低场核磁共振与磁共振成像监测虾干过程中水分动态变化

低场核磁共振与磁共振成像监测虾干过程中水分动态变化

虾是可用于水产养殖发展的受欢迎的海鲜产品之一，其中包含营养成分，例如蛋白质，钙，维生素和各种可提取的化合物。新鲜虾因其高水分含量和强大的酶活性而易腐烂。在过去的时间里，干燥已被证明是延长虾在世界上大多数地区的保存期限的有效方法。但是，干燥是一个复杂的过程，如果处理不当，将会对成品的机械，感官，功能和营养属性产生不利影响。因此，在干燥过程中监测和控制食品的关键质量参数以确保批次间的一致性和产品的均匀性是令人感兴趣的。用于质量评估的常规方法是可靠的，但具有破坏性，相对较慢，并且仅限于离线使用。因此，有必要开发一种可快速，无损检测虾干燥过程质量控制的技术。

近年来，已有一些无损质量控制技术，例如计算机视觉系统（CVS），近红外（NIR）光谱和基于激光的成像系统。在干燥过程中监控视觉纹理，分析颜色变化并预测食品的水分，包括海鲜，水果片，蔬菜和发酵香肠。但是，这些技术不能用于研究水的流动性和分布，水始终是干燥过程中食品系统中最重要的组成部分。

低场核磁共振（LF-NMR）主要基于对质子核自旋从食物成分（例如水，脂肪，碳水化合物和蛋白质）中吸收的共振射频的测量。由于它的灵敏性，快速的分析速度，无创性和低成本，它已被广泛用作表征食物中水分流动性和分布的分析技术。磁共振成像应用能够提供内部化学成分和可视化的结构信息。

本文使用NMR-T2弛豫法评估干燥过程中虾的动态水状态和分布，并使用MRI提供内部结构信息。进行了水分含量，质地特征分析（TPA）和颜色测量，以监测虾的干燥程度和质量。通过皮尔逊相关分析对NMRT2弛豫参数与水分含量，质地参数，颜色特性之间的相关性进行评估，以评估LF-NMR作为对虾的干燥度和质量测定的非破坏性方法的潜力。

核磁共振成像分析：

核磁共振成像已被证明是研究食品科学领域水分配的有效方法。下图显示了在40°C，50°C和60°C不同时间干燥的虾的T2加权图像的伪彩色图像（低-高质子密度，蓝红色）。说明了具有流动性水的分布。随着干燥时间的延长，较亮区域的大小显示出持续减小的趋势，这表明在干燥过程中失去了长弛豫信号。注意到随着在三个温度下干燥时间的增加，信号强度从外表面到内部区域减小。

【参考资料：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.】