核磁共振-NMR 变数核磁共振仪(NMR)分析食用油、调味粉

核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）是基于原子尺度的量子磁物理性质。具有奇数质子或中子的核子，具有内在的性质：核自旋，自旋角动量，核自旋产生磁矩。 NMR测试方法，是将样品置于外加强大的磁场下，常采用低温超导磁铁当作外加磁场。大多数核旋会处于低能态，在外加磁场下重新排列，核自旋由低能态转向高能态，再回到平衡态便会释放出射频，这就是NMR讯号。利用这样的过程，我们可以进行分子科学的研究，如分子结构，动态等。

这几年NMR被广泛应用于多种混合物分析，使用核磁共振仪NMR有一个很大的优点就是直接分析完整的样品，这是因为NMR可直接分析参有多种化合物的样品，无须经过繁琐的前处理与层析步骤，所以用核磁共振NMR是很有效率的。

此篇文章中，我们将核磁共振NMR的光谱图搭配多变数分析方式(PCA)，对混合物的成份统计分析归类，建立起混合物的图形识别图(指纹图谱)，利用核磁共振与多变数分析是一项很重要的分析方式，这样的分析方式之前只有医药、药理学领域在使用，已逐渐应用在其他领域，如食用油也可用此方式来控管油品是否被违法添加！ 
 
范例一：食用油成份解析 
用NMR进行橄榄油、菜仔油、芝麻油、米油、紫苏油、亚麻子油的氢谱(1H-NMR)与碳谱(13C-NMR)实验，依氢谱结果统计分析归类，可将样品分为六大类(图二)；同样的，也将碳谱进行PCA分析归类(图三)。图二中的六大类又可归为三大族群，族群A是属于含油酸比较高的族群:橄榄油中油酸占70~80%、菜籽油的油酸含量占60~70%；B族群的主要成份为含亚油酸占40%、油酸40%，米油与芝麻油乃属此族群。C族群含丰富的亚麻酸:亚麻酸含量约占60%，亚麻油与紫苏油就是属于含丰富亚麻酸的油品。
 

▲ 图二 食用油氢谱分析	▲ 图三 食用油碳谱分析

范例二：市售汤品成份解析
分析市售多种汤品成份：鱼干粉x1、日式清汤粉x4、香味调味料x5、法式清汤粉x2、鲜味调味粉x1，希望透过分析胺基酸成份，判断汤品成分为纯天然或是含有人工添加物，依据分析氢谱的数据结果，用PCA统计方式将这几种汤品分析归纳(图四)，可看出几款不同日式清汤粉的成分很相似，相同情形也可在香味调味料与法式清汤粉看到；再针对这几种汤品是否含有人工添加物分析判断，鱼干粉与日式清汤粉可归为同一类，属于无人工添加类；香味调味料、法式清汤粉、鲜味调味粉都有人工添加物，可归为同一类。透过此一多变数核磁共振方法，可透过建立汤品物种的指纹图谱，了解其成分是否有外来添加物。
 
根据上述两个范例可知，核磁共振分析再结合统计学分析归类，针对食品成份建立指纹图谱，作为食品成分的资料库，之后透过比对资料库即可容易判断食品是否有违法添加，为未来食品成份鉴识的一大利器。