核磁共振技术在食品研究中的应用1

核磁共振技术在食品研究中的应用

核磁共振（NuclearMagneticResonance，简称NMR）技术是基于原子核磁性的一种波谱技术，20世纪中期由荷兰物理学家Goveter最先发现，后由美国物理学家Bloch和Purell加以完成。NMR技术最初只应用于物理科学领域，随着超导技术、计算机技术和脉冲傅立叶变换波谱仪的迅速发展，核磁共振已成为当今鉴定有机化合物结构和研究化学动力学等的极为重要的方法，其功能及应用领域正在逐渐扩大[2，3]。[2]戎志梅生物化工新产品与新技术开发指南[M]北京：化学工业出版社，2003：35-42.[3]俞俊棠.新编生物工艺学[M]北京：化学工业出版社，2003：26-41.

核磁共振技术在食品科学领域中的研究应用始20世纪70年代初期[4]，顾小红，任璐，陈尚卫，等核磁共振技术在食品研究中的应用[J]食品工业科技，2005，26（9）：189-192.它可在不侵入和破坏样品的前提下，对样品进行快速、实时、全方位和定量的测定分析，因此核磁共振技术在食品中的应用和发展也越来越广泛。[5]黄东雨，黄雪莲，卢雪华，郑瑞婷，陈悦娇，陈海光等核磁共振技术在食品工业中的应用（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225）食品研究与开发专题论述，2010年11月第31卷第11期

核磁共振技术的简介

原理

核磁共振，即在静磁场中，具有磁性的原子核存在不同能级，用特定频率的电磁波照射样品，当电磁波能量等于能级差时，原子核吸收电磁波发生能级跃迁，产生共振吸收信号[1]万娟，陈中，杨晓泉.核磁共振技术及其在食品加工中的应用[J].食品与药品，2006，8(11A):17-19核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象，并不是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。[2]周航，李泽荣，李保国.核磁共振技术在食品品质分析中的研究进展[J].农产品加工，2009(3):47-49迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够利用，经常为人们所利用的原子核有：1H，11B，13C，17O，19F，31P。[黄东雨]在核磁共振图谱中，可以用自旋-晶格弛豫时间T1和自旋-自旋弛豫时间T2来形容磁化强度恢复到平衡状态的过程。由弛豫时间的差异可以看出核磁共振图谱的差异。NMR信号是发

射出的电磁射线的物理现象，与核的密度成一定的比例。利用NMR信号来反映样品的化学结构、分子或原子的扩散系数、反应速率、化学变化以及其他性质。[7]（）：吴磊，何小维，黄强，等核磁共振技术在淀粉研究中

的应用[J]食品工业科技，2008，29（4）：317-320.

分类

NMR可用来研究食品的物理及化学结构，食品的冷冻、干燥凝胶、再水化等过程，根据其用途，NMR技术主要有两个学科分支：核磁共振波谱法(Nuear Magnetic Resonance Spectroscopy)和核磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)[1，3，5]。核磁共振波谱法是基于化学位移理论发展起来的，根据所使用的射频场频率的高低，其又可分为高分辨率NMR波谱法和低分辨率NMR波谱法。

2.1高分辨率NMR波谱法

高分辨率NMR主要用于研究化合物的分子结构，目前应用最广泛的是氢核NMR和碳核NMR，磷核NMR正被用于生物科学的研究领域。由于食品结构复杂，高分辨率的分子结构还只限于非常简单的食品模型，此技术在食品加工中的应用需要一段较长时间的研究。

2.2低分辨率NMR法

低分辨率NMR是通过NMR谱信号来分析食品的物理及化学性质，低分辨率NMR谱信号的最初强度是与样品中原子核数量直接相关。由于价格相对低廉，仪器相对较小，低分辨率NMR法已成为食品工业应用较为广泛的技术。许多小型、简单的NMR仪不断问世以满足食品研究的需要。目前应用最为广泛的是用NMR 仪进行含脂食品中固体脂肪含量的分析测定。低分辨率NMR在食品理论研究中起着非常重要的作用。由于NMR谱信号对分子的可流动性非常敏感，可用来进行食品结构的微动力学研究。如通过低分辨率NMR仪测量乳浊液的扩散系数，计算乳浊液中“油滴”或“水滴”的大小，用于冰淇淋、雪糕等冻结过程中，油水及它们之间的相变化，冻结速度对相变化的影响，配方不同对食品品质的影响等，均可得到充分详实的实验数据，从而针对性地找到提高食品质量的途径和方法。[1]万娟，陈中，杨晓泉.核磁共振技术及其在食品加工中的应用[J].食品与药品，2006，8(11A):17-19

2.3NMR显像

核磁共振成像技术诞生于1973年，它是一种无损检测技术。对于食品品质的检测，NMR显像可以使NMR波信号在样品中定位，为进行食品内部结构的直观透视研究提供强有力的手段，对食品加工和储藏过程中的生化反应以及化学变化进行跟踪研究。核磁共振技术在食品检测方面的应用齐银霞，成坚，王琴(仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225)

(ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering，Guangzhou，Guangdong510225，China)Vol.24，No.6Nov.2008，食品与机械

NMR显像在最初阶段只用于医学领域，随着近年的迅速发展，此技术已为其他领域开辟了许多新的研究途径。对于食品科学的研究，NMR显像可以把NMR波信号在样品中定位，为进行食品内部结构的直观透视研究提供强有力的手段。在一些发达国家，许多研究人员正致力于研究将此技术引入瓜果等质量扫描的流水作业检查中。在食品加工和储藏过程中，NMR也可用来进行食品内部结构和质化的跟踪研究等。

发展历程

1930年代，人类最早认识关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用。

1946年，人们最初认识核磁共振现象。美国Varian公司研制出世界上第一台超导磁场的核磁共振谱仪。

1964年后,核磁共振谱仪经历两次重大的技术革命，其一是磁场超导化;其二是脉冲傅立叶变换技术。

2002年北京大学安装中国首台800MHz核磁共振仪成功。

2004年布鲁克Biospin公司推出了全球第一款用于核磁共振领域的900MHz 主动屏蔽式超导核磁共振磁体。

核磁共振技术在食品分析中的应用

食品组成成分的物理化学状态及其三维结构决定了食品的多汁性、松脆度、质感稳定性等，通常无法用常规分析方法对其进行研究。而对大多数食品来说水分、油脂和碳水化合物等组分可以反映食品在组织结构、分子结合程度，以及在加工储藏过程中内部变化等方面的重要信息。[4][4]FrasJM，FoucatbL，BimbenetaJJ，

etal.Modelingofmoistureprofilesinpaddyriceduringdryingmappedwithmagne ticresonanceimaging[J].Chemicalengineeringjournal，2002，86:173-178NMR 可通过食品的组分来研究食品的物理化学状态及其三维结构，和食品的冷冻、干燥凝胶、再水化等过程。运用非破坏性的核磁共振波谱技术研究食品的物理、化学性质已成为食品研究的一种趋势。[5][5]顾小红，任璐，陈尚卫，等.核磁共振技术在食品研究中的应用[J].食品工业科技，2005，26(9):189-191，194

1.NMR技术在水分分析中的应用

食品中水分含量的高低以及结合状态对于食品的品质、加工特性、稳定性等有着重要的影响。卡尔·费休法是国内外通用的测定物质中水分的标准方法，也是最常用的方法，但其操作较复杂，且对固体样品必须事先粉碎均匀，对样品具有破坏性。NMR的一个重要应用就是研究食品中水分的动力学和物理结构，它可以测定能反映水分子流动性的氢核的纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2，分析研究物质的含水量、水分分布、迁移以及与之相关的其他性质。当水和底物紧密结合时，T2会降低；而游离水流动性好，有较大的T2所以通过T1、T2的测定可得到被底物部分固定的不同部位的水分子流动和结构特征。[6-7][6]胡俊刚.现代核磁共振（NMR）技术在食品科学中的应用[J].食品研究与开发，2000(1):11-15[7]陈卫江，林向阳，阮榕生，等.核磁共振技术无损快速评价食品水分的研究[J].食品研究与开发，2006，27(4):125-127

1.1水分分布

MargitM等[8]MMargit，JAHenrik，BESoren，etal.Effectoffreezingtemperaturethawingandcookingrateonwaterdistribut ionintwoporkqualities[J].MeatScience，2006(72):34～42.利用低频率NMR 法研究冻藏肉发现:冷冻温度越低、冻藏时间越长，肉在解冻、烹饪时的水分损失增加；高pH的新鲜肉比正常pH值的肌原纤维中水分分布更均匀。

鲜肉在正常和高PH下的弛豫时间T2

高PH 下新鲜肉的弛豫时间T 2，影响因素冷冻温度，烹饪速率

Bertam 等人［5］Bertam H C,Andersen R H,Andersen H J.Develop in

myofibrillar water distribution of two pork qualities during 10-month freezer storage[J],Meat science,2006,75:128-133.运用低脉冲场NMR 对PSE(pale soft and exudative)苍白的软的鲜的肉和DFD(dark ?rm and dry)深色的坚硬的干燥的肉在冻藏过程中的水分活度和分布的变化进行研究。将两种猪肉在-20℃与-80℃下冷藏10个月，每隔1-2个月测定其T 2值。结果表明，NMR 对冻藏诱发的肉结构变化以及结构变化所产生的水分迁移非常敏感，随着冷冻时间的增加，猪肉中自由水的含量也明显增多。

Fig.2.DistributionofNMRT2relaxationtimesinfrozen –thawedPSE

andDFDmeatafter1and10monthsoffrozenstorage.

Fig.3.Changesintheamountoflooselyboundwatercalculatedaproportiono fprotonswitharelaxationtime>100msforthefoucombinationsoffreshmeatqual ity(DFDandPSE)andfreezintemperature(80Cand 20C)withfrozen-storaget ime.LSMea

valuesaregiven.Barsshowstandarderrors.

等人运用NMR 驰豫技术对肉的持水力分析结果表明，肉中存在三中组成的

水，其中结合水仅占4%。通过T2驰豫离散指数曲线发现处于0～45ms的组成水分对应胞内水分，100～180ms的组成水分直接与胞外空间的水分相关，它们的驰豫时间分别为T21、T22。该时间常数与肉的持水力有显著的

相关性，而且它们与不同后熟时间的pH也有明显的相关性。

NMR可在较短时间内直接测定食品中水的含量存在状态以及与其他大分子的结合情况，是一种有效快速的测定分析方法

2.NMR技术在油脂分析中的应用

油脂因为其生理、营养、风味功能和广泛的工业用途而受到高度重视。据文献[3]

报道，脂肪分析时，NMR方法是取代油脂质量控制中采用固体脂肪指数（SRI）分析方法唯一可行的、有潜在用途的仪器分析方法。它最早主要用于油料种子含油量和SRI的测定，目前国内研究也主要集中在这方面[4，5]，现已建立了国际标准[6]。

Bertam等人［$G］

以两种长链脂肪酸含量不同的奶酪作为研究对象，在奶酪连续冷却过程中测量弛豫时间T2，用以判断乳脂肪球的晶型转变，结果发现在17-22du时两种奶酪的T2都发生了明显的突变，而运用DSC分析得出这些突变正好对应脂肪的结晶峰值，从而得出用1H-NMR，可以测定奶酪的相转变，并快速准确地得到结晶温度。

3.NMR技术在碳水化合物分析中的应用

3.2NMR技术在淀粉分析中的应用

3.2.1淀粉回生(老化)的研究

很多的淀粉食品都是先将淀粉糊化，再制成成品的，在顾客消费以前，这些食品可能需要保存一段时间，在这段时间里淀粉可能会发生回生(老化)。食品回生的物质基础是其所含淀粉(包括直链和支链淀粉)的回生，过程包括淀粉分子链间双螺旋结构的形成及其有序堆积，导致结晶区的出现。在宏观上，淀粉回生表现为体系的硬化、脆化、水分析出以及透明性降低等等，严重损害了食品的品质[14]。体系中所含的水对淀粉回生程度的影响很大，所以可以通过研究水的变化来研究食品中淀粉的回生。食品体系中的结合水与游离水的性质不一样，而淀粉回生过程中的水性质又发生了不同的变化。结合水的性质可以用差示扫描量热仪

(DSC)和差热分析(DTA)等方法来研究，也可以通过NMR来研究其中水分布的热力学变化。简述核磁共振及其在淀粉研究中的应用

王立，周洁，陈正行，姚惠源(江南大学食品学院，江苏无锡214036) 粮食与饲料工业/2003年第7期CEREAL&FEEDINDUSTRY/2003，No.7 Yu-shiunlin1[8]Yu-shiunLin，An-IYeh，Cheng-yiLii.CorrelationbetweenStarchRetrogradationandWaterMobilityasD eterminedbyDSCandNMR[J].CerealChem，2001，78(6):647～6531等人利用17ONMR研究了大米淀粉制品在储存过程中淀粉回生的情况。横向弛豫速率(ΔR)可以表示分子的流动性质，它与分子的流动性能成正比。他们利用NMR研究了淀粉制品中水分子的ΔR变化，结果见图1。从中可以发现，随着储存时间的延长，ΔR增加，这说明淀粉回生的程度随着时间的延长而增加。

图1几种不同淀粉食品储存时间与横向弛豫速率的关系a:籼米淀粉b:山茶淀粉c:蜡质玉米

3.2.2固体核磁共振在淀粉双螺旋结构方面的研究

在淀粉及其衍生物中，有许多产物的化学结构十分类似，仅仅是重复单元数不同或原子排列次序不同，这些相似物用红外光谱或其他一些分析手段无法加以区别，而用13C-NMR就能明确区别其结构的微小差异。在淀粉双螺旋结构的研究

中，13C-NMR更凸显它的优势。

不同生物来源的天然淀粉，它的核磁共振图谱轮廓上存在相似之处，都产生了4个主要的信号强度区域，分别为C1区域，C4区域，C2区域，C3区域，C5区域及C6区域。但A-型淀粉在C1区域表现为特有的三重峰特征，这主要是由于其螺旋对称排列中的3个葡萄糖残基所致；B-型淀粉则由于其对称排列中的2个葡萄糖残基形成了特有的双重峰特征[9]，天然玉米淀粉的NMR图谱见图1，天然马铃薯淀粉的NMR图谱见图2。固体核磁共振技术在淀粉研究中的应用刘延奇，吴史博，毛自荐(郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002)第7期(总第142期)农产品加工·学刊No.7Jul.

2008年7月AcademicPeriodicalofFarmProductsProcessing

图1天然玉米淀粉的NMR图谱

图2天然马铃薯淀粉的NMR图谱

3.2.3NMR用于淀粉颗粒结构的研究.

目前，NMR利用化学位移、裂分常数、弛豫时间等来获得有机物的结构信息已成为常规测试手段。核磁共振用于淀粉颗粒结构的研究的主要原理是淀粉颗粒的结晶区和无定形区在NMR图谱上的化学位移和弛豫时间不同。核磁共振(NMR)技术在淀粉研究中的应用吴磊，何小维，黄强，高群玉(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640)综述食品工业科技Vol.29，No.04，2008 IhwaT等人[4][4]IhwaT，BernadineM1AMethodforEstimatingtheNature andRelativeProportionsofAmorphous，Single，andDouble-HelicalComponentsinStarchGranulesby13CCP/MASNMR[J]1Biomacro molecules，2007(8):885～8911利用13C-NMR研究了淀粉颗粒中无定形组分、单和双螺旋结构成分的结

构和性质。选取了82、83、84、85mg/kg四个化学位移作为参考点来计算和表征玉米淀粉颗粒中各组分的含量和性质(见图1)。在84mg/kg作为参考点最理想，因为82、83mg/kg处的结晶区有负峰值的出现，85mg/kg处强度低，差异不显著。那么以84mg/kg为零点，根据结晶和无定形的面积可以计算出各自的相对含量，而且在84mg/kg附近除蜡质玉米淀粉以外都出现两个

肩峰(81、102mg/kg)，这是单螺旋V型结晶的特征峰。

图1 玉米淀粉无定形和结晶区的13CCP/MASNMR图谱

3.2.4 NMR用于变性淀粉的研究

NMR是测定变性淀粉取代度非常有效的方法，同时提供了变性淀粉的结构信息。NMR测定变性淀粉取代度主要是基于不同化学取代基团在NMR的特征波峰。核磁共振(NMR)技术在淀粉研究中的应用吴磊，何小维，黄强，高群玉(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640)综述食品工业科技Vol.29，No.04，2008

YijS等人[15]YijS，Prakash1Characterizationofphosphorylatedcross- linkedresistantstarchby31Pnuclearmagneticresonancespectroscopy[J] 1CarbohydratePolymers，2007，67:201～2121采用31PNMR研究磷酸盐交联的抗性淀粉(RS4)的性质。12%小麦淀粉乳在pH111.5，45℃与12%，99/1的(w/w) 比例的三偏磷酸钠和三聚磷酸钠反应生成抗性淀粉(RS4)。样品经过α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶处理后生成的α，γ糊精通过31PNMR进行分析，NMR的图谱表明了产物的组成是二淀粉单磷酸酯(DSMP)和单淀粉单磷酸酯(MSMP)的混合物，而且能够反映在不同条件下的磷酸盐的反应情况以及反应的位置，从而更好地确定DSMP在小麦磷酸化处理后的抗性淀粉(RS4)的含量。样品经过酶处理后，溶解于含有0.02%三氮化一钠的1ml重水中，调整pH为8.0，利用3mm的NMR探针在500MHz和2021.34MHz分别测定1H和31P。图6是分别采用三聚磷酸钠(图A)和三氯氧磷(图B)磷酸化小麦淀粉的31PNMR图谱。可

以看出，STPP作用后在3.8～5.2mg/kg出现三个强度大的信号，而DSMP在0～1mg/kg处的信号较弱。三氯氧磷反应的产物的α，γ糊精的图谱表明DSMP

多于MSMP。通过峰值面积的计算两种磷酸化处理生成的MSMP和DSMP的比例分别为4∶1和1∶4。

图6两种不同磷酸化处理的抗性淀粉经过酶处理后生成的α，γ糊精的31PNMR图谱

3.NMR技术在糖类分析中的应用

NMR技术对糖类的研究主要集中在结构解析方面，包括糖残基数目、组成单糖种类、端基构型、糖基连接方式和序列以及取代基团的连接位置等都能推测出来[23]卢穹宇，姬胜利，等(核磁共振技术在糖类结构解析中的应用[J].(中国生化药物杂志，2008，29(3):207-209传统的化学分析方法对简单糖的结构还能解吸，但对复杂糖类的结构尤其是糖基之间的连接顺序则缺乏确凿证据。

采用核磁共振波谱分析技术，确定桔子原汁中葡萄糖果糖蔗糖及柠檬酸在重水中的各种构型，对桔子原汁中葡萄糖果糖蔗糖及柠檬酸进行指纹归属。

将准确称取的标准和样品都精确到0.1mg样品配制好后，放置15min，待溶液稳定后进行测定每个核磁样品管测量6次。

根据图2和图3对桔子原汁中葡萄糖果糖蔗糖柠檬酸进行了指纹归属，归属顺序如图1。1H－NMR谱中，δ:5.217为α－D－吡喃葡萄糖1－H，受2－H的偶合而裂分为双峰，偶合常数3J H－H=3.5Hz;δ:4.628为β－D－吡喃葡萄糖1－H，受2－H的偶合而裂分为双峰，偶合常数3J H－H=8.0Hzδ:5.392为蔗糖1－H，受蔗糖2－H的偶合而裂分为双峰，偶合常数3JH－H=3.5Hz;:4.198归属为蔗糖6'－H，受蔗糖5'－H的偶合而裂分为双峰，偶合常数3JH－H=9.0Hzδ:2.891，δ:2.756为柠檬酸的两个亚甲基吸收峰由于两个CH2与手性碳原子相连，导致两个CH2上的2个质子磁不等价，产生同碳偶合，具有不同的化学位移值，偶合常数2JH－H=15H

图2冷冻干燥的蜜桔原汁1H－NMR谱

图3冷冻干燥的蜜桔原汁13C－NMR谱

冷冻干燥的蜜桔原汁的13C－NMR谱如图3所示，给出18个果糖碳信号，其中，δ:107.109为α－D－呋喃果糖的2－C，δ:104.163为β－D－呋喃果糖的2－C，δ:100.731为β－D－吡喃果糖2－C在冷冻干燥的蜜桔原汁的13C－NMR 谱中，给出12个葡萄糖碳信号，其中，δ:94.747为α－D－吡喃葡萄糖的1－C，δ:98.563为β－D－吡喃葡萄糖的1－C图3还给出了12个蔗糖碳信号，δ:94.810为1－C，δ:106.322为1'－C冷冻干燥的蜜桔原汁13C－NMR谱中，给出6个柠檬酸碳信号，其中，δ:177.601为1－C和6－C的羰基碳，δ:181.531为4－C的羰基碳，δ:46.425为2－C和5－C的亚甲基碳【】核磁共振法同时测定桔子原汁中主要糖类和柠檬酸，食品工业科技，分析检测，Vol，31，No.08，2010阎政礼1，杨明生2，*(1.湖南师范大学医学院，湖南长沙410006;2.湖南师范大学化学化工学院，湖南长沙410081

通过以上谱图，可以对冷冻干燥的蜜桔原汁中葡萄糖的二种构型果糖的三种构型蔗糖柠檬酸进行指纹归属，葡萄糖与果糖在重水中的构型及相对含量与资料报道相符

随着技术的进步，NMR加入了很多新技术和新方法，使其应用更为广泛。Korir

等人［&，］

将CE与配置微线圈探针的NMR相连，采用2DNMR测定并解析了微克级肝素寡糖的结构，他们分别将已知结构的肝素寡糖30μg和经肝素酶降解后分离纯化的肝素寡糖溶于D2O中，通过CE进样，先后测定其COSY，TOCSY和ROESY谱，据此可以解析肝素寡糖的结构，而如此微量的样品是不能用传统NMR测定其结构的。

4.NMR技术在蛋白质分析中的应用

NMR技术是能够在原子分辨率下测定溶液中生物大分子三维结构的唯一方法[34]施蕴渝，吴季辉.核磁共振波谱研究蛋白质三维结构及功能[J].中国科学技术大学学报，2008，38（8）：941-949.

在研究蛋白质和氨基酸的结构、动力学以及蛋白质相互作用等方面发挥着重要作用。

许多蛋白质含有金属离子，金属离子对蛋白质发挥生物学功能起着很大的作用.金属离子与蛋白质的相互作用以及参与蛋白质功能调节的方式各种各样:有

些金属离子高度专一性地与蛋白质紧密结合，对蛋白质发挥生物学功能起着关键性的作用；有些金属离子只是作为蛋白质发挥功能的辅助因子而瞬态地与蛋白质松散结合。

下面列举几个近年来报道的用NMR方法研究金属离子与蛋白质相互作用的例子，表明用NMR方法可以探测蛋白与金属离子的结合位点以及结合金属离子前后蛋白质的三维结构和动力学的改变.用核磁共振方法研究金属离子与蛋白质的相互作用张芳，林东海3(中国科学院上海药物研究所，上海生命科学研究院，上海201203)波谱学杂志第26卷第1期2009年3月ChineseJournalofMagneticResonanceVol.26No.1Mar.2009

水母发光蛋白

水母发光蛋白(aequorin)是从水母中分离出的一种通过在胞内结合Ca2+而发蓝光的蛋白，它具有典型的EF-hand钙调蛋白结构特征，已经被用作监测生物体内Ca2+浓度的探针.水母发光蛋白含有4个EF-hand结构，其中3个能结合钙离子，但是只有2个对发光有作用。它也能结合Mg2+，虽然Ca2+和Mg2+有相似的化学性质，但是水母发光蛋白结合镁离子后有不同的发光行为。利用NMR化学位移扰动方法可以检测水母发光蛋白结合镁离子的生物学行为。[32][32] OhashiW，InouyeS，YamazakiT，etal.NMRanalysisoftheMg2+2bindingpropertiesofaequorin，aCa2+2Bindingphotoprotein[J].JBiochem，2005，138(5):613-620.

分析图1所示的水母发光蛋白结合镁离子前后的各个氨基酸残基化学位移的变化，发现第1和第3个EF-hand区发生了很大的变化，而第2和第4个EF-hand 区发生的变化较小，表明水母发光蛋白第1和第3个EF-hand区对镁离子有较大的结合能力.

图1(a)水母发光蛋白(aequorin)的三维结构图(PDBID:1EJ3)；(b)水母发光蛋白结合镁离子前后的1H-15NHSQC叠加谱；(c)水母发光蛋白结合镁离子前后的各个残基的化学位移变化[32][32]OhashiW，InouyeS，YamazakiT，etal.NMRanalysisoftheMg2+2bindingpropertiesofaequorin，aCa2+2Bindingphotoprotein[J].JBiochem，2005，138(5):613-620.

Miura等[20]用NMR研究一种新的抗冻结的蛋白质（具有强的活性）的结构Niccolai等[21]在研究MNEI（一种含96种氨基酸的甜蛋白）时，用带顺磁探头的梯度NMR图谱仪研究其表面结构，以确定甜蛋白可能的络合部位及与水的络合情况.。[5]黄东雨，黄雪莲，卢雪华，郑瑞婷，陈悦娇，陈海光等核磁共振技术在食品工业中的应用（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州510225）食品研究与开发专题论述，2010年11月第31卷第11期

3.核磁共振技术的发展趋势与前景

NMR技术在食品分析中的应用远不止本文中所列举的，包括在食品污染物的分析和农药残留、肉中同化剂的作用、氨基酸的测定、食品中的PH及氧化还原反应以及乳制品中微生物的测定等方面的研究都开始迅速发展。但是，NMR技术也存在仪器造价昂贵和讯号分析具有专门性与复杂性等缺点，且在实际应用中也

还存在一些问题，有待于进一步深入研究，这些都限制了此种仪器在食品领域中的普及和新仪器的开发。因此，在今后的相关研究中，应该集中解决这些限制条件，进一步完善NMR技术，不断开发仪器新功能，并进一步降低成本，NMR技术将在食品分析检测研究中得到更为广泛的应用和

3.4核磁共振检测技术的优缺点

核磁共振检测技术具有三个优点：是一种非破坏性的检测方法；制样方便，测定快速，精度高，重现性好；受材料样本大小与外观色泽的影响较小但是核磁共振技术也有缺点：仪器的造价昂贵；讯号分析方法具有专门性与复杂性等缺点

核磁共振技术及应用-综述

核磁共振技术及应用-综述-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

核磁共振技术及应用 学号：2011201373 姓名：杨海源 摘要:综述核磁共振技术的基本原理与优势以及该技术作为一种检测分析手段在生物医药、食品、化工业中的应用进展。核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 是以原子核自旋的共振跃迁为探测对象的谱学方法。其最基本原理是，原子核在磁场中受到磁化， 自旋角动量发生进动，当外加能量（射频场）与原子核震动频率相 同时，原子核吸收能量发生能级跃迁，产生共振吸收信号。此方法专属性强、准确快捷, 可与其它方法相互补充, 用于诸多环节且有很 好的应用前景。但在实际的应用中也还存在一些问题, 有待于进一步深入研究。 关键词:核磁共振技术，NMR，生物，食品，石油，分析，检测 Abstract The technology of nuclear magnetic resonance( NMR ) applying in biological medicine,food,chemical industry detection at home and abroad was summarized. The most basic principles of nuclei by magnetized in a magnetic field , the spin angular momentum precession , plus energy nuclei vibration frequency at the same time , the nuclei absorb energy level transition occurs , resonance absorption signal. According to current situation, it has some advantages in food detect ion such as fastness, accuracy, intactness. However, there are still some shortcomings, and we should further research to solve them in future. 1.前言

磁共振(MRI)检查注意事项

磁共振（MRI）检查注意事项 一、磁共振检查的禁忌症 1.带有心脏起搏器及人工瓣膜的病人； 2.带有神经刺激器（如膈肌刺激器）的病人； 3.术后体内置有动脉瘤止血夹的病人； 4.带有心脏人工瓣膜和人工耳蜗的病人； 5.疑有铁磁性植入者，如枪炮伤后存留及眼内铁磁性金属异物的病人； 6.体内有微量输液泵的病人，如胰岛素或化疗药物微量输液泵等； 7.手术后体内用金属钉缝合切口者及置有大块金属植入物如人工股骨头、人工关节、金属假肢、胸椎矫形钢板等； 8.患有幽闭恐惧症的病人； 9.体内有各种内支架者，如血管内支架、胆道、胃肠道支架、泌尿道等支架； 10.危重病人、昏迷躁动、有不自主运动或精神病不能保持静止不动者； 11.妊娠三个月以内的早孕患者； 二、填写MRI申请单的注意事项 1.详细标明检查部位。对称器官必须标清左右；胸、腹部检查必

须标明具体器官或检查目的；头颈部检查，如欲观察细小结构，如垂体、内耳等，必须明确标出； 2.认真填写病人信息及病史。详细的病人信息及病史对影像技术人员的扫描方案的确立有很大的帮助。门诊患者详细填写患者信息和病史，为日后随访提供了很大的方便； 3.对扫描范围和扫描序列有特殊要求，可以说明。如脊柱检查，可以根据查体情况说明要检查哪几个椎体。如果其它检查怀疑某处有病变，应详细说明，以使MRI操作员扫描时重点观察。对MRI较为熟悉的医生，可以根据自己的习惯要求扫哪个方位、哪个序列。MRA、MRCP、功能成像等特殊检查，因检查时间长，且可能另收费，临床医生如果需要，必须特殊标明。 三、关于增强检查。 一般情况下，是否进行增强检查应咨询MRI医生或技术人员，或在观察平扫图像后决定。有时MRI医生要求病人增强，病人来征求临床医生意见，临床医生应积极配合MRI医生的工作，说明增强检查的必要性。一般而言，肿瘤性病变直接平扫加增强。 四、对病人的检查前交代 1.说明此检查的意义和必要性，以及有可能出现阴性结果，以减少病人和MRI医生的不必要纠纷。 2.如患者手中有既往影像检查资料，应嘱咐病人进行MRI检查时

核磁共振技术及其应用分解

核磁共振技术及其在食品分析检测中 的应用 The Technology of Nuclear Magnetic Resonance and Its Application in food analysis and detection

摘要 核磁共振分析技术是利用物理原理, 通过对核磁共振谱线特征参数的测定来分析物质的分子结构与性质.它不破坏被测样品的内部结构, 是一种无损检测方法. 本文重点介绍了核磁共振技术的原理及其在食品中的水分、油脂、玻璃态转变、碳水化合物、蛋白质及品质鉴定等方面的研究进展。 关键词：核磁共振技术；应用；食品；分析；检测。

Abstract The technology of nuclear magnetic resonance analysis can be used to determine the structure and the nature of molecules and it is a nondestructive test. This article introduces briefly its principles and its application in food detection was summarized in the aspect of moisture, oil, glass transition, carbohydrate, protein and quality detection. Keywords: technology of the nuclear magnetic resonance; application; food;analysis;detection.

核磁共振技术的应用

核磁共振技术的应用 一、简介： 19世纪人们致力于探索化学分子的性质，化学反应第一次能被预言，由此导致了化学工业前所未有的发展。 20世纪上半叶的量子力学革命，使人们能理解分子结构的起因并能计算分子的电子结构。化学键从一系列规则发展成为具有坚实基础的可靠理论。20世纪下半叶，量子力学知识最终得到充分的利用。人们很快认识到：通过紫外、可见、红外光谱区的光谱，分子的分立能级之间的跃迁对于分子的鉴定是非常特征的。同时也认识到X射线衍射对晶体物质分子结构鉴定的重要性。与此同时，质谱成为确定分子的结构学和连接顺序的强有力的方法。最后，核磁共振被认为是研究分子性质的最通用，最权威的技术：从三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应和超分子集体。 在以往的50年里，光谱学已经全然改变了化学家、生物学家、生物医学家、材料学家、药学家等的日常工作。光谱技术成为探究大自然中分子内部秘密的最可靠、最有效的手段之一，它们在将来的科学和技术发展中仍将必不可少。 建立在（光）波谱学基础上的结构鉴定是化学和物理的边缘科学，是化学的前沿学科之一。NMR波谱学是物理学、化学以及生命科学等多学科研究物质成分、结构和动态强有力的常规工具。它对有机化学、生物化学、材料化学、植物化学、药物化学乃至物理化学、无机化学等均起着积极的推动作用。它在药学、化工、石油、橡胶、建材、食品、冶金、地质国防、环保、纺织及其它工业部门用途日益广泛。波谱学有很强的理论性，也有很高的应用性，快速、灵敏、准确是它的应用特点。 波谱学中的核磁共振是1946年由美国斯坦福大学F. Bloch和哈佛大学E. M. Purcell 各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。50多年来，核磁共振不仅形成为一门有完整理论的新兴学科———核磁共振波谱学，而且，在这50年间已有12位科学家因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖。 现在，核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段，由于其可深入到物质内部而不破坏样品，并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用，在世界的许多大学、研究机构和企业集团，都可以听到核磁共振这个名词，包括我们在日常生活中熟悉的大集团。而且它在化工、石油、橡胶、建材、食品、冶金、地质、国防、环保、纺织及其它工业部门用途日益广泛。已经从物理学渗透到化学、生物、地质、药学、医学、农业、环境、矿业、脑科学、量子计算机、纳米材

核磁共振技术及应用研究进展

科技信息 核磁共振（ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ，简称ＮＭＲ）是交变磁场与物质相互作用的一种物理现象，最早于１９４６年被Ｂｌｏｃｈ和Ｐｕｒｃｅｌｌ等人用实验所证实［１］。核磁共振的发现具有十分重要的意义，不仅为量子力学的基本原理提供了直接的验证，而且为多个学科领域的研究提供了一种不可或缺的分析与测量手段。他们二人由于这项重大发现，共同分享了１９５２年的诺贝尔物理奖。 最初的核磁共振技术主要用于核物理方面，现今已经被化学，食品，医学，生物学，遗传学以及材料科学等领域广泛采用，已经成为在这些领域开展研究工作的有力工具。 在以往的半个世纪中，ＮＭＲ技术经历了几次飞跃。１９４５年ＮＭＲ信号的发现，１９４８年核磁弛豫理论的建立。１９５０年化学位移和耦合的发现以及１９６５年傅立叶变换谱学的诞生，迎来了ＮＭＲ的真正的繁荣期；自从７０年代以来，ＮＭＲ发展异常迅猛，形成了液体高分辨，固体高分辨和ＮＭＲ成像三雄鼎立的新局面。二维ＮＭＲ的发展，使得液体ＮＭＲ的应用迅速扩展到生物领域；交叉极化技术的发展，使５０年代就发明出来的固体魔角旋转技术在材料科学中发挥了巨大的作用；ＮＭＲ成像技术的发展，使ＮＭＲ进入了与人类生命息息相关的医学领域。 目前，ＮＭＲ技术已经成为研究高分子链结构的主要手段，对聚合物的构型，构象分析，立体异构的鉴定和序列分布，支化结构的长度和数量，共聚物和共缩聚物组成的定性，定量以及序列结构测定等均有独特的长处［２］。 核磁共振技术主要有两个学科分支：核磁共振波谱（Ｎｕ－ｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）和磁共振成像（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ，简称ＭＲＩ）。核磁共振波谱技术是基于化学位移理论发展起来的，主要用于测定物质的化学成分和分子结构［３］。核磁共振成像技术诞生于１９７３年，它是一种无损测量技术，可以用于获取多种物质的内部结构图像。由于核磁共振可获取的信息丰富，因此应用领域十分广泛，如分析化学、生命科学、材料检测、石油勘探和水资源探查等。 １核磁共振的基本原理 核磁共振是指原子核在外磁场作用下，其在能级之间共振跃迁的现象。原子核磁性的大小一般用磁矩μ表示，μ具有方向性，μ＝νｈＩ，ｈ是普朗克常数，Ｉ为自旋量子数，简称自旋。旋磁比ν实际上是原子核磁性大小的度量，ν值大表示原子核的磁性强，反之亦然。在天然同位素中，以氢原子核（质子）的ν值最大（４２．６ＭＨｚ／Ｔ），因此检测灵敏度最高，这也是质子首先被选择为ＮＭＲ研究对象的重要原因之一。 当把有磁矩的核（Ｉ≠０）置于某磁场中，该原子核在磁场的行为就好似陀螺的运动—— —拉莫尔进动，其频率由下式决定：ω＝２πν。式中ω为角频率，ν为拉莫尔进动频率。当外加射频场的频率与原子核的拉莫尔频率相等时，处于低能态的核便吸收射频能，从低能态跃迁到高能态，此即核磁共振现象。没有自旋的原子核（Ｉ＝０）没有磁矩，这类核观察不到ＮＭＲ信号，如１４Ｃ，１６Ｏ，３２Ｓ等，Ｉ＝１／２的原子核是ＮＭＲ中研究得最多的核，如：１Ｈ，１３Ｃ，１９Ｆ，１５Ｎ等。 原子核的角动量通常称为核的自旋，是原子核的一个重要特性。由于原子核由质子和中子组成，质子和中子是具有自旋为１／２的粒子，它们在核内还有相对运动，因而具有相应的轨道角动量。所有核子的轨道角动量和自旋角动量的矢量和就是原子核的自旋。原子核自旋角动量ＰＩ，遵循量子力学的角动量规则，它的大小为：ＰＩ＝［Ｉ（Ｉ＋１）］１／２ｈＩ为整数或半整数Ｉ是核自旋量子数。原子核自旋在空间给定Ｚ方向上的投影ＰＩＺ为：ＰＩＺ＝ｍＩｈ，ｍＩ＝Ｉ，Ｉ－１，…，－Ｉ＋１，－Ｉ其中ｍＩ叫磁量子数。实验发现，所有基态的原子核的自旋都满足下面的规律：偶Ａ核的自旋为整数，其中，偶偶核（质子数和中子数都是偶数）的自旋都为零；奇Ａ核的自旋都是半整数。核子是费米子，因此，核子数Ａ为偶数的原子核是玻色子，遵循玻色—— —爱因斯坦统计；核子数Ａ为奇数的原子核是费米子，遵守费米—— —狄拉克统计。原子核磁矩原子核是一个带电的系统，而且有自旋，所以应该具有磁矩。和原子磁矩相似，原子核磁矩μＩ和原子核角动量ＰＩ有关系式：μＩ＝μＮｇＩ［Ｉ（Ｉ＋１）］１／２μＺ＝ｍＩμＮｇＩ其中，ｇＩ称为原子核的朗德因子，μＮ＝ｅｈ／（２ｍｐ）＝５．０５０８×１０－２７Ｊ／Ｔ，称作核磁子。质子质量ｍｐ比电子质量ｍｅ大１８３６倍，所以核磁子比玻尔磁子小１８３６倍，可见原子核的磁相互作用比电子的磁相互作用弱得多。这个弱的相互作用正是原子光谱的超精细结构的来源。核磁共振由于原子核具有磁矩，当将被测样品放在外磁场Ｂ０中，则与磁场相互作用而获得附加的能量。Ｗ＝－μＩ?Ｂ０＝－ｍＩμＮｇＩＢ０，ｍＩ有２Ｉ＋１取值，即能级分裂成２Ｉ＋１个子能级，根据选择定则△ｍＩ＝±１，两相邻子能级间可以发生跃迁，跃迁能量：△Ｅ＝μＮ－ｇＩＢ０若其能级差△Ｅ与垂直于磁场方向上的电磁波光子的能量相等，则处在不同能级上的磁性核发生受激跃迁，由于处在低能级上的核略多于处在高能级上的核，故其净结果是低能级的核吸收了电磁波的能量ｈ＂跃迁到高能级上，这就是核磁共振吸收。该频率ｖ＝μＮｇＩＢ０／ｈ称为共振频率［４］。 ２核磁共振技术的实验装置 实现核磁共振可采取两种途径：一种是保持外磁场不变，而连续地改变入射电磁波频率；另一种是用一定频率的电磁波照射，而调节磁场的强弱。图１为核磁共振现象的装置示意图，采用调节入射电磁波频率的方法来达到核磁共振。样品装在小瓶中，并置于磁铁两极之间，瓶外绕有线圈，通有由射频振荡器输出的射频电流。于是，由线圈向样品发射电磁波。调制振荡器的作用是使射频电磁波的频率在样品共振频率附近连续变化，当频率正好与核磁共振频率吻合时，射频振荡器的输出就会出现一个吸收峰，这可以在示波器上显示出来，同时由频率计即刻读出这时的共振频率值。 图１核磁共振实验装置示意图 核磁共振技术及应用研究进展 临沧师范高等专科学校数理系王东云 ［摘要］核磁共振分析技术是利用物理原理，通过对核磁共振谱线特征参数的测定来分析物质的分子结构与性质。 它不破坏被测样品的内部结构，是一种无损检测方法。本文重点介绍了核磁共振技术的原理及其在化学、生命科学中的应用。 ［关键词］核磁共振技术原理应用 基金项目：本文为临沧师范高等专科学校校级课题。 博士?专家论坛 ３５３ ——

核磁共振及其应用

核磁共振技术及其应用 刘飞 一、定义 核磁共振技术是指原子核的磁矩在恒定磁场和高频磁场同时作用下，当满足一定条件时发生的共振吸收现象，是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得信息的技术。 核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂（半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一些小磁场。当加一外加磁场时，这些原子核的能级发生分裂，这一物理现象称为塞曼分裂），共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。（百度百科） 二、原理 如同电子具有自旋角动量和自旋磁矩一样，原子核也有自旋角动量和自旋磁矩。核的自旋角动量I S ，即是原子核内所有核子（质子和中子）的自旋角动量和轨道角动量的矢量和，大小为 )1(S +=I I I ,（I 为核自旋量子数）。I S 在外磁场B 方向的投影为 I m S =z （假设磁场沿z 方向），I m 为核自旋磁量子数，I 一定时，I m 共有12+I 个不同的取值，即原来的能级分裂成了12+I 个能级。 自旋不为零的原子核具有磁矩μ，它与自旋角动量的关系为 I p gS m e 2=μ 其中p m 为质子质量，g 为核的朗德因子，取决于核的内部结构与特性。 核磁矩μ在外磁场B 方向的投影为

I N I p z p z m g gm m e gS m e μμ=== 22 式中N μ是一个常数，成为核磁子，有 12710057866.52e --??==T J m p N μ 磁矩与磁场的相互作用能为 B m g B B E I N μμμ-=-=?-=z 以氢核为例，氢核的自旋磁量子数21m ±=I ,它在外磁场中的能量如右 图。由B m g B B E I N μμμ-=-=?-=z ，得氢核 相邻两个能级的能量差为 B g E E E N μ=-=?12 ?当氢核在外磁场中时， 要从能级1E 跃迁至2E ,必须吸收频率0ν的电磁波， h B g E N μν=?=h 0 即，只有当入射电磁波的频率0νν=时，才能被氢核吸收。 三、应用 核磁共振适合于液体、固体。如今的高分辨技术，还将核磁用于了半固体及微量样品的研究。核磁谱图已经从过去的一维谱图（1D ）发展到如今的二维(2D)、三维(3D)甚至四维（4D ）谱图，陈旧的实验方法被放弃，新的实验方法迅速发展，它们将分子结构和分子间的关系表现得更加清晰。 (一)固体核磁共振的应用 固体核磁共振常用于不溶性的高分子材料、膜蛋白、刚性金属及非金

MRI检查前准备

MRI检查前准备及注意事项 一、适应证与禁忌证 1.适应证：适用于人体大部分解剖部位和器官疾病的检查，应根据临床需要以及MRI在各解剖部位的应用特点选择。 2.禁忌证： （1）体内装有心脏起搏器，除外起搏器为新型MRI兼容性产品的情况； （2）体内植入电子耳蜗、磁性金属药物灌注泵、神经刺激器等电子装置； （3）妊娠3个月内； （4）眼眶内有磁性金属异物。 3.有下列情况者，需在做好风险评估、成像效果预估的前提下，权衡利弊后慎重考虑是否行MRI检查。 （1）体内有弱磁性置入物（如心脏金属瓣膜、血管金属支架、血管夹、螺旋圈、滤器、封堵物等），一般建议在相关术后6～8周再进行检查，且最好采用以下场强设备； （2）体内有金属弹片、金属人工关节、假肢、假体、固定钢板等时，视金属置入物距扫描区域（磁场中心）的距离，在确保人身安全的前提下慎重选择，且建议采用以下场强设备； （3）体内有骨关节固定钢钉、骨螺丝、固定假牙、避孕环等时，考虑产生的金属伪影是否影响检查目标； （4）可短时去除生命监护设备（磁性金属类、电子类）的危重患者；

（5）癫痫发作、神经刺激症、幽闭恐怖症患者； （6）高热患者； （7）妊娠3个月及以上； （8）体内有金属或电子装置植入物者，建议参照产品说明书上的MRI安全提示。 二、MRI对比剂使用注意事项 1.核对受检者基本信息及增强检查申请单要求，确认增强检查为必需检查。 2.评估对比剂使用禁忌证及风险，受检者签署对比剂使用风险及注意事项知情同意书。 3.按药品使用说明书正确使用对比剂。 4. 增强检查结束后，受检者需留观15～30min，无不良反应方可离开。病情许可时，受检者应多饮水以利对比剂排泄。 5.孕妇一般不宜使用对比剂，除非已决定终止妊娠或权衡病情依据需要而定。 6.尽量避免大量、重复使用钆对比剂，尤其对于肾功能不全患者，以减少发生迟发反应及肾源性系统纤维化的可能。 7.虽然钆对比剂不良反应发生率较低，但仍需慎重做好预防及处理措施。 三、检查前准备 1.核对申请单，确认受检者信息、检查部位、目的和方案。 2.确认有无MRI检查禁忌证。

核磁共振技术及其运用

淮海工学院课程设计报告书 题目：核磁共振技术及其运用 学院：海洋学院 专业：生物技术 班级：生技101 姓名：余阔海 学号： 521002129 2011年10月10日

核磁共振技术及其运用 一、概述： 早在1924年Pauli就预见某些原子核具有自旋和磁矩的性质，它们在磁场中可以发生能级的分裂。1946年美国科学家布洛赫(Bloch，斯坦福大学)和珀 塞尔（Purcell，哈佛大学）分别发现在射频区（频率0.1～100MHz,波长1～1000m）的电磁波能与暴露在强磁场中的磁性原子核(或称磁性核或自旋核)相互作用,引起磁性原子核在外磁场中发生核自旋能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,他们把这种原子对射频辐射的吸收称为核磁共振(nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR)，NMR和红外光谱，可见—紫外光谱相同之处是微观粒子吸收电磁波后在不同能级上跃迁。引起核磁共振的电磁波能量很低, 不会引起振动或转动能级跃迁,更不会引起电子能级跃迁。.根据核磁共振图谱上吸收峰位置、强度和精细结构可以研究分子的结构。他们也因此分享了1952年的诺贝尔物理奖。所产生的波谱，叫核磁共振（波）谱。通过研究核磁共振波谱获得相关信息的方法，称为核磁共振波谱法。 1953年出现了世界上第一台商品化的核磁共振波谱仪。1956年，曾在Block 实验室工作的Varian制造出第一台高分辩率的仪器，从此，核磁共振波谱法成了化学家研究化合物的有力工具，并逐步扩大其应用领域。七十年代以后，由于科学技术的发展，科学仪器的精密化、自动化，核磁共振波谱法得到迅速发展，在许多领域中已得到广泛应用，特别在有机化学、生物化学领域中的研究和应用发挥着巨大的作用。八十年代以来，又不断出现新仪器，如高强磁场的超导核磁共振波谱仪，脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪，大大提高灵敏度和分辨率，使灵敏度小的原子核能被测定；计算机技术的应用和多脉冲激发方法的采用，产生二维谱，对判断化合物的空间结构起重大作用。瑞士科学家恩斯特R.R.Ernst 教授因对二维谱的贡献而获得1991年的Nobel化学奖（对核磁共振光谱高分辩方法发展作出重大贡献）。。瑞士科学家库尔特·维特里希因“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”而获得2002年诺贝尔化学奖。

核磁共振的应用

核磁共振光谱的应用 摘要：核磁共振( 简称NMR ) 是基于原子核磁性的一种波谱技术,它已被化学、食品、医学、生物学等学科领域广泛采用, 已成为在这些领域开展研究工作的有力工具。 关键词：核磁共振;食品工业；医药；生物科学； 核磁共振(简称NMR )是基于原子核磁性的一种波谱技术, 1945 年,FBloeh和EMPureell分别领导的两个小组几乎同时发现了核磁共振现象。他们二人由于这项重大发现, 共同分享了1952年诺贝尔物理学奖。最初,核磁共振技术主要用于核物理研究方面,现今,它已被化学、食品、医学、生物学、遗传学以及材料科学等学科领域广泛采用,已成为在这些领域开展研究工作的有力工具。在以往的半个世纪中, NMR技术经历了几次飞跃。1945年NMR信号的发现,1948年核磁弛豫理论的建立,1950年化学位移和藕合的发现以及1965年傅里叶变换谱学的诞生,迎来了NMR的真正的繁荣期。自从70年代以来,NMR发展异常迅猛,形成了液体高分辨、固体高分辨和NMR成象三雄鼎立的新局面。二维NMR的发展,使液体NMR的应用迅速扩展到了生物领域。NMR成象技术的发展,使NMR 进人了与人民生命息息相关的医学领域。目前, NMR 技术已成为研究高分子链结构的最主要手段,对于聚合物的构型、构象分析、立体异构体的鉴定和序列分布、支化结构的长度和数量、共聚物和共缩聚物组成的定性、定量以及序列结构测定等均有独特的长处。随着超导技术、计算机技术和脉冲傅立叶变换波谱仪的迅速发展的今天, 核磁共振已成为鉴定有机化合物结构和研究化学动力学等的极为重要的方法, 其功能及应用领域正在逐步扩大。 核磁共振的原理：原子核在外磁场中受到磁化,产生一定频率的震

磁共振检查适应症

磁共振检查的适应症 颅脑MR 检查 先天性颅脑发育异常。 1、 脑积水。 2、 脑萎缩。 3、 卒中及脑缺氧：脑梗塞和脑出血等4、 脑血管疾病。 5、 颅内肿瘤和囊肿。 6、 颅脑外伤。 7、 颅内感染和其他炎性病变。 8、 脑白质病。 9、 ? 4眼及眶区MR 检查 眼眶前病变。 1、 肌圆锥内、外病变。 2、 眼外肌病变。 3、 视神经及其鞘病变。 4、 眼球病变。 5、 ? 亠鼻部MR 检查 鼻咽部良性、恶性病变。 1、 2、喉部良性、恶性病变。 四：口腔、颌面部MRI 检查 五：胸部MR 检查

1、肺脏。 2、纵膈及肺门。 3、胸膜与胸壁。 4、乳腺。 5、心脏、大血管。 六：肝脏、胆系胰腺、脾脏MR检查 1、肝脏、胆系、胰腺、脾脏的原发性或转移性肿瘤，以及肝海绵状 血管瘤。 2、肝寄生虫病。 3、弥漫性肝病。 4、肝、胆、脾、胰腺先天性发育异常。 5、胆道梗阻； 6、肝脓肿。 7、肝局限性结节增生和肝炎性假瘤。 8、手术、放疗。化疗及其它治疗效果的随访和观察。 9、胰腺炎及其并发症。 七：盆腔MR检查 1、膀胱、输尿管、前列腺、精囊腺、子宫、卵巢及其附件的病变。 2、骨盆及盆腔脏脏的损伤。 八：肾脏MR检查 九：肾上腺MR检查

十：腹膜腔及腹膜后间隙MR检查 」：脊柱MR检查 1、椎管内肿瘤。 2、脊髓病变。 3、脊柱及脊髓外伤性病变。 4、脊柱及脊髓先天性病变。 5、椎间盘突出。 6、椎管狭窄。 十二：骨关节和肌肉MR检查 十三：胃肠道MR检查 【下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑修改内容，更多精彩文章，期待你的好评和关注，我将一如既往为您服务】

核磁共振及其应用

核磁共振及其应用 发布范围：公开2010-02-03 16:26 核磁共振现象是由美国科学家柏塞尔 (E.M.Purcell)和瑞士科学家布洛赫(E.Blo ch)于1945年12月和1946年1月分别独立 发现的。他们共享了1952年诺贝尔物理学 奖。 核磁共振(nuclear magnetic resonan ce)是原子核的磁矩在恒定磁场和高频磁场同时作用，且满足一定条件时所发生的共振吸收现象，是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核信息的技术。50多年来，由核磁共振转化为探索物质微观结构和性质的高新技术已取得了惊人的进展。目前，核磁共振已在物理学、化学、材料科学、生命科学等领域得到广泛应用。 如同电子具有自旋角动量和自旋磁矩一样，核也具有自旋角动量和自旋磁矩。核自旋 即是原子核内所有核子的自旋角动量与轨道角动量的矢量和，其大小 ，其中I为核自旋量子数。在外磁场方向(设磁场沿z方向)的投影为 ，称为核自旋磁量子数,I一定时，有(2I +1)个取值。 自旋不为零的原子核有磁矩，它与核自旋的关系为，式中为质子的质量，称为核的朗德因子，它取决于核的内部结构与特性，且是一个无量纲的量。于是，旋磁比。 核磁子在外磁场(沿z轴)方向的投影

, 其中 称作核磁子。通常将取最大值I时的 称为核的磁矩，记作 (1) 这磁矩在空间的可能取向如图2所示，它位于核磁矩在外磁场(沿z轴)中旋进的锥面上。磁矩与磁场的相互作用能为 （2） 由于同一I下有(2I +1)个值，因而原来得一个核能级附加上相互作用能，将会有(2 I +1)个能量值，称为为子能级。相邻两个子能级的能量差(因其值相差为1)为 (3) 例如，氢核的基态核能级，在恒定磁场中的分裂情况如图3所示。 已知核磁矩在外磁场的作用下旋进，可以求得其旋进角速度为，若再在垂直于 的方向加一个频率在射频范围的交变磁场B (如图4所示)，当其频率与核磁矩旋进频

MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别

MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别 一、定义 MR(MａgｎｅtiｃRｅsnａne lamge)中文译为核磁共振成像。它是一种生物磁自旋成像技术。工作原理:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振,并吸收能量。在射频脉冲停止后，氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录,经电子计算机处理获得图像，这就叫核磁共振成像。 CT（Cｏmputed Tomoｇrapｈy)中文译为断层扫描。由于Ｘ线球管和探测器是环绕人体某一部位旋转，所以只能做人体横断面的扫描成像。工作原理：人体各种组织(包括正常和异常组织)对X 线的吸收不等。CT即利用这一特性，将人体某一选定层面分成许多立方体小块,这些立方体小块称为体素。Ｘ线通过人体测得每一体素的密度或灰度，即为CT图像上的基本单位，称为像素。它们排列成行列方阵，形成图像矩阵。分析CT图像, 一方面是观察解剖结构，另一方面是了解密度改变。后者可通过测定CＴ值而知，亦可与周围组织的密度对比观察。人体内肿瘤组织因部位、代谢、生长及伴随情况不同,其密度变化各异。CＴ对组织的密度分辨率较高，且为横断面扫描，提高了肿瘤诊断的准确率。 二、区别

1、成像面。CT成像为横断面,而MRI可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像。 2、分辨率。CT比ＭＲI的空间分辨率高,但只能辨别有密度差的组织，对软组织分辨力不高。MＲI对软组织则有较好的分辨力,如肌肉、脂肪、软骨、筋膜等。 3、各自特点。ＭRＩ固然被认为分子水平上的成像有许多优点,但在氢质子缺乏或含量很少的组织如致密的骨骼、钙化、含气的肺部等,皆无法成像。由于MRＩ成像时间较长，昏迷、躁动病人不能获得清晰的图像,体内有金属异物的患者不能进入磁场,此为禁忌症。所以MRＩ与CT相互不能取代，二者相辅相成。 三、肺部影像检查举例 对于肺部的影像学检查,CT和MＲI诊断价值基本相似，但各有特点。如MRI在明确肺部肿瘤与血管之间关系上要明显优于ＣT，但在发现肺部小病灶(<5ｍｍ）方面则不如ＣT敏感。此外对于诊断支气管扩张、肺结核、小量气胸等疾病,ＣT可作为常规检查。而对于肺栓塞患者,其MRＩ诊断价值高于CT．对于肺部检查到底是CT好还是ＭＲI好,不能一概而论，应根据具体病情及所需要了解的情况进行选择。

核磁共振技术及应用 综述

核磁共振技术及应用 学号：2011201373 姓名：杨海源 摘要:综述核磁共振技术的基本原理与优势以及该技术作为一种检 测分析手段在生物医药、食品、化工业中的应用进展。核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 是以原子核自旋的共振跃迁为探测对象的谱学方法。其最基本原理是，原子核在磁场中受到磁化，自旋角动量发生进动，当外加能量（射频场）与原子核震动频率相同时，原子核吸收能量发生能级跃迁，产生共振吸收信号。此方法专属性强、准确快捷, 可与其它方法相互补充, 用于诸多环节且有很好的应用前景。但在实际的应用中也还存在一些问题, 有待于进一步深入研究。 关键词:核磁共振技术，NMR，生物，食品，石油，分析，检测 Abstract The technology of nuclear magnetic resonance( NMR ) applying in biological medicine,food,chemical industry detection at home and abroad was summarized. The most basic principles of nuclei by magnetized in a magnetic field , the spin angular momentum precession , plus energy nuclei vibration frequency at the same time , the nuclei absorb energy level transition occurs , resonance absorption signal. According to current situation, it has some advantages in food detect ion such as fastness, accuracy, intactness. However, there are still some shortcomings, and we should further research to solve them in future. 1.前言

核磁共振的原理及其应用发展

核磁共振的原理及其应用发展 摘要:核磁共振是能够深入到物质内部而不破坏被测量对象的一种分析物质构造的现代技术，它通过利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于原子核的信息，具有迅速、准确、分辨率高等优点，因而在科研和生产中获得了广泛的应用。本文主要介绍了核磁共振技术的基本原理，以及核磁共振在化学化工、生物化学、医药等方面的应用，并指出核磁共振波谱技术将成为21世纪一个异常广阔的谱学研究领域. 关键词：核磁共振；NMR谱仪 The Application of Nuclear Magnetic Resonance Technology Abstract：Nuclear magnetic resonance are deep into the material can damage the internal rather than a measured analysis of the target material structure of modern technology,it is through the use of nuclear energy in the magnetic field changes the information on the atomic nucleus,with the rapid，accurate，,high resolution，which in scientific research and the production of a wide range of applications received.This paper describes the basic principles of nuclear magnetic resonance technology,and the application of nuclear magnetic resonance in chemical engineering,biochemistry, medicine and other aspects,and that the nuclear magnetic resonance spectroscopy technology will become a broad spectrum of unusual research field in the 21st century. Key：Nuclear magnetic resonance；NMR spectrometer 引言 核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance，NMR)波谱学是一门发展非常迅速的科学。核磁共振是根据有磁的原子核，在磁场的作用下会引起能级分裂，若有相应的射频磁场作用时，在核能级之间将引起共振跃迁，从而得到化学结构信息的一门新技术。最早于1946年由哈佛大学的伯塞尔(E. M. Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F. Bloch)等人用实验所证实[1]。两人由此共同分享了1952年诺贝尔物理学奖[2]。核磁共振技术可以提供分子的化学结构和分子动力学的信息，已成为分子结构解析以及物质理化性质表征的常规技术手段[3]，在物理、化学、生物、医药、食品等领域得到广泛应用，在化学中更是常规分析不可少的手段。从70年代开始，在磁共振频谱学和计算机断层技术等基础上，又发展起一项崭新的医学

磁共振检查能吃饭吗

全国体检预约平台 全国体检预约平台 磁共振检查能吃饭吗? 现代人热衷于磁共振检查，为了检查结果的准确性，医生总会叮嘱检查者各种注意事项。那么，磁共振检查能吃饭吗?这是不少人关心的话题。 做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。以下就是核磁共振成像检查注意事项： 1.核磁共振检查由于检查时间相对较长，每日检查人数有限，为核磁共振成像。避免您长时间等待，需要医生开单预约，按预约时间前去检查。 2.检查前请取下一切含金属的物品，如金属手表、眼镜、项链、义齿、义眼、钮扣、皮带、助听器等;否则，检查时可能影响磁场的均匀性，造成图像的干扰，形成伪影，不利于病灶的显示，并可能造成个人财物不必要的损失及磁共振机的损伤。 3.如果您装有心脏超搏器、人工心脏金属瓣膜、血管金属夹、眼球内金属异物、体内有铁质异物、胰岛素泵、神经刺激器，以及妊娠三个月以内，不能做此检查，以免发生意外。 4. 昏迷、危重及不能配合的患者不能进行核磁共振检查。 5.做盆腔部位检查时，需要膀胱充盈，请检查前不要解小便。 6.做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。 7.头颅及神经系统检查时，不需要特殊准备。 8.核磁共振检查对饮食、药物没有特别要求。 9.完成一次磁共振检查需要半小时左右，检查过程中，您会听到机器发出的嗡嗡声，此时请尽量静卧，平衡呼吸，身体勿做任何移动，以免影响图像质量。 10.磁共振扫描过程中请身体(皮肤)不要直接触磁体内壁及各种导线，防止皮肤灼伤。 大家在做磁共振前一定要有思想准备，不要急躁，害怕，要听从医生的指导，耐心配合。 本文来源：深圳入职体检https://www.wendangku.net/doc/2f4345045.html,/0755/cl/t40

MRI也就是核磁共振成像

MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。 核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。 MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。 磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。 磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。

核磁共振成像医学检测

核磁共振---其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。 它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 CT成像与核磁共振区别 CT成像是在X射线的基础上运用计算机技术,使平面重叠的X像可以清晰一个平面一个平面的扫描.磁共振是原子核在强磁场中共振所得到的信号,然后经过图象重建得到的,它可以在人体的各个平面成像.说白了,它的成像和扫描部位质子的多少有关.他们的区别主要是原理,设备,其成像特点,检查技术,图象的分析与诊断,及他们在临床的应用. CT的基本原理一、CT成像过程：X线成像是利用人体对X线的选择性吸收原理，当X线透过人体后在荧光屏上或胶片上形成组织和器官的图像，CT的成像也与之相仿。 CT扫描的过程是由高度准直的X线束环绕人体某一检查部位作360度的横断面扫描的过程。检查床平移时，X线从不同方向照射病人，穿过人体的X线束因有部分光子被人体吸收而发生衰减，未被吸收的光子穿透人体再经后准直由探测器接收。探测器接受了穿过人体以后的强弱不同的X线，转换为自信号由数据采集系统(data acquisition system，DAS)进行采集。大量接收到模拟信号信息通过模数（A/D）转换器转换为数字信号输入电子计算机进行处理运算。经过初步处理的成为采集的原始数据(raw data)，原始数据经过卷曲、滤过处理，其后称为滤过后的原始数据(6lteredrawdata)。由数模（D/A）转换器通过不同的灰阶在显示屏上显像从而获得该部位横断面的解剖结构图象，即CT横断面图象。 因此，CT检查得到的是反应人体组织结构分布的数字影象，从根本上克服了常规X线检查图像前后重叠的缺陷，使医学影像诊断学检查有了质的飞跃。 二、CT成像的基本原理 通常，探测器所接受到的射线信号的强弱，取决于该部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织，例如骨骼吸收X线较多，探测器接收到的信号较弱；密度较低的组织，例如脂肪、空腔脏器等吸收X线较少，探测器获得的信号较强。这种不同组织对X线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数μ来表示，所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是人体组织不同的μ值。而CT正是利用X线穿透人体后的衰减特性作为其诊断疾病的依据。 X线穿透人体后的衰减遵守指数衰减规律I=I0e-μd。 式中：I为通过人体吸收后衰减的X线强度；I0为入射X线强度；μ为接收X线照射组织的线性吸收系数；d为受检部位人体组织的厚度。 通过电子计算机运算列出人体组织受检层面的吸收系数，并将之分布在合成图象的栅状阵列即矩阵的方格（阵元）内。矩阵上每个阵元相当于重建图象上的一个图象点，称为像素（pixel）。CT的成像过程就是求出每个像素的衰减系数的过程。如果像素越小、探测器数目越多，计算机所测出的衰减系数就越多、越精确，重建出的图象也就越清晰。目前，CT机的矩阵多为256×256，512×512，其乘积即为每个矩阵所包含的像素数 核磁共振成像 人脑纵切面的核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称NMRI），又称自旋成像（spin imaging），也称磁共振成像、磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，简称NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的