低場(chǎng)核磁共振與磁共振成像監(jiān)測(cè)蝦干過程中水分動(dòng)態(tài)變化

蝦是可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的受歡迎的海鮮產(chǎn)品之一，其中包含營養(yǎng)成分，例如蛋白質(zhì)，鈣，維生素和各種可提取的化合物。新鮮蝦因其高水分含量和強(qiáng)大的酶活性而易腐爛。在過去的時(shí)間里，干燥已被證明是延長蝦在世界上大多數(shù)地區(qū)的保存期限的有效方法。但是，干燥是一個(gè)復(fù)雜的過程，如果處理不當(dāng)，將會(huì)對(duì)成品的機(jī)械，感官，功能和營養(yǎng)屬性產(chǎn)生不利影響。因此，在干燥過程中監(jiān)測(cè)和控制食品的關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)以確保批次間的一致性和最終產(chǎn)品的均勻性是令人感興趣的。用于質(zhì)量評(píng)估的常規(guī)方法是可靠的，但具有破壞性，相對(duì)較慢，并且僅限于離線使用。因此，有必要開發(fā)一種可快速，無損檢測(cè)蝦干燥過程質(zhì)量控制的技術(shù)。

近年來，已有一些無損質(zhì)量控制技術(shù)，例如計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)（CVS），近紅外（NIR）光譜和基于激光的成像系統(tǒng)。在干燥過程中監(jiān)控視覺紋理，分析顏色變化并預(yù)測(cè)食品的水分，包括海鮮，水果片，蔬菜和發(fā)酵香腸。但是，這些技術(shù)不能用于研究水的流動(dòng)性和分布，水始終是干燥過程中食品系統(tǒng)中最重要的組成部分。

低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）主要基于對(duì)質(zhì)子核自旋從食物成分（例如水，脂肪，碳水化合物和蛋白質(zhì)）中吸收的共振射頻的測(cè)量。由于它的靈敏性，快速的分析速度，無創(chuàng)性和低成本，它已被廣泛用作表征食物中水分流動(dòng)性和分布的分析技術(shù)。磁共振成像應(yīng)用能夠提供內(nèi)部化學(xué)成分和可視化的結(jié)構(gòu)信息。

本文使用NMR-T2弛豫法評(píng)估干燥過程中蝦的動(dòng)態(tài)水狀態(tài)和分布，并使用MRI提供內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。進(jìn)行了水分含量，質(zhì)地特征分析（TPA）和顏色測(cè)量，以監(jiān)測(cè)蝦的干燥程度和質(zhì)量。通過皮爾遜相關(guān)分析對(duì)NMRT2弛豫參數(shù)與水分含量，質(zhì)地參數(shù)，顏色特性之間的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)估，以評(píng)估LF-NMR作為對(duì)蝦的干燥度和質(zhì)量測(cè)定的非破壞性方法的潛力。

核磁共振成像分析：

核磁共振成像已被證明是研究食品科學(xué)領(lǐng)域水分配的有效方法。下圖顯示了在40°C，50°C和60°C不同時(shí)間干燥的蝦的T2加權(quán)圖像的偽彩色圖像（低-高質(zhì)子密度，藍(lán)紅色）。說明了具有流動(dòng)性水的分布。隨著干燥時(shí)間的延長，較亮區(qū)域的大小顯示出持續(xù)減小的趨勢(shì)，這表明在干燥過程中失去了長弛豫信號(hào)。注意到隨著在三個(gè)溫度下干燥時(shí)間的增加，信號(hào)強(qiáng)度從外表面到內(nèi)部區(qū)域減小。

【參考資料：Cheng, Shasha, Tang, et al. Approach for monitoring the dynamic states of water in shrimp during drying process with LF-NMR and MRI[J]. Drying Technology An International Journal, 2018.】