基于核磁共振技術(shù)的食品安全檢測(cè)技術(shù)

□ 張佳鶴 白城市計(jì)量檢定測(cè)試所

民以食為天，無(wú)論什么時(shí)候，一日三餐總是避免不了的。作為消費(fèi)者，我們每天都在接觸食品的原材料，每個(gè)人的身體健康都和食品安全密切相關(guān)。如果不能很好地控制食品安全，就會(huì)引發(fā)許多衛(wèi)生問(wèn)題引起的疾病，嚴(yán)重的會(huì)危及生命安全問(wèn)題。食品安全問(wèn)題還會(huì)引發(fā)社會(huì)秩序的混亂，對(duì)國(guó)家的形象造成負(fù)面影響，還會(huì)降低政府職能部門在人民群眾中的公信力，會(huì)使和諧社會(huì)發(fā)展受到阻礙。食品安全檢測(cè)是食品安全的關(guān)鍵，利用核磁共振技術(shù)，能高效地完成食品安全檢測(cè)[1]，使我國(guó)的食品安全品質(zhì)得到提升，讓消費(fèi)者可以放心地購(gòu)買。

1 核磁共振技術(shù)的介紹及原理

1.1 核磁共振技術(shù)介紹

核磁共振技術(shù)（NMR），就是在磁場(chǎng)中放入任意核子，該核子的自旋量子數(shù)非零，則該磁場(chǎng)對(duì)能量的釋放或吸收形式是以電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)的，原子核會(huì)在該磁場(chǎng)中進(jìn)行能級(jí)躍遷，從而使磁場(chǎng)產(chǎn)生核磁共振信號(hào)[2]。核磁共振，結(jié)合其分辨率，可將NMR劃分成兩種分辨率，一種是低場(chǎng)，即低分辨率；一種是高場(chǎng)，即高分辨率。在其中，低場(chǎng)分辨在1.0 T的強(qiáng)度以下，提供了樣品的物理屬性。高場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度在11.7 T以上，高場(chǎng)能對(duì)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，從而得到分子的功能團(tuán)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的化學(xué)性質(zhì)信息。目前，1H-NMR和13C-NMR在實(shí)際中的應(yīng)用較多。核磁共振成像技術(shù)（MRI），是NMR技術(shù)的一個(gè)分支，運(yùn)用MRI的技術(shù)，可以進(jìn)行無(wú)損切層成像，在食品加工的過(guò)程中，可以動(dòng)態(tài)地對(duì)食品加工、冷藏的過(guò)程實(shí)行監(jiān)測(cè)，直觀地看到食物水分的分布變化。

1.2 核磁共振原理

在物理學(xué)中，原子核與核外電子能組成原子，原子再組成物質(zhì)，核外電子遵循泡利不相容原理的分布過(guò)濾，解釋為相同原子中，不能存在量子數(shù)相同的電子，在同一軌道，兩個(gè)電子的自旋一定是相反的，如果不是相反的，同一軌道的電子沒(méi)有辦法穩(wěn)定存在。電子的自身旋轉(zhuǎn)，讓電子擁有磁矩和自動(dòng)角動(dòng)量。與核外電子一樣，在原子中央的原子核也擁有磁矩和自旋角動(dòng)量。原子中原子核中子與質(zhì)子的自旋疊加引起了磁矩和自旋角動(dòng)量。20世紀(jì)初，原子物理學(xué)家在工作中，發(fā)現(xiàn)了擁有超精細(xì)結(jié)構(gòu)的原子光譜，在當(dāng)時(shí)，對(duì)于出現(xiàn)的超精細(xì)結(jié)構(gòu)，原子結(jié)構(gòu)理論還沒(méi)有辦法作出相應(yīng)的解釋，原子學(xué)家泡利準(zhǔn)備研究新出現(xiàn)的現(xiàn)象，得出相應(yīng)的解釋，提出具有自證實(shí)原子核的理論[3]。至此，具有超精細(xì)結(jié)構(gòu)的原子光譜現(xiàn)象得到了合理解釋。

2 傳統(tǒng)食品檢測(cè)存在的問(wèn)題

食品安全是我國(guó)政府最關(guān)注的問(wèn)題之一，為使我國(guó)食品現(xiàn)狀能得到有效的提升，國(guó)家相繼頒布了相應(yīng)的法律。國(guó)家頒布相關(guān)的法律以后，各省市也陸續(xù)提出了切合本土實(shí)際的食物安全條例。因此，從整體方面說(shuō)，在我國(guó)，食品安全的情況逐漸好轉(zhuǎn)，2011年至今，國(guó)內(nèi)的食品檢測(cè)合格率在90%以上。同進(jìn)口食品相比，我國(guó)的食品安全檢測(cè)合格率較高，比進(jìn)口的食品更為安全。雖然我國(guó)食品安全監(jiān)測(cè)合格率較高，但是在檢測(cè)方法上仍存在問(wèn)題。

2.1 水稻、小麥和蔬菜的農(nóng)藥殘留問(wèn)題

在種植業(yè)當(dāng)中，施肥是必不可免的步驟，為了水稻，小麥和蔬菜能夠更快地成長(zhǎng)，過(guò)量的施肥情況出現(xiàn)頻繁，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品遭受污染嚴(yán)重。由于化肥的過(guò)度使用，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品在成熟時(shí)化肥含量嚴(yán)重超標(biāo)，消費(fèi)者回家如果不注意清洗，對(duì)消費(fèi)者的身體健康會(huì)受到極大危害，特別是對(duì)孩子的成長(zhǎng)極其不利，有必要通過(guò)適當(dāng)?shù)慕逃嘤?xùn)減少此類情況的發(fā)生。

2.2 微生物污染造成的食品安全問(wèn)題

相關(guān)的調(diào)查結(jié)果顯示，微生物引發(fā)的疾病已經(jīng)越來(lái)越多，例如沙門菌、李斯特菌和大腸桿菌。目前，微生物污染食品這個(gè)問(wèn)題，我國(guó)在將來(lái)也會(huì)關(guān)注，成為重點(diǎn)檢測(cè)的層面。

我國(guó)發(fā)生的大部分中毒事件，都是微生物食物污染造成的，所以檢測(cè)微生物成為了我國(guó)目前食品安全檢測(cè)中最關(guān)注的問(wèn)題。

2.3 生產(chǎn)者違規(guī)操作造成的食品安全問(wèn)題

隨著我國(guó)食品業(yè)的快速發(fā)展，一些小黑作坊逐漸增多，他們不注重產(chǎn)品的安全問(wèn)題，更為注重產(chǎn)品給他們創(chuàng)造的效益。為了減少食品加工成本，他們不注重生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生問(wèn)題，其中好多黑心商販甚至在垃圾場(chǎng)做食品，黑心商販的法律意識(shí)淡薄，在環(huán)境惡劣的地方隨意生產(chǎn)食品，對(duì)食品添加劑隨便添加，違法的事情不斷發(fā)生，我國(guó)市場(chǎng)監(jiān)督管理部門應(yīng)針對(duì)此類情況進(jìn)行嚴(yán)肅的查處。

2.4 食品添加劑的過(guò)量使用造成的安全問(wèn)題

食品添加劑是在食品生產(chǎn)中必不可少的，現(xiàn)代食品工業(yè)都在使用食品添加劑。合理地使用食品添加劑是可行的，但是有些廠家和商販，為了提高食品的保質(zhì)期和使食品看上去香甜可口，大規(guī)模違規(guī)使用食品添加劑，對(duì)消費(fèi)者的身心健康造成了極大的危害，也嚴(yán)重地?fù)p害了消費(fèi)者的身心健康。

3 基于核磁共振的食品安全檢測(cè)

隨著食品種類的大量增多，食品安全面臨著巨大的問(wèn)題，消費(fèi)者的身體健康也正在受到威脅，結(jié)合核磁共振技術(shù)，可以極大地提高我國(guó)的食品安全檢測(cè)效率。

3.1 核磁共振技技術(shù)在水分測(cè)量中的應(yīng)用

在制作任何食品中，都要有水的加入，食物中都有水分，水是它重要的組成部分。目前，有一種測(cè)量水含量的通用方法，叫卡爾費(fèi)休法。該方法操作流程復(fù)雜，并且檢查固體樣品時(shí)，只能檢測(cè)粉碎后的樣品，這樣的方法對(duì)樣品極具破壞性。傳統(tǒng)測(cè)試水含量的方法有一定的弊端，它只能檢測(cè)食品中水分的平均含量，但食品的體系是非均勻的，通過(guò)MRI技術(shù)，可以清楚地得到食品中水分的含量和水分子的移動(dòng)狀態(tài)，可以清楚地看到水分子的分布情況。水分子具有流動(dòng)性，其對(duì)于食物的穩(wěn)定性和品質(zhì)來(lái)說(shuō)極有影響。核磁共振技術(shù)和熱成像技術(shù)可以在不破壞食品的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)食品中H質(zhì)子的檢測(cè)，直接觀察在食品中水分子的存在狀態(tài)，在食品的科學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，其可以檢查食品的化學(xué)性[4]。

3.2 核磁共振技術(shù)對(duì)水果的檢測(cè)

對(duì)水果成熟度和水果內(nèi)部品質(zhì)的檢測(cè)中，核磁共振技術(shù)通過(guò)對(duì)濃縮氫核和油水混合團(tuán)料的檢測(cè)，觀察其相應(yīng)變化，能顯示水果內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的圖像。因此，核磁共振技術(shù)在檢測(cè)水果方面具有應(yīng)用價(jià)值。NMR和MRI技術(shù)通過(guò)對(duì)水果蛋白質(zhì)和氨基酸的檢測(cè)，在淀粉糊化、食品老化、農(nóng)藥殘留和水果糖類分布上都有研究與應(yīng)用。核磁共振技術(shù)的發(fā)展對(duì)水果的安全檢測(cè)起到了較大作用，讓果類生產(chǎn)商可以借鑒其技術(shù)，對(duì)水果進(jìn)行更健康的加工，生產(chǎn)出合格率更高的果類產(chǎn)品。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)發(fā)展，食品的安全問(wèn)題成為大眾關(guān)心的問(wèn)題，在食品安全中，核磁共振技術(shù)可以清晰地檢測(cè)出食品的品質(zhì)和結(jié)構(gòu)，被大眾廣泛應(yīng)用，保障了大眾的食品安全。綜上所述，本文通過(guò)對(duì)NMR和MRI技術(shù)概念和原理的了解，分析了傳統(tǒng)食品安全檢測(cè)中所存在的隱患，結(jié)合二者，探討了基于核磁共振技術(shù)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)食品安全檢測(cè)水平的提升。隨著核磁共振技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的普及，大眾的健康得到了更好的保障，為社會(huì)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。