Значения химических сдвигов для различных групп пищевых продуктов

Соединение	Формула	δ, м.д.
Алканы	R1 – CH3 R2 – CH2 R1 – CH3	0,8–1,2 1,1–1,5 1,4–1,6
Алкены	R2C = CH2, R2C = СНR	4,6–5,5 5,5–5,8
Алкины	RC СН	2,3–3,0
Альдегиды	R – С = О │ Н	9,4–10,4
Карбоновые кислоты	R – С=О │ ОН	10,0–13,0
Амины	R – NH2	1,0–5,0
Амиды	R – С – NН ││ │ O R	5,0–8,0
Спирты	R – ОН	3,0–6,0

В качестве типичного примера на рис. 2.16 представлен ЯМР спектр этило-вого спирта.

По значениям величин химических сдвигов (δ) протонов можно фикси-ровать наличие определенных групп в пищевом продукте [3].

2.6.1. Компонентный анализ жиров и влаги в пищевых продуктах методом ямр

В основе компонентного анализа пищевых продуктов ЯМР-методом лежит идентификация компонентов по временам спин-решеточной (τ₁) и спин-спино-вой (τ₂) релаксации. Определение содержания компонентов производят либо по интенсивности сигнала ЯМР, либо по величинам τ₁ и τ₂; при этом изучают зави-симости следующего вида:

= f(c_i); (2.19)

= f(c_i); (2.20)

= f(c_i); (2.21)

где i – компонент (фаза) образца.

Эти зависимости довольно часто имеют линейный характер.

С другой стороны, используют также зависимости времени релаксации (τ₁ либо τ₂) от влажности, т.е.

(τ₁ ; τ₂ ) = f (ω). (2.22)

Зависимости вида τ₁ = f (c) позволяют определить влажность концентрата кофе, а также содержание H₂O в сухом молоке, твороге, содержание жира в любых сырах (рис. 2.17).

Абсолютная погрешность измерения составляет 0,3–0,5%.

, с

Рис. 2.17. Зависимость времени релаксации от влажности концентрата кофе

, с

Рис. 2.18. Зависимость времени релаксации от влажности крахмала

Голландские исследователи нашли зависимость времени спин-спиновой релаксации от влажности для некоторых веществ (крахмал, декстрины, мука). При этом графическая зависимость τ₂ = f (ω) имеет вид, представленный на рис. 2.18.

Время определения ≤ 1 мин; абсолютная погрешность – 0,5%.

В свою очередь, зависимость интенсивности сигнала от влажности пище-вых продуктов (рис. 2.19) предложили использовать Андронов и Лурье. Объектами исследований служили вещества, трудно растворимые в воде, и пищевые продукты, образующие в водных растворах вязкую массу (карамель, желе и др.).

1

2

3

, с

Рис. 2.19. Форма сигнала спада свободной индукции для образцов карамельной массы. Влажность карамельной массы ω, %: 1 –0; 2 – 0,4; 3 – 0,8

g_i ,%

Рис. 2.20. Зависимость интенсивности сигнала ЯМР от содержания масла в семенах подсолнечника

Российские и американские ученые предложили изучать зависимость ин-тенсивности ЯМР сигнала (I ⁱ) в определенный момент времени от содержания -компонента в анализируемой пробе.

Графическая зависимость I ⁱ = f (g_i) представлена на рис. 2.20.

Эту зависимость используют для определения содержания влаги и жиров в сельскохозяйственной продукции, а также для оценки содержания воды и масла в семенах масличных культур. Абсолютная погрешность составляет 0,3–0,6 %.

Количественный анализ жиров (твердой и жидкой фазы) сводится к сле-дующему: дважды через определенные промежутки времени τ₁ = 10 мкс и τ₂ = 70 мкс замеряются интенсивности сигналов I _τ1 и I _τ2 .

Содержание жидкой и твердой фаз рассчитывается по формулам:

Р_жф = k · · 100 (%); (2.23)

Р_тв.ф = 100 – Р_жф (%), (2.24)

где k – коэффициент, зависящий от типа прибора.

Достоинства релаксационных методов ЯМР-спектроскопии для анализа влаги и жиров в пищевых продуктах:

– быстрота;

– малая погрешность определения.

Следует отметить, что к недостаткам этих методов можно отнести необхо-димость специальной подготовки образцов (как анализируемых, так и образцов сравнения), а также дополнительное взвешивание пробы.

Определение влажности отдельных видов пищевых продуктов более под-робно описано в п. 3.