利用LF-NMR探讨冻融处理影响甘薯膨化产品品质的机理

为探究冻融处理对甘薯变温压差膨化干燥产品品质影响的机理,应用低场核磁共振技术（low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR）研究了冻融后甘薯中水分存在形式和各组分含量,比较了冻融次数对甘薯膨化干燥产品硬度、色泽和多孔性等品质指标的影响。结果表明：冻融后甘薯LF-NMR自旋-自旋弛豫时间T2谱中出现4个水分峰,其横向弛豫时间分别为T21（0.25～0.55 ms）、T22（1～2.5 ms）、T23（5～12 ms）、T24（40～200 ms）。随着冻融次数增加,自由水含量（mT24）先增加后减少,结合最紧密的水含量（mT21）先减少后增加;干燥产品多孔性和复水性逐渐增大,ΔE逐渐变小,L*和硬度先减小后有稍许增大。相关性分析表明,多孔性与T24、mT23呈现显著正相关（P＜0.05）,相关系数分别为0.995、0.989;mT22与ΔE的相关系数为0.984。该研究为阐明冻融处理对果蔬变温压差膨化干燥品质变化机理分析提供了理论依据。     

用低场核磁共振检测水稻浸种过程中种子水分的相态及分布特征

为研究水稻浸种过程中种子的水分相态及其分布特征,利用低场核磁共振快速、无损、准确的检测技术,通过硬脉冲回波序列CPMG(carr-purcell-meiboom-gill sequence)测量水稻种子横向弛豫时间T2,根据横向弛豫时间T2的差异区分种子内部的水分相态及其变化规律。试验结果表明:通过T2反演谱横向弛豫时间T2长短的差异,发现水稻浸种过程中种子内部水分存在结合水、自由水2种水分状态,同时可区分出内层水、中层水、外层水3种水分分层;二者均能通过回归方程合理的估测水稻在浸种过程中种子的吸水率情况;通过T2反演谱信号幅值大小的差异,发现水稻浸种过程中的种子总水含量不断上升,但由于判定依据及划分方式的不同,二者在水分的流动方式上略显差异。低场核磁共振技术对水稻浸种过程中种子内部的水分变化进行了直观的揭示,提供了一种高效的种子水分检测方法。     

利用低场核磁共振研究冷却条件对猪肉保水性的影响

为了通过水分分布信息,深入了解冷却条件对猪肉保水性的影响,以三元杂交猪为对象,利用低场核磁共振(LF-NMR)技术研究了不同冷却条件下猪肉的水分分布及流动规律。结果表明:冷却猪肉低场核磁共振自旋-自旋弛豫时间T2谱中出现4个水分峰,其横向弛豫时间分别为T20(150～500μs),T21(1～3ms),T22(40～50ms),T23(150～400ms)。滴水损失、蒸煮损失与T22,T23呈现显著正相关(P<0.01),自由水含量(pT23)与滴水损失的相关系数为0.858。冷却过程中不易流动水(pT22)先增加后减少,自由水(pT23)先减少后逐渐增加。与常规常湿冷却相比,两段式快速冷却使胴体的冷却失重降低了0.3%,高湿冷却使胴体的冷却失重降低了约0.5%,显著提高了保水性(P<0.05)。核磁成像显示,相对湿度95%处理组冷却猪肉表面的自由水比相对湿度80%处理组多。该研究结果对猪肉冷却工艺确定具有一定的指导作用。     

基于LF-NMR及不同干燥方法的哈密瓜片含水率预测模型

为建立稳健、适用范围更广的哈密瓜片含水率预测模型,采用不同干燥方法(热风干燥(Hot Air drying,HA)和红外辐射干燥(Infrared drying,IR)),在相同温度水平下(50、60、70℃)对哈密瓜片进行干燥,采用低场核磁共振技术(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)对比分析干燥过程的水分迁移规律及2种干燥方法间的差异,并结合化学计量学方法建立含水率预测模型。结果表明:无论HA还是IR,一定温度范围内高温有利于提高干燥速率,缩短干燥时间;且IR与HA相比干燥时间缩短20.0%~37.5%。经LF-NMR分析,在HA和IR过程中,自由水峰面积逐渐降低,不易流动水峰面积及结合水峰面积呈波动变化;自由水峰顶横向弛豫时间不断降低,不易流动水峰顶横向弛豫时间因干燥方式和干燥温度的差异呈不同的变化趋势;与HA过程中结合水峰顶横向弛豫时间逐渐降低不同,其在IR干燥初期短暂上升,后呈下降趋势。基于HA、IR数据集结合化学计量学方法建立的哈密瓜片含水率预测模型中,偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)模型具有更好的性能,模型预测决定系数R_P² 大于0.99,表明PLSR结合LF-NMR可实现哈密瓜片含水率的快速检测,且不受干燥方法不同引起水分状态差异的影响。研究结果为基于LF-NMR和多加工手段的果蔬含水率预测模型的建立提供参考。     

低场核磁共振分析聚乙二醇对萌发期水稻种子水分吸收的影响

为研究聚乙二醇(PEG,polyethylene glycol)处理下水稻种子萌发过程中内部水分分布和变化规律,进而揭示水稻耐旱性在水分吸收规律上的重要特征。应用低场核磁共振的T2弛豫谱和质子密度加权成像分析了PEG处理下水稻种子萌发过程中的水分变化,研究了利用蒸馏水(对照)和质量分数分别为10%、20%PEG6000处理对两个水稻品种旱9710、辽星1发芽指标的影响,以及对两个水稻品种萌发0、6、22、48、72 h吸水量的影响,确定单位质量核磁信号幅值与水稻种子湿基含水率的回归函数关系。发芽指标检测结果显示:旱9710耐旱性高于辽星1。质子密度加权成像结果显示:在水分吸收初期,水分子直接通过种子表面裂缝进入种子体内,胚乳中的淀粉粒等物质开始吸水膨胀,种子体积增大。24 h后,种子内营养物质向种胚流动。PEG处理下,水稻种子吸水量明显减少,发芽速度明显降低,且PEG质量分数越高,发芽速度越慢。基于核磁共振理论及T2弛豫谱的多组分特征,当反演频率为10 000时,水稻种子萌发过程中的水分分为束缚水与自由水两部分。T2弛豫谱结果表明:在蒸馏水和质量分数分别为10%、20%PEG处理下,种子湿基含水率和核磁信号幅值均逐渐增长。PEG处理下,核磁信号幅值增长相比对照处理显著降低(P0.05)。PEG处理抑制了两个水稻品种种子对水分的吸收,PEG质量分数越高,抑制作用越强。PEG处理24 h后,耐旱性强的水稻品种吸水率相比对照处理的降低幅度小于耐旱性弱的品种。回归分析表明,3种处理下,核磁信号幅值和湿基含水率具有一致的线性关系(R2=0.983),由回归方程可以求得水稻种子萌发过程中各状态水分的含量。试验为研究水稻种子萌发过程对干旱胁迫的反应机制,开发种子水分微观活体无损检测技术等方面的研究提供理论支持和数据参考。     

利用低场核磁共振及其成像技术分析水稻浸种过程水分传递

为研究水稻种子浸种过程中内部水分流动情况,可视化内部水分传递过程,利用低场核磁共振及其成像技术,监测沈农9816号、七山占及秀子糯3个品种水稻种子48 h浸种过程。每6 h时间间隔利用自旋回波（spin echo,SE）脉冲序列获取样品的质子密度加权像,利用硬脉冲自旋回波（carr-purcell-meiboomgill sequence,CPMG）序列获取样品的横向弛豫时间T2反演谱,从而分析浸种过程对水稻种子内部水分分布的影响。试验结果表明：核磁共振是一种有效的水分检测技术,可以实现浸种过程中种子内部水分的快速、准确、无损的检测。利用水稻种子的质子密度加权像,能够直观检测到种子内部水分分布情况,动态的监测到种子内部水分流动过程,分析发现水分最初是从胚进入种子内部,继而通过种皮的渗透,最后到达胚乳部分。根据T2反演谱信号幅值计算得到的水稻种子吸水率,发现3个品种在相同浸种时间的各个监测点均反映出秀子糯吸水率最高,沈农9816号吸水率最低,试验结果验证了支链淀粉的吸水性优于直链淀粉。研究结果可以为水稻种子浸种过程中水分传递的理论模型构建提供数据支持。     

玉米种子萌发过程内部水分流动规律的低场核磁共振检测

为研究玉米种子萌发过程中内部水分的流动规律,分析其内部生理代谢状态,该文利用低场核磁共振技术,连续60 h对3个品种玉米种子的吸胀、萌动和发芽3个阶段的萌发过程进行动态监测。分别在萌发时间为0、12、36和60 h这4个典型的萌发时刻,对处于25和31℃的2个恒温萌发环境中的玉米种子进行核磁共振横向弛豫时间信号采集,并通过反演运算得到其横向弛豫时间T_2反演谱。试验结果表明:通过横向弛豫时间可以将玉米种子内部水分划分为结合水(0.1T_210 ms)、半结合水(10T_2100 ms)及自由水(100T_21 000 ms)3种水分相态;随着萌发时间的延长,3个品种玉米种子在2个不同温度的萌发环境中,结合水均呈现先迅速增加后逐渐降低的趋势,自由水均反映为先降低后不断增加的态势,而半结合水和总体水分含量则表现为持续增加的现象;外界温度对3种相态水分含量的影响不尽相同,但提高萌发温度可以明显促进玉米种子吸水,同时提高玉米种子的发芽率。本试验快速并直接揭示了玉米种子在萌发过程中的水分分布情况,可为玉米种子萌发过程的机理研究提供重要参考。     

花棒种子及枝叶化学成分研究

本文对不同产地花棒种子中油脂的含量，理化性质、脂肪酸组成，蛋白质的氨基酸组成以及枝叶中的粗蛋白质、氨基酸，粗脂肪、粗纤维、淀粉、可溶性糖、灰分等成分进行了分析。     

基于低场核磁共振的热风干燥过程花生仁含水率预测模型

为研究热风干燥过程中花生仁内部水分的变化规律,该文采用热空气对开农71、开农8834-9、天府3号3个品种的湿花生进行干燥,监测干燥过程中花生果、花生仁与花生壳含水率的变化;并利用低场核磁共振技术(LF-NMR)研究干燥过程中花生仁内部自由水、弱结合水和结合水的变化情况;建立花生仁水分弛豫峰占比与其含水率之间的数学关系,提出了一种花生含水率的快速检测方法。结果表明,由于花生仁和花生壳化学组成不同,仁和壳干燥曲线呈现不同的变化趋势。LF-NMR弛豫图谱显示干燥过程中,自由水弛豫峰逐渐消失,结合水和弱结合水弛豫峰面积无明显变化规律,油脂峰峰面积基本不变,说明花生仁在干燥过程中油脂的含量无明显变化。建立的花生仁国标法实测含水率y与核磁共振弛豫谱图得到的总水分峰占比(T21+T22+T23)的拟合方程R2为0.888 4。经验证,该方程能较好地对未知含水率的花生仁样品进行预测。因此,低场核磁共振技术可以用于花生仁含水率的快速检测。     

盐胁迫下玉米种子萌发过程低场核磁共振研究

为探究盐胁迫对玉米种子萌发过程中水分的分布和种子活性的影响,以非糯性玉米郑单958种子为检测对象,对不同NaCl浓度（0 nmol/L,50 nmol/L,100 nmol/L,150 nmol/L,200 nmol/L）环境下试验样本进行低场核磁共振成像以及核磁共振波谱试验。结果表明：玉米萌发过程中,胚乳和胚部位的含水率均在0～2 d迅速增加,2 d之后胚乳水分波动增长,而胚部位水分则出现水平波动的现象。随着盐胁迫程度上升,种子发芽率从90%降至0,盐浓度在50 nmol/L及以下时,不同相态水信号幅值变化趋势受盐胁迫影响较小,达到100 nmol/L时自由水信号幅值被抑制在低水平,达到150 nmol/L时结合水和半结合水信号幅值的变化速率均被大幅延缓。T2弛豫谱图中结合水主峰左侧出现信号微弱,弛豫时间为0.1 ms～1 ms的副峰,副峰的出现和玉米种子发芽密切关联,是一种标志着种子发芽的结合水。试验为玉米种子萌发过程对盐碱胁迫的反应机制后续研究提供理论支持和数据参考。     

DCPTA对干旱胁迫下玉米种子萌发影响的无损检测

为探究2-(3,4-二氯苯氧基)乙基二乙胺(2-(3,4-dichlorophenoxy) ethyl triethylamine,DCPTA)在干旱胁迫下对玉米种子萌发的影响,使用聚乙二醇(polyethylene glycol-6 000,PEG-6 000)和浓度为0.5、1.0、1.5 mg/L的DCPTA混合溶液对玉米种子进行浸泡处理,采用种子标准发芽试验总结得出不同浓度的DCPTA对玉米种子发芽情况影响的规律,再结合低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)及核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术,通过研究其内部水分变化情况、水分迁移规律及水分分布特征解释造成该结果的原因。试验结果表明:一定浓度的DCPTA可以提高玉米种子萌发过程中的耐旱性能,加快种子内部水分的存储速率,提供种子萌发所需的水分条件,减轻干旱胁迫对玉米种子造成的损害。DCPTA对玉米种子干旱胁迫的缓解效果随着其浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,以1.0 mg/L的DCPTA处理效果最显著(P<0.05)...     

6-苄基腺嘌呤对大豆内部水分分布及其生长状态的影响

为研究大豆发芽过程中加入不同浓度的6-苄基腺嘌呤（6-Benzylaminopurine,6-BA）后大豆内部水分的分布及对其生长状态的影响,以中黄13为研究对象,在相同环境条件下,用浓度分别为0（对照）、1、3、5、7、9 mg/L的6-BA溶液处理大豆。利用低场核磁共振技术（Low Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR）对中黄13在浸泡8 h及萌发12、24、36、48、60 h时间点的波谱信息、图像信息进行采集,同时对豆芽的生长状态进行理化指标和形态指标检测。结果显示：与其他处理组相比,浓度为3 mg/L的6-BA溶液处理的大豆的发芽周期、吸水率、平均质量、发芽率、豆芽轴长、轴径各指标表现均为最优;低浓度（1、3 mg/L）6-BA加速大豆蛋白质的水解,导致其渗透势降低,促进大豆蛋白质体吸收更多的水分,进而促使豆芽轴长变长、轴径变粗;高浓度（5、7、9 mg/L）6-BA使大豆细胞壁在细胞的渗透作用下遭到破坏,导致大豆吸水率降低,进而抑制了大豆的生长。该研究从大豆原料的预处理开始对整个加工过程进行了研究,为豆芽的生产加工提供一定的理论支持和数据参考。     

用核磁共振研究浸种方法对水稻种子吸水量的影响

为寻求较佳浸种方法,该文应用低场核磁共振检测技术,研究了不同的浸种方式及浸种溶剂对水稻种子吸水量的影响。试验利用横向弛豫时间 T2反演谱分析了水稻种子的水分状态变化及吸水特性,发现浸种过程改变了水稻种子内部的水分分布情况,水稻种子吸水量对初始含水率差异不显著(P>0.05),但对各种浸种方法差异显著(P<0.05)。研究表明,采用连续浸种4 h、浸种3 h-晾干1 h-浸种1 h、浸种2 h-晾干1 h-浸种2 h及浸种2 h-晾干2 h-浸种2 h这4种不同的浸种方式时,浸种2 h-晾干1 h-浸种2 h的间歇浸种方式吸水率较高;采用清水、强氯精300倍液、饱和澄清石灰水、质量分数为40%福尔马林的50倍液、100倍液及200倍液6种不同的浸种溶液时,应用质量分数为40%福尔马林50倍液药剂时吸水率较高。低场核磁共振检测技术揭示了水稻种子含水量的影响因素,为浸种过程中吸水量的测定提供了一种有效的方法。     

低场NMR对羊肉贮藏过程中pH值和TVB-N的预测及验证

为探讨不同贮藏条件下羊肉新鲜度检测的方法,采用低场核磁共振(LF-NMR)技术通过分析冷冻(-18℃)与冷藏(4℃)条件下羊肉的LF-NMR弛豫特性变化,及测定羊肉的pH值和挥发性盐基氮(TVB-N)含量的变化对其新鲜度进行分析检测。在此基础上,利用多元回归分析建立羊肉pH值、TVBN含量与其LF-NMR弛豫特性的相关性模型,并对其进行验证。结果表明,不同贮藏条件下,随着贮藏时间的增加,羊肉中pH值、TVB-N含量均逐渐增大并符合二项式关系,且相关系数分别为R~20.99和R~20.97。横向弛豫时间T_(22)、T_(23)随贮藏时间的延长显著缩短,T_(22)与贮藏时间呈线性关系(R~20.98),T_(23)与贮藏时间呈良好二项式关系(R~20.97),T_(2b)、T_(21)变化无规律且不显著。随贮藏时间的延长,峰面积比例S_(22)逐渐下降、S_(23)呈上升趋势(R~20.97),S_(2b)、S_(21)无明显变化规律。由多元线性回归分析可知,TVB-N含量与T_(23)、T_2,pH值与T_(22)、T_2可建立良好的相关性模型(R~20.96)。模型验证合理,表明利用LF-NMR弛豫特性对不同贮藏条件下羊肉pH和TVB-N含量预测是可行的,这为通过LF-NMR弛豫特性对羊肉的新鲜度的检测提供了一定的理论依据。     

槟榔芋萌发早期的营养物质及激素水平变化研究

为探究槟榔芋苯点部位萌发早期的营养物质与激素水平变化规律,以槟榔芋为研究对象,测定不同发芽程度槟榔芋芽点部位淀粉、蛋白质、水分等营养物质含量的变化,并基于低场核磁共振(LF-NMR)技术探究槟榔芋萌发早期的水分迁移分布状况,同时测定脱落酸(ABA)及赤霉素(GA₃)等激素水平的变化。结果表明,距球茎顶端越远,发芽槟榔芋的淀粉含量越高;发芽程度越高,芋头球茎顶端蛋白质含量越低;3种发芽长度槟榔芋距球茎顶端2 cm处的水分含量最低;经过低场核磁共振检测发现,越靠近芋头球茎中心,水分活跃度越高,且随着槟榔芋萌芽长度的增加,结合水逐渐向半结合水转变;核磁共振成像结果显示,短芽芋头含水率最高,长芽芋头最低;短芽及中芽芋头的3个部位(块茎、芽、根须)中根须部位ABA含量最高,而长芽芋头3个部位的ABA含量均无显著差异(P>0.05);短芽芋头的GA₃含量在3个部位无显著差异(P>0.05),中芽及长芽芋头芽部位GA₃含量最高。本研究结果为探索槟榔芋休眠及贮藏后的萌发规律提供了理论支持。     

基于低场核磁共振的柑橘汁胞粒化评级

为更加准确、客观、快速地评定柑橘汁胞粒化程度,改变目前主要依靠肉眼感官评级的现状。该文进行了机器打分研究,并与感官评价进行了相关分析。该研究将低场核磁成像及磁弛豫时间测试结果与柑橘汁胞含水率及汁胞粒化程度的感官分级等指标相对应,应用于柑橘汁胞粒化程度的人工智能鉴定和识别。相关分析、F检验和多重比较等数学分析表明,利用低场核磁横向弛豫时间的响应值可有效反应汁胞粒化程度。横向弛豫时间3个峰的响应值与不同汁胞粒化程度柑橘的感官评价等级及汁胞含水率、果实失重率等存在显著相关(P0.05)或极显著相关(P0.01)。经成对t检验分析,基于低场核磁建立的汁胞粒化评级模型与评价员得到感官平均评分的评价结果间没有显著差异(P=0.4982t=0.7143)。研究结果为柑橘汁胞粒化程度感官分级的理化技术替代研究提供了有益尝试。     

小麦粉面团形成过程水分状态及其比例变化

为揭示小麦粉面团形成过程水分状态和比例、面团结构的变化,以及这种变化与粉质仪和拉伸仪表征的质量特性之间的关系;认识面团形成过程表征筋力强弱的物质基础和变化机理。选用中筋(宁春4号)和强筋(师栾02-1)小麦品种为试验材料,利用低场核磁共振技术测定粉质仪和面过程、拉伸仪醒发拉伸过程不同时间点面团水分状态和比例的变化;利用红外显微成像技术分析面团形成过程不同取样点蛋白质和淀粉的分布及结构变化。结果表明,面粉原料中主要为弱结合水。面粉在粉质仪加水搅拌形成面团后,水分状态和比例发生显著变化,面团中的水可以分为强结合水(T_(21))、弱结合水(T_(22))和自由水(T_(23))。面团搅拌形成过程中,中筋小麦品种宁春4号面团中的强结合水比例显著降低;师栾02-1的强结合水的弛豫时间在和面终点消失,弱结合水的弛豫时间显著延长,而自由水的比例显著增加(P0.05)。强筋小麦粉强结合水的保持时间较长。拉伸过程加盐和不加盐对同一取样点、同一种水分状态之间的水分弛豫时间和比例无显著影响;宁春4号自由水的弛豫时间在加盐和不加盐处理时都显著缩短(P0.05)。湿面筋含量高、筋力较强面团的蛋白质网络结构致密。粉质仪和面过程强结合水和弱结合水弛豫时间和比例的变化,与面筋含量和强度有关。该结论可为面制品加工过程和面工艺选择与优化等方面提供一定的理论参考。     

基于低场核磁和差示量热扫描的面条面团水分状态研究

为了解低水分面条面团中水分的存在状态,明确真空度及和面时间对水分状态的影响,该研究以3个小麦品种（济麦20、宁春4号、济麦22）磨制的面粉为材料,采用真空和面制作低水分面条面团（含水率35%）,采用低场核磁共振技术（LF-NMR,low-field nuclear magnetic resonance）和差示量热扫描（DSC,differential scanning calorimetry）2种技术,测定不同真空度（0、0.06、0.09 MPa）和搅拌时间（4、8、12 min）下面团中水分的形态和分布,并进一步分析2种技术测定水分形态结果的相关性。结果表明,在低水分面条面团中,水分主要以弱结合水形态存在。不同品种的小麦粉面团的水分形态及分布存在差异,强筋小麦粉（济麦20）制作面团的水分自由度较低。真空和面（0.06 MPa）可以促进水分与面筋蛋白的相互作用,降低面团中水分子流动性,促进水分结构化;而非真空或过高真空度均会导致面团中水分自由度增加。济麦20、济麦22小麦粉和面时间为8 min时,面团水分流动性较低;而宁春4号小麦粉面团在4 min时,水分自由度较低;继续搅拌,深层结合水减少、弱结合水增多。LF-NMR和DSC测得面团水分状态的结果具有一致性。LF-NMR测得的弱结合水峰面积百分比与DSC测得的可冻结水百分比具有相同的变化趋势（r=0.695）,且深层结合水峰面积百分比与非冻结水百分比具有相同的变化趋势（r=0.564）。研究结果为认识制面过程中水分的作用,优化和面工艺和调整产品特性提供参考。