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。

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。

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。

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。

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。

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。

食用/工业明胶的凝胶及LF-NMR弛豫特性的比较

该文研究了食品/工业明胶浓度、混合比例及蔗糖或NaCl对体系的黏度、凝冻强度及LF-NMR弛豫特性的影响。结果发现,与食用明胶相比,工业明胶的凝冻强度与黏度较低。随着明胶浓度的增加,体系的黏度、凝胶强度均相对增大;结合水弛豫时间T_(21)、自由水弛豫时间T_(22)及自由水比例S_(22)均减小,而结合水比例S_(21)增大。随着工业明胶含量的增多,混合体系的黏度与凝冻强度均线性降低,T_(21)、T_(22)及S_(21)均线性增大,S_(22)线性减小;相同蔗糖或NaCl浓度下,食用明胶体系的黏度、凝冻强度最大,混合明胶体系次之,而工业明胶体系的最小;随着蔗糖浓度的增加,体系的黏度均增大,食用、混合体系的凝冻强度增大,而工业明胶变化较小;各体系的T_(22)、S_(22)均减小,S_(21)增大,工业明胶的T_(21)增大,而食用明胶、混合明胶体系的T_(21)变化不大。随着NaCl浓度的增加,各体系的凝冻强度均相对降低,而T_(21)、T_(22)、S_(21)均相对增大,S_(22)减小。

基于LF-NMR弛豫特性的煎炸油总极性化合物含量定量建模方法

将低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)分析技术应用于煎炸油脂总极性化合物(total polar compounds,TPC)含量的预测。采用柱层析方法测定油脂样品的TPC含量作为测定值,采集油脂样品的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、单组分弛豫时间T2W),分别利用向后筛选多元回归分析、主成分回归分析和偏最小二乘回归分析建立LF-NMR弛豫特性与TPC含量的回归方程,比较3种模型的校正集和预测集的决定系数与均方根误差,最终确定最优模型为偏最小二乘回归模型。应用此模型预测预测集样品TPC含量,决定系数R2可达0.928,预测集均方根误差为0.568%,模型稳定。

基于低压核磁共振(LF-NMR)技术对东海带鱼(Trichiurus lepturus)保鲜品质及水分迁移特性的研究

为探究东海带鱼(Trichiurus lepturus)在低压核磁共振(LF-NMR)技术下的品质变化及水分迁移特性,以挥发性盐基氮(TVB-N)含量、pH、水分含量为指标,并分析NMR横向弛豫时间T_(2)反演谱图和MRI成像,研究不同电场强度(DY_(1)~DY_(4)分别为0,2,2.5,3 kV/m)对带鱼内部水分迁移及品质的影响。分析TVB-N数据发现,DY_(3)(E=2.5 kV/m)、DY_(4)(E=3 kV/m)在贮藏后期表现出更佳的保鲜优势。在0~40 d贮藏期内,不同电场强度条件下的带鱼pH值均呈先降后升趋势。电场的添加能降低自由水的流动性,抑制微生物生长,减少带鱼体内水分流失。分析NMR横向弛豫时间T_(2)反演谱图发现,T_(2)1、T_(22)、T_(23)峰面积均有不同程度减小,其中T_(22)信号幅度变化最大,表明电场的添加能改变带鱼体内水分迁移路径,维持较高的水分含量,增加带鱼持水性和保水性。MRI成像图表明在贮藏期间,电场处理后带鱼水分保有率得到了提升,保鲜效果优于未施加电场带鱼,且电场强度越大,体外迁移水分越少。实验表明低压核磁共振(LF-NMR)技术对东海带鱼具有良好的保鲜效果,对低压核磁共振(LF-NMR)技术的保鲜应用提供一定的理论指导作用。

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。

大片薄刨花低温干燥变形影响因素及原因分析

大片薄刨花采用常规滚筒干燥工艺变形显著,影响施胶、铺装及热压等一系列后续工艺,最终降低生产的刨花板力学性能。低温网带式干燥工艺作为一种新型刨花干燥工艺被提出来解决大片薄刨花干燥的变形问题。然而,此方面的研究非常少,阻碍了该工艺的应用和推广。研究了单片辐射松大片刨花在相对较低的140℃恒定干燥温度下,其纹理方向、厚度和长宽比对刨花变形的影响,为后续大片刨花低温网带式干燥工艺的优化奠定理论基础。刨花纹理方向与长边角度具体控制为0°~30°,31°~60°和61°~90°;平均厚度控制为0.37,0.45,0.55和0.65 mm;长宽比控制为3.5,4.5,5.5和6.5。干燥结束后刨花的变形程度通过自定义的变形高度∶刨花长宽比、变形高度∶刨花长度及变形高度∶刨花宽度定量评定。此外,利用X射线计算机断层成像(X-ray computed tomography,X-CT)技术探索了单片刨花干燥过程中含水率分布情况,利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术探索了辐射松早材和晚材试样干燥过程中水分分布的差异,基于此分析了刨花变形的机理。结果表明,140℃干燥温度下辐射松刨花的纹理方向、厚度、长宽比均显著影响刨花干燥后的变形。刨花纹理方向与长边夹角越大、刨花越薄,干燥后刨花变形程度越大。刨花长宽比对干燥变形的影响随变形评价指标的变化而变化。干燥过程中刨花内部与边缘的含水率差异以及早晚材差异是导致刨花变形的主要原因。

低场核磁共振技术检测煎炸油品质

应用低场核磁共振技术对无对象煎炸大豆油油样进行检测,通过对多组分T2弛豫图谱以及峰面积比例S21和单组份弛豫时间T2w分析,煎炸4h后图谱中10ms左右出现明显特征小峰,且S21和T2w与煎炸时间、酸价、黏度、吸光度和极性组分含量呈现良好的规律性,相关系数在0.941～0.997之间,说明可以利用低场核磁共振检测的S21和T2W有效反映煎炸油的品质变化。但与过氧化值之间无明显规律性。结果可为后期煎炸油的低场核磁共振技术快速检测提供基础。

低场核磁共振法测定烘烤过程中烤烟主脉的水分

为了准确掌握烘烤过程中烟叶主脉水分变化情况,利用低场核磁共振法测定了烘烤过程中烤烟主脉含水率及水分状态,并与烘箱干燥法含水率检测结果进行对比分析。结果表明:(1)鲜烟叶及烘烤过程中烟叶主脉含有结合水T_(21)(1~10 ms)和自由水T_(22)(100~1 000 ms);随着烘烤进程的推进,自由水信号幅值M_(22)与水分总信号幅值M_(20)呈现降低趋势,结合水信号幅值M_(21)呈现先升高后降低趋势。(2)线性回归分析表明,反演谱曲线总信号幅值分别与主脉水分质量、干基含水率呈极显著线性正相关(决定系数分别为R^2=0.997 9,R^2=0.998 3,P<0.01),由回归方程可得到烘烤干燥过程中主脉含水率。(3)与烘箱法相比,低场核磁共振法检测结果稳定性较好,适用于烘烤过程中烟叶主脉含水率的快速、准确检测。

NaCl对猪肉糜加工特性和蛋白质二级结构的影响

NaCl是猪肉糜制品加工过程中必不可少的辅料,为进一步探明NaCl在猪肉糜加工过程中的作用,通过低场核磁共振和拉曼光谱等方法,研究了NaCl对猪肉糜的蒸煮得率、硬度、水分迁移和蛋白质二级结构的影响。结果表明:蒸煮得率和硬度随着Na Cl添加量的增加而显著提高(P<0.05),特征峰T_(2b)和T_(22)的自旋-自旋弛豫时间逐渐缩短,T_(21)(不易流动水)的峰面积比例逐渐增加;NaCl添加量从1%增加到2%,对蛋白质二级结构含量影响显著,β-折叠含量提高,从2%增加到3%,二级结构相对含量差异不显著(P>0.05);随着Na Cl添加量的增加,—OH基团伸缩振动波峰向高波数方向移动(3226 cm^(-1)和3227 cm^(-1)),水分子内氢键增多。因此,在猪肉糜加工中适量添加Na Cl能够改变猪肉糜蛋白质二级结构,增强蛋白质的水合作用,有助于提高猪肉糜的加工特性。

利用低场核磁分析玉米干燥过程中内部水分变化

采用低场核磁共振的横向弛豫时间(T_2)反演谱技术,研究了玉米在不同热风干燥温度下(60、75、90、105、120、135℃)内部水分的变化。干燥处理改变了玉米内部水分的迁移特性,使得与玉米淀粉相结合的结合水和仅次于自由水的结合水的自由度增加,玉米内部水分逐渐向外迁移,干燥速率随着干燥温度升高而渐增,干基含水率与核磁共振信号幅值之间存在十分显著的线性关系。

结合低场核磁共振分析反复冻融处理对肉鸡不同部位肌肉品质的影响

利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究反复冻融处理对肉鸡不同部位肌肉品质的影响。结果表明,反复冻融期间p H值变化不显著(P>0.05)。随着冻融次数的增加,肉鸡胸肉和腿肉解冻汁液损失显著下降(P<0.05),硫代巴比妥酸反应物质(thiobabituric acid reactive substance,TBARS)值显著增大,总蛋白溶解度以及肌原纤维小片化冻融初期呈现上升趋势,总水分含量均逐渐降低。低场核磁共振T2弛豫时间分析显示,其自由水占比显著下降(P<0.05)。以上结果说明反复冻融使解冻汁液损失伴随自由水比例显著下降而逐步降低,由于肌肉p H值保持稳定,推测反复冻融过程中反复形成的冰晶对肌肉微观结构的破坏,尤其对肌原纤维蛋白质溶解度的影响起到一定的作用。

利用LF-NMR研究牛肉粒微波干燥过程中水分迁移和分布变化

水分是食品体系特别是干制品中重要的组成部分。干制品中水分的含量、分布和存在状态的差异会对其风味、质地、稳定性及货架期产生显著影响。所以研究食品干燥过程中水分的分布和迁移变化规律具有重要意义。利用低场核磁共振(Lowfield-nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究一种牛肉粒在高火、中高火、中火和中低火微波干燥过程中水分的分布和迁移变化规律。T2弛豫测试结果显示,牛肉粒中的水分可以分为结合水、不易流动水和自由水3个组分,在不同功率干燥的过程中,不易流动水能够部分转化为结合水,转化而来的结合水弛豫时间较原组织结合水增加;核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)结果直观地显示出,微波干燥是一个均匀的干燥过程,牛肉粒内部和外部同时失水,且微波干燥功率越高,失水速率越快。中高火微波干燥时,水分含量高(20.87%)而水分活度低(0.676),故为牛肉粒最佳干燥功率。

猪血制备的纤维蛋白原黏结剂对重组牛肉品质的影响

将纤维蛋白原作为黏结剂应用于重组牛肉中,其中以2.0%血浆蛋白粉、0.3%复合磷酸盐、0.5%NaCl及4.0%水为基础,分别添加0.0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的纤维蛋白原混合。测定重组肉的色差、水分活度及解冻损失,通过质构仪测定纤维蛋白原添加量及凝结时间对黏结力的影响,同时应用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究纤维蛋白黏结过程中水分子的迁移变化规律,并通过扫描电子显微镜对比以谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase,TG)与纤维蛋白原为黏结剂的重组肉微观结构。结果表明,随着纤维蛋白原添加量的不断增加,重组肉的水分活度稍有降低但不显著(P>0.05)、解冻损失率显著减少(P<0.05)、产品的红度值显著增加(P<0.05),亮度值有所减弱;重组肉的黏结力随纤维蛋白原添加量及凝结时间的延长而显著增大(P<0.05)。同时,LF-NMR研究结果显示,纤维蛋白原的添加增加了重组肉黏结过程中水分子的移动性,对重组肉中水分子的束缚能力逐渐增强;电子显微镜检测结果显示,以纤维蛋白原为黏结剂的重组肉比以TG为黏结剂的重组肉微观结构更紧密。上述结果表明,纤维蛋白原可以作为黏结剂应用于重组牛肉加工。