基于不同维度低场核磁共振技术的大豆含油率检测与判别

大豆含油率的高低直接影响榨油与育种结果。为探究大豆含油率的最佳检测方法与构建含油率高低判别模型,该研究基于不同维度低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术,以国标法为对照,利用LF-NMR波谱和LF-NMR含油含水率软件检测大豆含油率;核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)结合深度学习,建立大豆含油率高低判别模型。引入低场二维核磁共振(low field two-dimensional nuclear magnetic resonance,LF-2D-NMR)技术,定性分析一维波谱中信号重叠无法区分组分的问题。试验结果表明,LF-NMR含油含水率软件能快速准确检测大豆含油率,T1-T2二维核磁图谱成功解决了自由水和油信号重叠问题。利用U-net++深度学习模型对MRI成像的矢状面、冠状面、横截面以及三面混合数据集进行训练,其中横截面评价指标与其他数据集相比更优,语义分割部分中平均交并比(mean intersection over union,mIoU)约0.9058,全局准确率0.9980,训练后的模型能够将MRI图像识别并分割,快速判别大豆含油率高低。试验证明,LF-NMR及MRI能够快速无损掌握大豆含油率信息,为大豆的高油育种提供了新思路和技术支持。

基于低场核磁共振技术PVC-P土工膜细观渗透机理研究

PVC-P土工膜的防渗性能是膜防渗结构乃至工程安全运行的关键。为避免传统上用渗透系数表征其渗透性能的弊端,运用多组渗透压力下土工膜垂直渗透试验数据和基于低场核磁共振技术获取的孔隙度,构建了渗透流量-孔隙度数学模型,结合孔隙和孔径动态分布探讨了用孔隙度评价其垂直渗透性能的适用性。结果表明:以1H原子为探针的低场核磁共振技术能够准确量测膜内孔隙和孔径分布;依据T2特征谱弛豫时间划分的微孔隙、中孔隙和大孔隙的占比以及孔隙范围内孔径的萎缩或发育是孔隙度变化的根本原因;孔隙度与渗透流量关联性较强,利用量测的饱和PVC-P土工膜孔隙度和构建的模型能够准确预测渗透流量。研究成果表明基于低场核磁共振技术测得的孔隙度可用于PVC-P土工膜防渗性能评价。

基于低场核磁共振技术快速检测山桐子含油率的研究

为确定低场核磁共振技术是否能用于山桐子含油率的快速检测,达到准确高效、节约检测成本的目的。通过对比低场核磁共振检测法与索氏抽提法在测定山桐子含油率的差异,并考察低场核磁共振检测法的精密度和稳定性。结果表明,低场核磁共振检测法定标曲线的拟合相关系数大于0.9999,两种检测方法测定结果的绝对偏差范围在0.04%~1.40%之间,相对偏差范围在0.15%~9.86%之间,低场核磁共振检测法的精密度和稳定性良好。低场核磁共振技术可应用于山桐子含油率的检测,具有准确、快速、高效的特点。

基于低场核磁共振技术研究油莎豆热泵干燥特性

为研究热泵干燥技术对油莎豆干燥过程的影响,选取4种不同热泵温度,利用6种薄层干燥模型和低场核磁共振技术分析油莎豆在热泵干燥中的干燥特性、水分分布状态及其变化规律。结果表明:70℃热泵温度所用时间较40℃缩短了61.9%;得出Logarithmic模型能最好地描述油莎豆的热泵干燥过程,R^(2)均>0.99;低场核磁共振(LF-NMR)横向弛豫图谱显示油莎豆内不易流动水与自由水是热泵干燥过程中水分流失的主要来源;峰面积变化曲线图显示不同热泵温度对不同状态水分的散失和迁移的影响程度不同;热泵温度越高,核磁成像技术(MRI)图中红色区域消失越快;根据扫描电镜图发现70℃时油莎豆内部结构被严重破坏,不建议70℃以上温度干燥油莎豆。研究可为油莎豆热泵干燥工艺设计和水分动态变化研究提供参考。

质子低场核磁共振技术表征建筑石膏水化进程

基于溶解-析晶理论,根据X射线衍射和热重分析结果,将建筑石膏的水化进程划为4个水化阶段,并利用质子低场核磁共振技术研究了不同水膏比m_(W)/m_(G)和聚羧酸系减水剂(PCE)掺量下,新拌浆体横向弛豫时间T_(2)分布、T_(2)加权平均值T_(2)与主峰峰面积Smain随水化时间的变化规律.结果表明:T_(2)和S_(main)的变化趋势与水化阶段均具有良好的相关性;增大m_(W)/m_(G)可以使建筑石膏水化阶段出现的时间提前,而掺加PCE则对建筑石膏有明显的缓凝作用.

低场核磁共振及成像技术对海参复水过程水分状态变化的研究

采用低场核磁(NMR)及其成像技术(MRI)研究海参中的水分含量、分布及状态变化,测量不同复水时间以及高温蒸煮处理后海参的横向弛豫时间T2。通过T1加权成像技术,观察复水海参体内自由水、不易流动水和结合水分布的变化。结果表明,海参复水过程初期随着复水时间延长,海参体内自由水、不易流动水含量增加,水分自由度增加;高温蒸煮使复水海参体内自由水和不易流动水含量都减少,随着复水时间增加,自由水含量增加,但不易流动水含量变化不显著。低场核磁技术为海参复水加工过程中物性参数的研究提供了一种有效方法。

低场核磁共振结合物性分析研究黄芪软化机理

目的研究软化过程中黄芪水分及物理特性的变化规律,阐明软化机理。方法对软化过程吸水动力学曲线进行非线性拟合,构建黄芪吸水动力学模型;采用低场核磁共振与磁共振成像技术(LF-NMR/MRI)测定黄芪水分相态变化及水分分布状态;采用质构仪测定黄芪质构特性的变化;分析软化时间、吸水率、LF-NMR参数、质构特性之间的相关性。结果软化过程中黄芪吸水动力学符合一级动力学方程,非线性拟合结果良好,决定系数大于97.7%。同档次下,软化温度越高,吸水率变化趋势越显著;同温度下,药材档次越小,吸水率变化趋势越显著。在30℃下,大、中、小档黄芪达到内外一致的时间分别为14、12、8 h,润透时的吸水率分别为46.83%、42.03%、35.54%。润透前驰豫时间T 2大多为0.1~10 ms,润透后大多为10~1000 ms,磁共振成像能观察到水分由外而内扩散,12 h时可观察到黄芪内部大部分都被水分浸润。黄芪软化前8 h,硬度、压缩循环功、粘力、黏性、胶着性分别下降了67.7%、68.6%、86.3%、89.3%、73.3%;在12~24 h各质构特性趋于稳定,即润透后的药材内外硬度一致,符合传统经验判断标准。同时,软化过程中黄芪黄酮类成分不稳定,黄酮苷可能会水解为对应的黄酮苷元。结论吸水动力学模型结合低场核磁共振、磁共振成像、质构仪等客观手段可为阐明黄芪的软化原理提供科学依据。

低场核磁共振及成像技术分析天花粉干燥过程中水分变化规律

目的:研究天花粉样品干燥过程中水分含量状态、状态与分布变化规律,为天花粉合理加工提供依据.方法:采用低场核磁共振与成像技术(LF-NMR、MRI)研究天花粉样品在干制过程中氢质子(H)的横向弛豫时间(T2)、MRI图像的变化.结果:鲜天花粉中水分含量为64.96%,主要为自由水(峰面积占比77.79%),其余为束缚水.在干燥过程中,T2向左移动,水流动性降低,自由水含量不断降低,束缚水含量先减少后增加,随后再减少;干燥终点时,自由水含量先于束缚水趋近于零值,饮片外层水分先于内层干燥完毕,且干燥过程随干燥温度升高而加快. MRI图像可直观显示样品水分含量和分布区域由外向内的变化.结论:建立了中药水分低场核磁分析技术,为中药干燥终点判定与工艺条件优化提供了新的技术手段与示范.

极度非均匀磁场下的低场核磁共振成像技术研究进展

传统的磁共振成像设备系统庞大笨重、价格昂贵、检查噪声大、摆位困难等,因此限制其普及应用,而低场可移动式磁共振成像设备可以克服这些缺点。传统核磁共振成像采取大磁体包围小样品的模式,对高度均匀磁场环境(<5×10^(-6)/40 mm DSV)中的样品进行成像,相应的硬件设计和许可技术相对都比较成熟和完善。开放式核磁共振成像系统基于极度不均匀的磁场条件(>1 000×10^(-6)/mm DSV),相关的硬件设计、成像技术与传统的核磁共振成像系统差距很大,难度也急剧增加。全面论述低场开放式磁共振成像技术的起源、发展、关键技术,包括磁体、射频线圈、梯度线圈等硬件和射频脉冲设计、成像序列、图像后处理等方法,旨在为可移动式核磁共振成像设备的研发抛砖引玉。

低场核磁共振定量测定松散沉积物中含水量的方法

核磁共振通过测定体系中氢质子弛豫的T_(2)谱来确定液态水的含量。采用低场核磁共振技术定量测定松散沉积物体系中的含水量,探讨了沉积物粒径、黏土矿物种类与含量、孔隙水盐度、温度及气体压力等因素对测试结果的影响。由于不同介质体系中孔隙水表面弛豫机制不同,导致低场核磁测定松散沉积物中的含水量偏小。引入校正系数Cm对水量测试值进行了修正,结果表明:沉积物及孔隙水介质本身特性对水量测试结果几乎无影响,相对误差<0.5%,测试精密度<0.20%;温度变化对测试结果影响较大且呈负相关,温度从25℃降至1.7℃,水量测试值增加了10.71%;压力变化对测试结果的影响与充注气体是否含氢密切相关,不含氢气体的压力变化对测试结果没有影响,而对于含氢气体如甲烷,水量测试结果随压力变化线性增加,甲烷增加到5.05 MPa时,测试结果增加了12.15%。因此,在采用该法测量甲烷水合物生成分解过程中沉积物孔隙水的变化时,必须考虑体系的温度、压力对测试结果的影响,恒温恒压条件下监测的含水量变化能够准确指示甲烷水合物生成分解的微观过程,可望在海洋天然气水合物生成分解微观动力学研究方面得到广泛应用。

低场核磁共振成像技术和气相色谱法联用的三文鱼鱼生鉴别研究

为了探究三文鱼(大西洋鲑与太平洋鲑)鱼生与淡水养殖虹鳟鱼生的鉴别方法,运用低场核磁共振技术扫描成像不同鱼生样品的脂肪及肉质纹理,再结合气相色谱法测定样品的不饱和脂肪酸的种类与含量,尤其是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的含量,两种技术联用可以客观准确地对不同鱼生进行分类鉴别。海洋洄游性鱼类的多不饱和脂肪酸与淡水养殖鱼的多不饱和脂肪酸含量差异显著,本研究表明,结合低场核磁共振对鱼生的成像谱图,样品EPA+DHA的总量大于0.8g/100g,并且DHA的含量高于EPA,则可初步判定该样品为海洋洄游性三文鱼;若样品EPA+DHA的总量小于0.2g/100g,则可初步判定该样品为淡水养殖虹鳟。

基于低场核磁共振及成像技术的油莎豆远红外干燥过程中水分变化规律

为研究油莎豆远红外干燥过程中水分分布状态与迁移变化规律,利用低场核磁共振技术和成像技术检测不同温度(50、60、70℃)下远红外干燥过程中的横向驰豫时间,分析峰面积A_(2x)的变化、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)图像的变化以及干燥前后微观结构变化。结果表明,在红外干燥过程中,温度为50、60、70℃时干燥至终点分别用时为450、360、260 min,随着温度的升高能够显著提高干燥速率,促进其内部的自由水、不易流动水和结合水的迁移。干燥过程中自由水逐渐减少外观发生收缩形变表皮皱缩,自由度高的水分向自由度低的迁移导致弛豫图向左迁移。水分总峰面积与干基含水率进行回归分析,得到R2分别为0.98903、0.99134、0.99046,回归线性方程具有较高的拟合度。通过MRI图像可以清晰地看到红色面积逐渐缩小,油莎豆内部水分分布状态不断变化。干燥前后油莎豆微观结构变化明显,轮廓模糊、淀粉堆积。该研究可以为油莎豆的远红外干燥工艺设计、水分分布情况及水分状态变化提供参考。

浅析西门子低场磁0.2T核磁共振仪胰胆管水成像技术对梗阻性黄疸的诊断研究

目的研究西门子低场磁0.2T核磁共振(MB)胰胆管水成像技术在诊断梗阻性黄疸中的价值。方法采用德国西门子低场磁Magnetom-open0.2T常导磁共振仪,对腹部进行常规,轴位T1WI、T2WI扫描成像。患者检查前8h进食水,在医生指导下训练呼吸度。依次采用屏气、一次性激发,四次采集,快速自旋回波(TSE)、脉冲序列进行磁共振胰胆管造影(MRCP)。结果我院于2010年5月至2011年10月收治的45例梗阻性黄疸患者中,均采用西门子低场磁0.2T核磁共振胆胰管成像技术,其中21例MRCP图像能清楚地显示梗阻部位及形态,另外17例经手术病理可证实,另7例经临床其他检查及治疗确诊为梗阻性黄疸。结论低场磁0.2T核磁共振胰胆管水成像技术能多角度、多方位地显示胰胆管系统,肝内外胆管解剖和病变的形态,图像直观、清晰,提供的依据可靠准确,有助于医生诊断阻塞性黄疸。

低场核磁共振与成像技术在中药质量控制与评价的应用

低场核磁共振与成像技术具有快速无损、精确安全的特点,现已应用于中医药领域科学研究中。介绍低场核磁共振与成像技术原理,阐述低场核磁共振与成像技术对中药材、中药饮片及中药制剂样品内部中水分、油脂的赋存状态和迁移变化机理规律,探讨该技术在中药质量控制与评价研究应用中存在的问题与影响因素,展望前景应用并提出改进方法,以期为在中医药领域深入研究提供理论支持。

基于核磁共振及成像技术研究速冻汤圆在冻融过程中的水分迁移变化

目的研究冻融过程对速冻汤圆水分分布及迁移的影响。方法采用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)及成像技术研究速冻汤圆在冻结和融化过程、反复冻融过程及储藏期间的水分分布变化。结果在冻结状态下,速冻汤圆中强结合水含量高达95.85%,随着温度的升高,强结合水向弱结合水转化,当温度高于0℃时,体系中的水分以不易流动水为主,T22发生右移,水分自由度增加;另外,反复冻融造成汤圆水分的迁移损耗,核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)图进一步证实冻融循环导致汤圆体系中的结合水向不易流动水和自由水转化;随着储藏时间的延长,T21由0.62ms增加为1.97ms,说明样品体系中结合水与基质结合的紧密度减低,但储藏期间结合水、不易流动水等含量变化并未呈现出规律变化。结论冻融循环增加了体系水分的自由度;但在冻藏的过程中,保持储藏温度的稳定性有利于提高速冻汤圆体系中水分的稳定性。LF-NMR分析可以快速反映温度波动、反复冻融等对速冻汤圆水分分布造成的影响,进而评估速冻汤圆的品质变化。

利用低场核磁共振技术测定肌原纤维蛋白凝胶的保水性及其水分含量

本研究借助低场核磁共振技术研究蛋白凝胶的保水性及水分含量,并通过传统干燥法进行验证。结果表明:通过低场核磁共振测定肌原纤维蛋白凝胶的横向弛豫时间T2,研究凝胶中结合水、不易流动水和自由水3种状态水的组成及分布,自由水百分含量越高,其保水性越低,总水分含量越高;借助核磁共振成像得到凝胶中水分子氢质子密度图谱可直观反映凝胶的水分含量及空间分布情况,质子密度图灰度值越高,凝胶水分含量越高;传统干燥法的测定结果结合相关性分析表明低场核磁共振测得凝胶的不易流动水、自由水及灰度值与传统干燥法测得凝胶总水分含量相关系数分别为0.96、0.96、0.97,且均达到显著水平(p<0.05)。综上所述,低场核磁共振技术能用于研究肌原纤维蛋白凝胶的保水性及其水分含量。

基于低场核磁共振技术研究不同热风干燥工艺条件下香菇复水过程中的水分传递特性

以6种不同热风干燥工艺制备的干香菇为研究对象,利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)与核磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)技术研究干香菇复水过程中水分变化规律。结果表明,根据T2弛豫时间显示,伴随复水时间的延长,香菇体内水分的主要状态是不易流动水而并非自由水。非均匀间歇干燥(non-uniform intermittent drying,NUID)组水分信号明显强于其他各组,复水能力较强,均匀间歇干燥(uniform intermittent drying,UID)组复水能力相对较弱。因此,提升复水效率的关键在于保证干燥过程中香菇水分的均匀转移,以便复水时具有良好的保持不易流动水的能力。

低场核磁共振技术在肉与肉制品水分测定及其相关品质特性中的应用

低场核磁共振技术以其检测迅速、无损、样品需要量少等优点已在肉类科学领域得到一定的研究和应用。本文介绍了低场核磁共振技术基本原理,归纳了肉与肉制品水分组成及测定方法,并详细综述了低场核磁共振技术在肉与肉制品水分测定及相关特性中的应用研究进展。

低场核磁共振技术研究猪肉冷却过程中水分迁移规律

目的:采用低场核磁弛豫时间和低场核磁成像技术,研究在模拟冷库环境条件下,风循环冷却和雾化喷淋冷却过程中猪肉水分迁移规律。方法:选择宰后2 h内的整条带皮猪背最长肌(通脊)10条,沿肌肉走向垂直方向分切成4份14 cm×10 cm×6 cm的肉块,其中2份保留猪皮及皮下脂肪(带皮组),另2份则去除猪皮及皮下脂肪(不带皮组),带皮组和不带皮组肉块分别放入风循环冷却和雾化喷淋冷却的模拟冷库中进行冷却,并于0.0、1.5、3.0、4.5、6.0 h和7.5 h进行低场核磁共振横向弛豫时间(T_2)和低场核磁成像测定,同时记录肉块质量变化。结果:风循环冷却过程中猪肉中结合水峰面积A_(2b)和结合水占猪肉中总水分的百分比P_(2b)变化差异不显著(P>0.05)、不易流动水t_(21)显著降低(P<0.05),自由水A_(22)、P_(22)也显著降低(P<0.05);而在雾化喷淋冷却过程中,结合水A_(2b)、P_(2b)和不易流动水t_(21)、A_(21)、P_(21)变化差异不显著(P>0.05),自由水A_(22)、P_(22)则显著降低(P<0.05)。带皮猪肉和不带皮猪肉在冷却过程中水分迁移的变化过程相同,但水分损耗存在差异。结合图像分析,在冷却过程初期,猪肉干耗主要是自由水的损失;而冷却后期,猪肉干耗则主要是部分不易流动水的损失。雾化喷淋冷却通过补充外源水,来减小猪肉内部和外表的水势差而抑制不易流动水由内向外迁移,可有效降低冷却干耗。

基于低场核磁共振技术的酸化煤样孔隙特征研究

为研究酸化作用后煤体的孔隙结构特征,采用低场核磁共振技术和X射线衍射实验方法,测试了高阶煤自然煤样和酸化煤样的孔隙结构和矿物含量,并根据分形理论对比研究了2种煤样孔隙的分形维数,探讨了酸化作用原理。研究结果表明:自然煤样和酸化煤样中微孔和过渡孔都占较大的比例;煤样酸化后,其孔隙率增大,最小孔径和最大孔径都变大;酸化作用能促使孔隙体积增大,增加的孔隙类型不确定;2种煤样中大孔孔隙结构具有分形特征,酸化后煤样大孔孔隙的分形维数增大;酸化后煤样矿物含量减少,导致孔隙结构发生变化。