīng)用。內(nèi)容涉及自旋回波序列、CPMG序列和反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列,通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立了不同樣品在不同脈沖序列下的各種效果,以及以臍橙為樣品,如似通過(guò)可視化編程來(lái)獲得不同加權(quán)程度的磁共振成像圖,如何消除成像過(guò)程中的偽影等等。 第四章主要內(nèi)容是在成像圖基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討采用Delphi7.0語(yǔ)言編程計(jì)算T<,2> Mapping圖的技術(shù)。由于跨了專(zhuān)業(yè),也是本研究一個(gè)難點(diǎn)。這部分由于涉及到相關(guān)的軟件編程技術(shù)。對(duì)于食品專(zhuān)業(yè)的研究人員來(lái)說(shuō),理解
6、起來(lái)有些困難。但是這部分工作是NMR/MRI技術(shù)在食品科學(xué)研究應(yīng)用的基礎(chǔ)。T<,2> mapping技術(shù)的解決,為NMR/MRI技術(shù)在食品科學(xué)上的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的空間,使得NMR T<,2> mapping技術(shù)可以被應(yīng)用于各種不同食品的研究。結(jié)合儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn),將為探索各種食品儲(chǔ)藏過(guò)程中品質(zhì)變化的規(guī)律、配方的改進(jìn)等等提供一個(gè)全新的方法。 第五章在第四章基礎(chǔ)上對(duì)NMR T<,2> mapping技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的應(yīng)用研究。以面包和奶酪為樣
7、品,模擬儲(chǔ)藏過(guò)程,利用磁共振弛豫以及成像技術(shù)研究面包和奶酪二元體系中水分的遷移情況,進(jìn)一步了解水分在不同組分中遷移對(duì)食品貨架期的影響并對(duì)儲(chǔ)藏過(guò)程中的水分遷移、T<,2>變化等作了評(píng)估。通過(guò)3周的貯藏實(shí)驗(yàn),從三維圖中可直觀觀測(cè)到水分在面包和奶酪二元體系中遷移現(xiàn)象,也可從T<,2>分布來(lái)監(jiān)測(cè)水分從面包向奶酪中的遷移情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:面包和奶酪二元體系中水分的擴(kuò)散作用隨著儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng),擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著;油脂有助于水分在面包體系中的擴(kuò)散作用,由
8、于脂肪的疏水基團(tuán)的排斥作用,脂肪含量高的面包中水分的遷移速度更快。 第六章是NMR/MRI子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造。旨在設(shè)計(jì)制造一種NMR輔助實(shí)驗(yàn)裝置可以進(jìn)行變溫NMR實(shí)驗(yàn)得到NMR狀態(tài)圖。NMR狀態(tài)圖,是Roger在2005年首次提出的一個(gè)全新概念。是指食品的核磁共振參數(shù)如他豫時(shí)間(T<,1>/T<,2>)隨溫度變化的曲線(xiàn)圖。NMR狀態(tài)圖曲線(xiàn)將食品的弛豫現(xiàn)象與其理化特性聯(lián)系起來(lái),反映不同溫度下的T<,1>和T<,2>,狀態(tài)圖與食品的許
9、多理化特性有著良好的相關(guān)性。NMR狀態(tài)圖在食品質(zhì)量與安全、食品成分分析、預(yù)測(cè)理化性質(zhì)的變化、化學(xué)反應(yīng)和微生物活性等的應(yīng)用上很有發(fā)展?jié)摿?。利用NMR狀態(tài)圖可預(yù)測(cè)食品的貨架期,并為開(kāi)發(fā)耐儲(chǔ)藏食品(如:軍用食品,航空食品)提供理論指導(dǎo),同時(shí)可縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,促進(jìn)我國(guó)的食品加工由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型走向科學(xué)型、定量型的現(xiàn)代化方向發(fā)展。從后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,此部分的設(shè)計(jì)制造能滿(mǎn)足NMR狀態(tài)圖實(shí)驗(yàn)的要求。 第七章是在第六章基礎(chǔ)上進(jìn)行NMR狀態(tài)
10、圖應(yīng)用研究。這是緊跟國(guó)際上最新的研究動(dòng)態(tài),率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展變溫NMR實(shí)驗(yàn),研究NMR狀態(tài)圖對(duì)Maillard反應(yīng)的影響研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn):食品的配方、水分含量對(duì)食品的NMR狀態(tài)圖轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度以及轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度前后的斜率有影響,NMR狀態(tài)圖轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度對(duì)食品體系的化學(xué)反應(yīng)速率有影響。在NMR轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度以下貯藏,食品體系中的化學(xué)反應(yīng)明顯要比儲(chǔ)藏在轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度之上慢,且NMR狀態(tài)圖上轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后的斜率對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果從理論上解釋NMR狀態(tài)圖對(duì)
11、食品配方設(shè)計(jì)和貯藏期的指導(dǎo)意義,這也是本論文最重要的成果之一。論文沒(méi)有對(duì)某一種特定的食品進(jìn)行深入的研究,重點(diǎn)放在NMR/MRI技術(shù)方法的應(yīng)用上。通過(guò)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析,從如何通過(guò)編程獲得一幅穩(wěn)定、清晰、沒(méi)有偽影的滿(mǎn)意圖像,到通過(guò)圖像的數(shù)據(jù)文件計(jì)算T<,2>mapping圖以及T<,2>mapping圖的應(yīng)用;再到如何設(shè)計(jì)制作變溫NMR輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、如何獲得NMR狀態(tài)圖,到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解釋NMR狀態(tài)圖對(duì)食品儲(chǔ)藏、配方設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義,到最后進(jìn)行了N
12、MR狀態(tài)圖的應(yīng)用研究,較為系統(tǒng)的完成了NMR/MRI在食品科學(xué)中一般性的應(yīng)用研究。解決了在國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)MRI成像儀上應(yīng)用NMR技術(shù)進(jìn)行食品科學(xué)應(yīng)用研究的一些最基本的技術(shù)問(wèn)題。為NMR/MRI技術(shù)存食品科學(xué)上的應(yīng)用開(kāi)辟了一個(gè)廣闊的空間。相關(guān)技術(shù)難題,尤其是T<,2>mapping技術(shù)的解決,使得NMRT<,2>mapping技術(shù)可以被應(yīng)用于各種不同食品的研究。為NMR/MRI技術(shù)在食品科學(xué)上的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。將這些同樣的方法應(yīng)用于各種各
13、樣不同的食品將有助于發(fā)現(xiàn)、分析儲(chǔ)藏過(guò)程中食品質(zhì)量變化的規(guī)律,有助于推動(dòng)NMR技術(shù)在食品科學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展。從這個(gè)角度上說(shuō)本論文只是一個(gè)拋磚引玉的作用。 從核磁共振以及核磁共振成像中獲取信息,探索NMR馳豫參數(shù)在食品保藏過(guò)程的變化規(guī)律,理解配方設(shè)計(jì)與貯藏過(guò)程中的NMR馳豫參數(shù)變化的規(guī)律和食品質(zhì)構(gòu)之間的相關(guān)性,從而最終應(yīng)用核磁共振及其成像技術(shù)來(lái)指導(dǎo)食品研究、生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)。這是將核磁共振技術(shù)引入食品科學(xué)研究的初衷。將這種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)引入到
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