王尊 徐默達(dá)

摘 要：水產(chǎn)品在我國(guó)的消費(fèi)市場(chǎng)和消費(fèi)群體逐年擴(kuò)增。水產(chǎn)品富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，極易腐敗，在貯運(yùn)中，嚴(yán)格控制品質(zhì)是減少流通損耗、提高消費(fèi)認(rèn)可度的關(guān)鍵所在。將更有效的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測(cè)水產(chǎn)品在物流運(yùn)輸中的品質(zhì)變化，提高物流的效率、效益是深具發(fā)展?jié)摿Φ恼n題。本文綜述了低場(chǎng)核磁共振（Low-field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了LF-NMR技術(shù)在水產(chǎn)品加工貯藏、水產(chǎn)品品質(zhì)變化、水產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用，為控制水產(chǎn)品在流通中的品質(zhì)穩(wěn)定性提供可靠的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)品;低場(chǎng)核磁共振;品質(zhì)變化;無(wú)損檢測(cè)

Application of Nuclear Magnetic Resonance Technology in the Preservation of Aquatic Products

WANG Zun1， XU Moda2

（1.Zhengzhou Institute of Finance and Economics， Zhengzhou 450000， China; 2.Enan Medical Device Inspection Institute， Zhengzhou 450000， China）

Abstract： The consumption market and consumer groups of aquatic products in my country are expanding year by year. Aquatic products are rich in nutrients and are easily corrupted. In storage and transportation， strict quality control is the key to reducing circulation losses and improving consumer recognition. Applying more effective detection technology to monitor the quality changes of aquatic products in logistics and transportation， and improve the efficiency and benefit of logistics is a topic with deep development potential. This paper reviews the research status of low-field nuclear magnetic resonance （LF-NMR） technology， and analyzes the application of LF-NMR technology in the processing and storage of aquatic products， quality changes of aquatic products， and non-destructive testing of aquatic products. It provides a reliable theoretical basis for controlling the quality stability of aquatic products in circulation.

Keywords： aquatic products; low-field nuclear magnetic resonance; quality change; non-destructive testing

水產(chǎn)品中的水分含量最高，其分布情況和存在狀態(tài)直接影響魚(yú)肉的食用品質(zhì)、加工特性及貯藏穩(wěn)定性，也導(dǎo)致水產(chǎn)品在貯運(yùn)過(guò)程中極易腐敗。為更好地控制魚(yú)肉品質(zhì)，給物流、加工提供更加可靠的理論依據(jù)，一種能快速、準(zhǔn)確反映產(chǎn)品損傷程度的檢測(cè)方法尤為重要。目前，我國(guó)水產(chǎn)品的保鮮方式主要依賴(lài)低溫，而魚(yú)肉組織中水分的變化受溫度的影響最大，若能采取一定的技術(shù)手段監(jiān)測(cè)、控制組織中的水分情況，對(duì)提高水產(chǎn)品在運(yùn)輸穩(wěn)定性、延長(zhǎng)貯藏時(shí)間、提高食用品質(zhì)具有十分重要的作用。

常規(guī)的理化分析雖然能綜合指示水產(chǎn)品的新鮮度，但指標(biāo)測(cè)定過(guò)程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、試劑消耗量大，難以實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)品的快速檢測(cè)，無(wú)法滿足現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需求。近年來(lái)，新型水產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，準(zhǔn)確高效、可實(shí)時(shí)檢測(cè)、可定向分析等技術(shù)優(yōu)勢(shì)正在逐步簡(jiǎn)化，甚至取代傳統(tǒng)的理化分析方法。例如，近紅外光譜技術(shù)、電子鼻、低場(chǎng)核磁共振等技術(shù)的應(yīng)用為水產(chǎn)品的高效、快速、無(wú)損檢測(cè)提供了新依據(jù)。

1 低場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究現(xiàn)狀

低場(chǎng)核磁共振（Low Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）是一項(xiàng)新的分析檢測(cè)技術(shù)，近年來(lái)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、食品、地礦、農(nóng)業(yè)和生物學(xué)等領(lǐng)域。核磁共振技術(shù)的基本原理是原子核在磁場(chǎng)中受到磁化，自旋角動(dòng)量發(fā)生進(jìn)動(dòng)，當(dāng)外加能量與原子核振動(dòng)頻率相同時(shí)，原子核吸收能量進(jìn)行能級(jí)躍遷，產(chǎn)生共振吸收信號(hào)[1]。核磁共振依照分辨率的不同可分為高場(chǎng)和低場(chǎng)兩種類(lèi)型，高場(chǎng)主要用于探測(cè)樣品的化學(xué)性質(zhì);磁場(chǎng)強(qiáng)度0.5 T以下的統(tǒng)稱(chēng)為低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR），主要用于檢測(cè)樣品的物理性質(zhì)。LF-NMR主要以氫原子核（1H）為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定1H在磁場(chǎng)中的縱向弛豫時(shí)間T1和橫向弛豫時(shí)間T2，分析反映被檢樣品的物理性質(zhì);其中T2的測(cè)定結(jié)果能區(qū)分存在于食品體系中的3種不同水群（結(jié)合水、不易流動(dòng)水、自由水）及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此通常用它來(lái)表征水分的遷移特性。

目前，LF-NMR在食品領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究主要集中在糧油食品摻假問(wèn)題、果蔬制品加工貯運(yùn)、肉制品品質(zhì)測(cè)定、水產(chǎn)品保鮮等方面。陳森等[2]借助LF-NMR技術(shù)研究了常溫保藏狀態(tài)下櫻桃品質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)其組織內(nèi)部水分遷移狀態(tài)是影響果肉品質(zhì)的重要因素，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，自由水逐漸流失，水分發(fā)生了遷移。AGUAYO等[3]通過(guò)LF-NMR成像技術(shù)分析測(cè)定圓柱狀胡蘿卜在不同干燥溫度下的水分遷移規(guī)律，弛豫結(jié)果表明組織細(xì)胞中水分滲透性與液泡膜完整性存在高度相關(guān)性，為監(jiān)測(cè)其品質(zhì)變化提供良好依據(jù)。HAN等[4]利用LF-NMR技術(shù)檢測(cè)不同NaCl濃度對(duì)豬肉肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠保水性的影響，結(jié)果表明熱誘導(dǎo)凝膠的保水性會(huì)隨離子強(qiáng)度的增加而明顯提高，當(dāng)NaCl濃度提高至0.4 mol/L時(shí)，凝膠保水性最佳;弛豫時(shí)間T2數(shù)據(jù)表明，NaCl的加入會(huì)加強(qiáng)蛋白質(zhì)水合作用，使各組分水的流動(dòng)性下降。孫圳等[5]對(duì)不同凍結(jié)溫度（-38 ℃、

-23 ℃、-18 ℃）下牛肉的水分分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，自由水全部?jī)鼋Y(jié)，不易流動(dòng)水在-38 ℃下完全凍結(jié)，在-23 ℃、-18 ℃下部分凍結(jié)，MRI成像進(jìn)一步證實(shí)了LF-NMR檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于肉品的無(wú)損檢測(cè)。

LF-NMR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于非侵入性、無(wú)破壞性，通過(guò)產(chǎn)生高分辨率的空間信息，直觀反映組織結(jié)構(gòu)的變化，可從分子水平描述組織細(xì)胞中水分分布和流動(dòng)情況。LF-NMR在水產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)方面的研究應(yīng)用還處于發(fā)展階段，該技術(shù)的成熟運(yùn)用能夠?yàn)榕袛嗨a(chǎn)品的損傷和腐爛程度、預(yù)測(cè)產(chǎn)品貨架期等提供理論依據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 LF-NMR在水產(chǎn)品加工貯藏中的應(yīng)用

水產(chǎn)品的新鮮品質(zhì)難以維持，在常規(guī)貯運(yùn)中多依賴(lài)低溫。由于流通中的溫度容易受環(huán)境的影響而變化，這是造成損耗的關(guān)鍵因素?；贚F-NMR的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)組織中水分狀態(tài)的分析與判定，對(duì)處于不同加工貯藏階段的產(chǎn)品進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)測(cè)，結(jié)合其他評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，預(yù)測(cè)水產(chǎn)品的品質(zhì)變化。

董志儉等[6]運(yùn)用LF-NMR技術(shù)研究了南美白對(duì)蝦蒸制過(guò)程中水分的存在狀態(tài)對(duì)其品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性的影響，結(jié)果表明自由水含量的大量流失是引起蝦肉感官品質(zhì)下降和質(zhì)構(gòu)變化的主要因素。秦影等[7]運(yùn)用LF-NMR技術(shù)結(jié)合拉曼光譜分析了超高壓處理對(duì)大黃魚(yú)魚(yú)糜凝膠特性的影響，結(jié)果表明魚(yú)糜凝膠化過(guò)程中的水分狀態(tài)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與魚(yú)糜的質(zhì)構(gòu)、保水率之間存在特定的相關(guān)性，為魚(yú)糜凝膠特性的評(píng)價(jià)及改進(jìn)提供了新依據(jù)。BI等[8]利用LF-NMR技術(shù)結(jié)合質(zhì)構(gòu)分析與研究了40 ℃預(yù)加熱、80 ℃后加熱處理對(duì)海參品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，高溫導(dǎo)致膠原纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，持水能力下降，弛豫時(shí)間明顯縮短;橫向弛豫時(shí)間T2數(shù)據(jù)與質(zhì)構(gòu)具有很好的相關(guān)性，可用于指示產(chǎn)品的加工特性研究。卞瑞姣等[9]利用LF-NMR技術(shù)研究秋刀魚(yú)腌制過(guò)程中的品質(zhì)變化，結(jié)果表明樣品水分含量、水分活度等品質(zhì)指標(biāo)均與橫向弛豫參數(shù)存在高度相關(guān)性。

3 LF-NMR在水產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

LF-NMR技術(shù)在水產(chǎn)品領(lǐng)域的研究基本集中在持水性、蛋白質(zhì)分子狀態(tài)、脂肪測(cè)定、質(zhì)構(gòu)特性等方面，其中保水性是決定水產(chǎn)品新鮮品質(zhì)的關(guān)鍵因素。SáNCHEZ-ALONSO等[10]通過(guò)比較不同凍藏條件下鱈魚(yú)肌肉的橫向弛豫參數(shù)（T2）來(lái)評(píng)估魚(yú)肉的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)T2對(duì)不同冷凍溫度敏感，能反映水分子的結(jié)晶情況，可用于鱈魚(yú)貨架期的預(yù)測(cè)。張珂等[11]采用理化分析法結(jié)合LF-NMR技術(shù)，研究了經(jīng)不同濃度添加劑處理后的凍藏羅非魚(yú)片的品質(zhì)變化，結(jié)果表明，蛋白持水性與弛豫時(shí)間正相關(guān)，提高肌肉持水力可延緩蛋白質(zhì)的變性，從而在一定程度上保持魚(yú)肉品質(zhì)。

4 LF-NMR在水產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

近年來(lái)，現(xiàn)代化無(wú)損檢測(cè)技術(shù)快速發(fā)展，在食品領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，利用LF-NMR技術(shù)檢測(cè)食品中的水分、脂肪、蛋白質(zhì)是主要的研究方向之一。HUANGL等[12]研究了魚(yú)子醬與熏魚(yú)卵在貯藏過(guò)程中蛋白質(zhì)變化和脂肪的氧化，發(fā)現(xiàn)LF-NMR橫向弛豫時(shí)間與品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性系數(shù)高于0.95，可用于指示其品質(zhì)劣化程度。臧秀[13]運(yùn)用LF-NMR技術(shù)對(duì)不同干燥處理的海參進(jìn)行弛豫信號(hào)的采集，結(jié)果表明，LF-NMR結(jié)合主成分分析可以很容易區(qū)分開(kāi)不同干燥方式的海參樣品。

整體來(lái)看，LF-NMR技術(shù)對(duì)樣品處理的要求較低，所需樣品數(shù)量少，耗時(shí)短，在水產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)、區(qū)分產(chǎn)品品質(zhì)差異上還有很大的應(yīng)用空間。

5 低場(chǎng)核磁共振技術(shù)的應(yīng)用前景

LF-NMR技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用還涉及檢測(cè)食品摻假情況、食品成分構(gòu)成方面，一些研究表明，LF-NMR弛豫結(jié)果和主成分分析相結(jié)合，可用于區(qū)分和檢測(cè)豬肉的摻假、注膠情況。LF-NMR技術(shù)還可通過(guò)對(duì)水產(chǎn)品中水分的含量、分布狀態(tài)、流動(dòng)特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為研究水產(chǎn)品腐敗機(jī)制、代謝組學(xué)機(jī)制分析提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。LF-NMR還能夠用于評(píng)估水產(chǎn)品中違規(guī)成分的添加情況、定量分析魚(yú)糜制品中的注水情況，有效檢測(cè)水產(chǎn)品及其制品的摻假率，為提高水產(chǎn)品的食用品質(zhì)和食用安全性提供技術(shù)幫助。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，LF-NMR技術(shù)在食品領(lǐng)域的運(yùn)用逐漸增多，但在水產(chǎn)、肉品科學(xué)領(lǐng)域的研究成果較少。與其他檢測(cè)技術(shù)相比，LF-NMR技術(shù)能夠較全面地獲得被檢樣品的物理性質(zhì)，檢測(cè)過(guò)程易于操作，能夠達(dá)到無(wú)損、快速、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的要求，可實(shí)現(xiàn)食品中組分的定量、定性分析，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)理化檢測(cè)分析的不足，將在指標(biāo)測(cè)定中占據(jù)越來(lái)越重要的地位。但目前在水產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)方面的研究還未建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，貨架期預(yù)測(cè)模型尚未完善。今后的研究應(yīng)不斷改善和優(yōu)化LF-NMR技術(shù)，或考慮將LF-NMR技術(shù)與其他新型檢測(cè)技術(shù)（近紅外光譜、電子鼻、掃描電鏡等）結(jié)合使用，補(bǔ)充分析中存在的不足之處，為我國(guó)水產(chǎn)及加工行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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