论文部分内容阅读
高分辨核磁共振(Nuclear magnetic Resonance，NMR)谱技术能够为分子结构分析提供准确的化学位移、J偶合常数以及谱峰积分面积等信息，是生物化学、材料科学以及生命科学研究中一个不可或缺的分析工具。高分辨率二维J分解谱技术实现了化学位移和J偶合信息的分离，有利于谱峰的归属，在复杂化学样品和生物组织样品分析中具有重要应用。然而高分辨谱往往对磁场均匀性有很高的要求，磁场的不均匀会引起谱峰相位和频率的变化，进而导致谱线增宽和信噪比降低。对生物组织样品，样品本征磁化率差异不可避免地引起磁场的不均匀，并且这种不均匀难以通过匀场等传统方法消除。分子间多量子相干(intermolecularMultiple-Quantum Coherence，iMQC)自1990年被发现以来便在核磁共振领域引起关注，由于其独特的性质，在许多方面特别是在不均匀场下获取高分辨谱方面获得了应用。本论文主要探讨基于iMQC的J分解谱技术在食品分析中的应用，主要工作如下: 一、首先对iMQC现象的发现进行了简要回顾。对分子间多量子相干CRAZED脉冲序列的三种理论解释:经典方法、量子方法、经典-量子方法进行了详细介绍。并简要的对iMQC在食品领域的应用现状进行了描述，同时对二维J分解谱技术进行了介绍。 二、基于异核分子间单量子相干技术和三维采样技术，本章提出了一个能够在任意不均匀磁场下获取二维高分辨J分解谱的新脉冲序列。该方法利用异核分子间多量子相干的特点，通过不同自旋各自独立的通道分别激发氢核与氘核，从而使该方法比同核分子间多量子相干方法能够应用于更大的不均匀磁场环境，同时可省去同核实验中的溶剂峰压制，简化序列设计和实验操作。采用偶极场理论和积算符相结合的方法，本章详细阐述了该方法的原理及理论表述，并对不均匀磁场下的化学样品和玉米油进行实验，验证了该方法从大不均匀场下获取高分辨J分解谱的能力。由于三维采样需要较长的时间，在一定程度上限制了该方法的应用，但是与单扫描快速采样技术的结合有望提升该方法的采样效率，相关研究正在进行中。 三、本章基于分子间单量子相干、自旋回波演化和三维采样技术，提出了一种通过高分辨二维J分解谱技术直接对非均相食品成分进行检测的方法。对谱图化学样品的实验证实了该方法能够消除由于不均匀场引起的谱线增宽对二维谱图的影响，并且能够压制强的水峰信号，对番茄和斑马鱼的实验则进一步验证了该方法在粘稠甚至半固态食品中获取高分辨二维J分解谱的能力。运用常规的核磁共振技术对半固态样品进行检测，往往需要采用样品萃取或魔角旋转技术，而本章提出的方法则完全不需要样品预处理和特殊的硬件设备，大大简化了实验操作并实现了对待测样品的无损、非侵入检测，可作为常规核磁共振检测方法的有效补充。