前已述及，自旋質子在受到激發後與周圍晶格發生能量交換直至最後達到動態平衡所需的時間即為自旋晶格弛豫時間，簡稱T1。晶格是泛指包含有自旋核的整個自旋分子體係，也可以說它是構成質子和原子的外在環境或構成物質的質點。自旋質子在受到激發後與相鄰的質子間發生能量交換直至最後達到動態平衡所需的時間即為自旋-自旋弛豫時間，簡稱T2。理論上講，試驗樣品的氫質子核周圍局部場的任何波動，隻要其頻率與自旋核的共振頻率相當，均可引起核係統的弛豫。生物係統的弛豫就更複雜。MRI技術在醫學診斷上的應用早已證明人體的不同組織器官以及正常與異常的組織間氫質子的弛豫特性有很大的不同。因為溶液中所有的分子都在進行無規則的布朗運動，其運動方式主要有旋轉、振動和平移三種。自由水的分子較小，因而運動頻率要比氫質子的共振頻率高得多，這使得它有很長的T1和T2 值。而束縛水則不同，束縛水由於受大分子的牽扯隻能進行緩慢運動，其運動速率比較接近拉莫爾進動頻率，因而弛豫增快，其T1弛豫和T2 弛豫均比自由水快。正常的組織中的自由水與束縛水處於一種快速的動態平衡中。但是，在某些病理情況下上述平衡會發生紊亂。如腫瘤及鄰近的水腫區，其結合水釋放，遊離水增加，因而表現出長T1和長T2信號。這就是MRI可作疾病的早期診斷的原理。同理，在食品中除水之外，食品組織中還含有大量的蛋白質、脂肪等大分子。它們的弛豫情況與分子的運動狀態密切相關。脂肪等中等大小的分子，其運動頻率與氫質子的拉莫爾頻率最接近，因此它的弛豫要比水快得多。蛋白質等屬於巨大分子，其熱運動頻率非常緩慢，因而具有固體的某些特性。而由於水分子所處的微環境不同，周圍大分子與水分子以氫鍵締合對水分有拖曳、束縛作用，不同的大分子對水分子的締合能力不同，在貯藏過程中自由水和結合水發生轉化，遷移等，表現在核磁共振信號上就是T1和T2 的變化。在食品科學的研究中，組織中的大多數氫質子均來源於水。組織中的水可分為自由水和結合水兩大類。自由水的運動頻率遠高於拉莫爾頻率，其T1弛豫進行的很慢，使T1比體內其他組織都長。具有極性的水分子會被帶電荷的蛋白質等生物大分子吸引而結合在大分子上形成一個水分子層，即結合水。結合水受生物大分子的牽扯，運動受到限製，使得運動的頻率下降，接近拉莫爾頻率，T1弛豫加快，即T1時間縮短。這就是所謂的結合水效應。因此，研究食品在貯藏過程中T1 和T2 的變化規律就具有十分重要的意義。而如果能得到食品體係中T1/T2的具體位置的分布圖(T1/T2 mapping)，再結合貯藏實驗觀測貯藏過程中具體位置的T1/T2是如何變化的、食品品質是如何變化的，就可以從分子運動、遷移的角度來探索食品保藏過程中品質變化的規律，就可以知道食品內部什麼地方容易變質，如何變質等，毫無疑問對於食品貯藏機理的研究將具有重要的意義。
正文 11.1 前言（1 / 2）