基于LF-NMR研究双孢菇远红外辅助热泵干燥过程中水分迁移规律及品质变化

为研究双孢菇远红外辅助热泵干燥过程中水分分布规律及品质变化,采用低场核磁共振及成像技术分别对干燥过程的双孢菇进行弛豫特性及质子密度成像分析,并研究干燥前、后双孢菇微观结构和品质的变化。结果表明:在热泵温度分别为45,55,65℃时,双孢菇到达干燥终点的时间分别为510,420,390 min。双孢菇的T2反演谱有3个不同的弛豫峰:T21(3~23 ms)、T22(25~155 ms)和T23(155~1084 ms),分别代表双孢菇中的结合水、不易流动水和自由水。干燥初期,T23左迁幅度很大,干燥后期,左迁幅度变小,随着干燥时间的延长,自由水的流动性降低。干燥结束时,T23对应的弛豫峰下降约99.8%,只剩下部分T21和T22对应的峰,说明自由水几乎被完全去除,双孢菇内仅剩结合水和少量不易流动水。低场核磁共振图像显示,65℃条件下,干燥360 min,水分基本被脱除,而55℃和45℃处理组分别在干燥390 min和450 min才基本脱除。双孢菇外侧的水分先被脱除,内部的水分向外迁移,并且温度越高,内部水分迁移速率越快。另外,65℃条件下的双孢菇的BI值分别比45℃和55℃条件下的BI低30.55%和22.69%,说明65℃更能维持双孢菇原有的色泽。65℃条件下干燥的双孢菇的抗坏血酸、总酚、总黄酮含量分别比干燥前下降84.62%,55.80%和36.78%,与45℃和55℃相比,65℃下双孢菇营养成分的损失最小。本研究表明低场核磁共振及成像技术为双孢菇干燥过程中水分的变化提供了直观的参考依据,也可为双孢菇的远红外辅助热泵干燥工艺优化干燥参数、提高产品质量提供理论参考。

基于干燥动力学结合LF-NMR分析的不同干燥过程中天麻切片水分变化

为探究天麻(Gastrodia elata Blume)切片干燥过程中水分迁移变化规律,并建立其量化表征方法,本研究采用低场核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR)技术分析热风干燥(Hot Air Drying, HAD)和微波干燥(Microwave Drying, MWD)过程中不同热风温度(60、70、80℃)和不同微波功率密度(2、3、4 W/g)条件下的天麻切片,结合干燥特性曲线建立基于LF-NMR参数的天麻切片含水量预测模型。结果表明,MWD速率远大于HAD,在热风温度(60-80℃)和微波功率密度(2-4 W/g)范围内,高温、高功率密度有利于提高干燥速率,缩短干燥时间。Logarithmic模型可以准确描述天麻切片HAD和MWD过程中含水量的变化。经LF-NMR技术分析,在HAD和MWD过程中,天麻切片的横向弛豫时间曲线整体上呈现左移的趋势,各状态水的弛豫峰信号强度不断降低;干燥结束时天麻切片中的自由水完全被脱去,仅存少量的不易流动水和结合水。无论是HAD还是MWD,弛豫峰总面积A_(2)和天麻片的干基含水量相关性均在0.99以上。研究结果可为阐明天麻切片干燥机制和干燥工艺参数的优选提供参考。

基于低场核磁共振技术进行黄酒发酵进程监测及品牌的分析

该文对不同发酵阶段的黄酒样品进行低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)检测,比较了陈酿时间、酒精度和品牌对黄酒低场核磁弛豫特性的影响,最后对9个品牌黄酒的LF-NMR弛豫信息进行了主成分分析。结果表明,发酵后样品的单组分弛豫时间(T_(2W))显著缩短,而陈酿后黄酒的T_(2W)又相对延长。多组分弛豫图谱(T_(2))表明,对照组和浸米样品均只有1个峰。发酵后样品的T_(2)图谱均出现2个峰。从第一次发酵到煎酒期间,T_(21)和T_(22)不断缩短,而陈酿期间T_(21)和T_(22)相对延长。同一品牌及陈酿时间的黄酒,酒精度越大,体系的T_(2W),T_(21)和T_(22)越短;同一品牌及酒精度下,陈酿时间仅对T_(21)有一定影响。不同品牌黄酒因酿造工艺的区别而使弛豫分布有一定特点。主成分分析表明,不同酒精度、陈酿时间、品牌及种类的黄酒的弛豫特性的PCA分布及间距不同。说明应用LF-NMR技术可实现对不同工艺生产的黄酒的快速辨别。

预处理对热风-压差膨化干燥香菇脆片品质的影响

为提高香菇产品的质量,以香菇片为原料,采用了冻融预处理、海藻酸钠涂膜预处理、蔗糖溶液渗透预处理和纤维素酶解预处理四种不同的预处理方法,并结合热风-压差膨化联合干燥技术对香菇片进行干燥.研究了不同预处理方式对香菇水分分布的影响,对不同预处理香菇片在热风预干燥过程中的热风干燥特性曲线进行干燥动力学模型拟合,并对所得压差膨化香菇脆片的色泽、质构、复水性、感官评分和微观结构进行分析.结果表明,与未预处理的香菇片相比,预处理显著影响了香菇片的水分状态.Modified Page模型能更准确地描述不同预处理方式处理后香菇片的热风预干燥过程,从而预测预干燥过程中水分含量的变化.冻融和酶解预处理均显著提高了热风干燥过程中的水分扩散系数,有效的提高了热风干燥速率,缩短了预干燥时间,但最终压差膨化产品的色差较大,感官评分较低,膨化效果不明显.渗透预处理在色泽和口感方面表现出优势,但在热风干燥过程中,其水分扩散系数显著降低,导致预干燥时间延长,且压差膨化后的产品硬度相对最高.涂膜预处理的香菇脆片在热风干燥过程中与未处理的样品具有相同的热风干燥时间,并且其压差膨化后的产品膨化效果明显,具有相对较好的色泽和感官评分.其微观结构呈现规则、均匀的空腔结构,质构和复水性相较于未经预处理的香菇明显提升.综合比较,相对于其他预处理方法,涂膜预处理显著提高了香菇脆片的品质和感官评价,是生产压差膨化香菇脆片的较优方法,为香菇产品生产提供了有益的借鉴和参考.

脉冲泵压环境膏体水分迁移转化与流变行为数值推演

通过微细观结构分析、低场核磁共振量化研究,科学、准确地描述膏体跨尺度颗粒群存在形态与水分赋存状态,并基于有限元和离散元耦合数值分析方法分析了泵压扰动下膏体颗粒流态演化规律.研究发现,膏体料浆中的吸附水、间隙水和弱自由水存在动态连通与转化行为,并主要以吸附水形式存在,低场核磁共振技术(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)弛豫强度与吸附水峰面积非线性增强,与料浆的流动表现出显著的正相关性.液网结构与絮网结构反映了导水通道的活跃性与力链结构的强度,共同组成了膏体稳定性与流动性的双支撑骨架结构.通过Fluent-EDEM软件耦合模拟,分析了脉冲泵压环境颗粒运动行为,在速度差的影响下高、低流速颗粒冲击扰动加剧,力链接触作用增强,流态均匀性和整体颗粒运动稳定性可有效提高.

大豆油煎炸过程理化指标与LF-NMR弛豫特性的相关性研究

在对大豆油无料/薯条煎炸过程[温度:(180±5)℃,持续36 h]中的酸价(AV)、粘度(V)、吸光值(A)及总极性化合物(TPC)含量等及低场核磁共振(LF-NMR)弛豫特性(峰起始时间T21、T22、T23、相应的峰面积比例S21、S22、S23、单组份弛豫时间T2W)变化规律研究的基础上,利用多元回归分析建立了理化指标与其LF-NMR检测结果的相关性模型,并进行验证。结果表明:大豆油的酸价、TPC含量及S21峰面积均随煎炸时间的延长而线性增大,T21、T22峰起始时间及T2W则随煎炸时间的延长而线性减小(r2>0.90),粘度、吸光值随煎炸时间的延长逐渐增加并符合二项式关系(r2>0.90),而T23峰起始时间及S22、S23与煎炸时间之间无明显规律性变化。煎炸薯条后,油样的酸价、粘度、TPC含量、吸光值及S21均较无料煎炸显著增大(P<0.05),而T21、T22峰起始时间及T2W显著缩短。多元回归分析表明,酸价及TPC含量与T2W、T21,粘度与T2W,吸光值与S21间均可建立良好的相关性模型(R2>0.93)。模型验证合理可靠,可通过油样的LF-NMR检测结果有效预测其理化指标的变化。

基于低场核磁共振(LF-NMR)弛豫特性的油脂品质检测研究

研究了低场核磁共振(LF-NMR)检测过程中的仪器参数、检测温度及体积等对大豆油、棕榈油和猪油弛豫特性检测结果的影响,并给出了适用于含固态脂类油脂样品的LF-NMR检测条件,即:TR=2000ms,τ=250μs,EchoCount=6000个,检测体积2.5mL,检测温度50℃。并应用建立的方法对多种地沟油样品进行了检测。结果表明,基于油样的LFNMR弛豫特性,可有效区分8种固态油样和10种液态地沟油,检测正确识别率可达75%和100%,有效避免了假阳性,且S21峰比例面积可有效反映样品的掺杂梯度变化,说明了该方法对固态和液态地沟油也具有较好的识别能力,在后期油脂品质检测应用中具有较好的可行性。

皱皮木瓜真空冻干工艺优化及基于LF-NMR技术的复水特性研究

目的:对皱皮木瓜片的真空冷冻条件进行优化,研究木瓜片复水过程中水分状态变化。方法:采用单因素试验结合Box-Behnken响应面法,分别以复水比和色差值为指标,考察木瓜片厚度,真空冷冻干燥机的隔板温度以及真空度3个因素对冻干工艺的影响,优化皱皮木瓜片冻干工艺;利用低场核磁共振技术比较真空冷冻干燥和热风干燥的木瓜片成品复水过程中水分状态的变化情况。结果:确定皱皮木瓜真空冷冻干燥的复水比最佳工艺条件:木瓜片厚度4mm,隔板温度40℃,真空度2.4mbar;色差值最优的组合为:木瓜片厚度7.45mm,隔板温度28.37℃,真空度2.02mbar。NMR试验表明,复水过程中进入木瓜片中的水很快转化为不易流动水,结合水和自由水变化不大,且真空冷冻干燥的木瓜片中不易流动水增加较快,说明冻干比热风干燥的木瓜片品质好。结论:本研究结果为优化的皱皮木瓜真空冷冻干燥工艺参数,低场核磁共振技术可用于表征皱皮木瓜复水过程中水分状态的变化。

基于LF-NMR的压力和温度对鲜虾水分状态的影响

以新鲜南美白对虾为样品,利用低场核磁共振技术（LF-NMR）研究超高压处理对样品中水分存在状态的影响,并与热处理样品进行比较。超高压处理的压力范围为100-600 MPa,保压时间10 min,传压介质温度25℃;热处理温度分别为40、60和90℃,处理时间为10 min。试验结果表明：超高压处理和热处理都不同程度地改变了样品中不同水分状态的相对含量和横向弛豫时间。当处理压力在100 MPa以上或温度在60℃以上时,样品中水分都诱导产生一种束缚力更强的强结合水（弛豫时间位于0.1-1 ms）;与样品持水力紧密相关的不易流动水,其含量受压力影响较小,但随着热处理温度的提高而显著下降,表明超高压处理比热处理能更好地保持样品的持水性。

油脂低场核磁(LF-NMR)检测参数的优化试验

适当的低场核磁共振(LF-NMR)检测条件对于保障数据的可靠性具有重要意义。该文研究了大豆油LF-NMR检测过程中仪器参数、样品温度及体积等对检测结果稳定性及重现性的影响。结果表明,将2.5 mL油脂样品置于核磁试管中,并在32℃恒温10 min,采样前稳定1 min,在TR=2 000 ms,τ=200μs,EchoCount=5 000个,NS=4次,TD=500 050,SW=250 kHz参数条件下采集信号,可保证检测结果稳定可靠。研究结果可为后期应用LF-NMR技术进行油脂品质检测提供适当的检测条件参考。

LF-NMR结合化学模式识别鉴别油脂种类及餐饮废弃油脂

应用主成分分析(Principal component analysis,PCA)和聚类分析法(Cluster analysis,CA)对9种(27个)常见食用植物油及100个餐饮废油的低场核磁共振(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)(T2)弛豫特性数据进行分析。结果表明:在正常食用油种类区分方面,主成分分析的效果较优,9种食用油在主成分分布图上按种类正确分组,边界清晰。而在正常食用油与餐饮废油的区分方面,聚类分析效果较优,引入30个待测样本后,聚类分析(127个样品,欧式距离=5)的正确率为94.49%,分析误判率为5.51%,分组效果良好。LF-NMR结合化学模式识别可实现对油脂种类及餐饮废弃油脂的鉴别。

基于LF-NMR的页岩多尺度孔裂隙应力敏感性评价

页岩储层甲烷原位燃爆压裂是一项变革性技术。为了研究燃爆压裂后页岩储层内多尺度孔裂隙的应力敏感性,以龙马溪组页岩为研究对象,基于低场核磁共振系统在线测试了完整岩心Y1、自支撑裂缝岩心Y2和含支撑剂裂缝岩心Y3在不同围压下的T_(2)谱,并对Y2进行了可视化分析。通过理论分析并结合前人的测试结果,提出了页岩多尺度孔裂隙结构的分类方法。基于该方法研究了不同尺度孔裂隙的压缩特性随围压的变化规律。研究发现:随着围压的增大,不同尺度孔裂隙普遍呈降低趋势,且孔隙尺度越大,降幅越明显;但岩心Y1和Y3中出现了中孔升高的现象,这是由于压缩过程中原本赋存于裂缝内的水转移到了中孔并引起T_(2)信号增强导致的。不同尺度孔裂隙的压缩性存在显著差异,且孔隙尺度越大,压缩系数越高,应力敏感性越强。裂缝的存在导致页岩的应力敏感性大幅提高,而支撑剂的引入显著降低了裂缝的可压缩性。此外,随着应力的增加,不同尺度孔裂隙的压缩系数多成负指数降低趋势,但微小孔隙通常降幅相对较小,中孔次之,裂缝的压缩系数降幅最大。

大蒜粉对鸭肉午餐肉品质的影响

为探究蒜粉对鸭肉午餐肉品质的影响,获得最佳品质的产品。将0%、2%、4%、6%、8%的大蒜粉添加到午餐肉的制作中,利用电子鼻、质构仪、色差仪和低场核磁共振(Low-field Nuclear Magnetic Resonanc,LF-NMR)分别对产品各品质指标进行测定,并结合模糊数学感官评价对鸭肉午餐肉品质进行综合分析。研究结果显示,添加了蒜粉的鸭肉午餐肉与未添加蒜粉午餐肉气味间有较大差异。随着蒜粉添加量的增加,鸭肉午餐肉的各项质构指标和色度的L值均呈现先升高后降低的趋势,其中蒜粉添加量为4%时,各指标达到峰值。同时午餐肉色度的a值均降低,b值整体显著升高(P<0.05),此外午餐肉中的不易流动水含量呈现先增加后减小的趋势,在蒜粉添加量为6%时达到峰值。蒜粉对午餐肉的水分分布有一定的影响。结合模糊数学感官评价结果表明当蒜粉添加量为4%时,鸭肉午餐肉品质最佳。综上,添加4%的大蒜粉能够改善鸭肉午餐肉的质构特性和风味品质,可提高午餐肉的营养和经济价值。

LF-NMR对稻谷干燥过程中水分状态变化的研究

采用低场核磁共振技术(LF-NMR)对稻谷干燥过程中水分状态的变化情况进行了追踪研究。结果表明:稻谷中所含的结合水最多,占80%以上,自由水和不易流动水很少,分别为8.6%和4.7%;在干燥过程中,随着干燥时间延长稻谷中的水结合得越来越紧密;稻谷中不同状态的水分之间存在着一定的相互转换与渗透;水泥地晾晒与篾席晾晒对稻谷中不同状态的水分分布影响不大。

解冻猪肉品质和基于LF-NMR技术的检测方法

研究解冻对猪肉营养品质的影响,并研究利用低场核磁共振技术检测解冻猪肉的可行性。选择10条宰后5 h内的猪背最长肌,每条通脊沿垂直于肌纤维方向取质量为100 g的肉块5块,1块空白,其余在-20℃冷冻1、3、5、7 d后在0~4℃条件下解冻24 h后收集汁液,测定蛋白质含量、氨基酸含量和矿物元素含量。选择宰后5 h内的猪背最长肌10条,分别沿垂直于肌纤维方向分切厚度为2.5 cm的肉块8块,分成4组,每组2块肉样,分别在0~4℃中贮藏0、24、48、72 h后,各组各取1块于-18℃中冻藏24 h后在0~4℃中解冻12 h,另一块不处理,然后测定肉色(L*、a*和b*)、低场核磁共振横向弛豫时间(T2)。结果表明,解冻会使猪肉蛋白质、矿物元素和氨基酸的流失量显著增大;解冻会导致猪肉低场核磁共振弛豫时间T2中第2个峰(T21)的峰时间(t21)、峰面积(A21)和峰面积比(P21)减小,色差中的红度值(a*)增大。可以利用t21、A21、P21、a*这4项指标检测解冻猪肉。

葵花籽油贮藏过程理化性质与LF-NMR弛豫特性的相关性

该文主要对葵花籽油分别在25、65℃避光贮藏过程的理化性质及其低场核磁共振(LF-NMR)弛豫特性的变化规律进行了研究,建立并验证了理化指标与LF-NMR检测结果的相关性模型。结果表明:65℃贮藏时,油样的过氧化值(PV)、共轭二烯值(K232)、共轭三烯值(K270)、p-茴香胺值(p-AV)、总极性化合物(TPC)含量及峰面积比例(S21、S22)随时间延长呈指数关系增加(r2>0.93),而S23峰及单组分弛豫时间(T2W)则随时间延长呈指数减小趋势(r2>0.98),通过多元回归分析可建立理化指标与弛豫特性间的相关性模型(r2>0.94)。25℃贮藏过程中理化性质及其LF-NMR弛豫特性的变化程度均相对较小,但PV、K232及TPC含量仍与贮藏时间呈良好的线性增大关系(r2>0.95),其余理化指标及LF-NMR弛豫特性则无明显的规律性变化,相关性模型亦较差。

基于LF-NMR的香芋微波真空干燥中水分扩散特性研究

为了研究香芋片微波真空干燥过程中水分扩散特性,采用微波真空干燥箱在1.5、2.0和2.5 W/g 3个微波强度下对香芋片进行了干燥试验,利用低场核磁共振技术测定了香芋片微波真空干燥过程中水分迁移及分布情况。结果表明,香芋片微波真空干燥过程主要为降速阶段,3种微波强度下平均干燥速率为0.149、0.185和0.224 g/(g·min);有效水分扩散系数为7.30×10-9、9.46×10-9、1.14×10-8m^2/s。NMR T2谱显示,香芋中存在结合水、不易流动水和自由水3种状态,其横向弛豫时间分别为T21 (2.31～9.32 ms),T22 (10.72～49.77ms)和T23 (57.22～705.48 ms)。干燥过程中,MVD香芋内自由水含量显著降低(p<0.05),不易流动水所占比例呈现先增加后下降的趋势,结合水含量变化不显著(p>0.05),所占比例逐步上升。MRI检测表明,MVD香芋内外同时失水,且微波强度越高,弛豫信号消失的越快。该研究揭示了微波真空干燥中香芋内水分扩散规律,即微波强度越高,样品内水分扩散速率及不同组分水分之间的转化越迅速。该研究为香芋的微波真空干燥产业化生产提供理论依据。

一种基于LF-NMR技术的不同含水量猪肉检测方法研究

研究了一种基于低场核磁共振技术的不同含水量猪肉检测方法。选择猪背部最长肌于宰后5 h内注射肉质量分数分别为0%、8.72%、14.23%和17.03%的蒸馏水,于注水后0、12 h和24 h测定肉色(L*、a*和b*)、低场核磁共振横向弛豫时间(T2)。结果表明,随着注水量的增加,低场核磁共振中T2中第2个峰(T21)的峰时间(t21)增大、峰面积(A21)减小、峰面积比(P21)减小以及色差中的亮度值(L*)增大,其他指标变化相对较小。因此,建议利用t21、A21、P21、L*这4项指标组合,检测不同含水量的猪肉。

利用LF-NMR研究猪肉糜冷藏过程中品质的变化

利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)检测真空包装和托盘包装的猪肉糜在冷藏过程中的水分迁移规律,并分析其与猪肉糜品质变化之间的相关性。试验结果表明:猪肉糜在冷藏在过程中,p H和系水力呈现先降低后升高的趋势;TBARS值和TVB-N值呈现缓慢升高趋势,很好地反映了猪肉的新鲜程度;LF-NMR检测显示随着贮藏时间的延长,T22含量降低,说明部分不易流动水转化为自由水,通过相关性分析可知T22与p H、系水力、TBARS值和TVB-N均呈正相关,可用来表征猪肉糜的品质变化。

基于LF-NMR及MRI的2种速生材干燥过程中水分分布状态研究

为了解太阳能干燥过程中速生材内部水分状态及迁移规律,采用低场核磁共振及核磁共振成像检测桉、杨木干燥过程中水分分布、含量变化及迁移过程,借助扫描电镜在微观层面进行分析。结果表明:核磁共振信号强度与称重法所测含水率相关性系数高达0.99以上,因此低场核磁共振可准确测定木材中的水分含量;桉木和杨木饱水试样的核磁共振信号中均存在3种峰,桉木弛豫时间分别为1.32、32.75、403.70 ms,杨木为2.66、32.75、352.12 ms,对应着结合水及两种状态的自由水;随着干燥进行,不同状态水分的横向弛豫时间逐渐减小,木材对水分的束缚增加。当桉木含水率为27.28%,杨木含水率为35.71%左右时,水分散失转为以结合水为主。通过核磁共振成像中氢质子密度的不同可对水分含量进行区分,进而可观测干燥过程中木材内部水分移动状态。因此,通过低场核磁共振及核磁共振成像可研究速生材干燥过程中的内部水分状态及分布。