【摘要】 核磁共振弛豫法研究淀粉-水相互作用的潜力已得到充分利用。

核磁共振无疑是研究非均相体系中水动态的最合适的技术。核磁共振弛豫法研究淀粉-水相互作用的潜力已得到充分利用。通过质子弛豫曲线的分析，观察到淀粉颗粒中不同的水种群，从而有可能更深入地了解淀粉中的水动力学和分布。

 

在扩散和化学交换模型的基础上对弛豫数据进行了解释，不仅可以解释弛豫曲线的多指数性，而且可以定量地合理化弛豫时间的绝对值，从而提供了水-淀粉化学交换的动力学常数、有效可与水交换的淀粉质子的比例和水扩散域的维度的附加信息。在Mena Ritota,等人的工作中对米粉淀粉-水样品的质子横向磁化衰减曲线进行了测量和分析，发现弛豫曲线中存在四种组分，如图一所示。

图1 在20℃和77℃下，1:3淀粉-水饱和样品的CPMG衰减曲线(灰点)与多指数衰减曲线(黑线)最吻合。松弛曲线的最佳拟合在20℃时得到4个分量

 

所有的核磁共振测量都是在一台Minispec mq 20脉冲核磁共振光谱仪上进行的，质子的工作频率为20 MHz，核磁共振光谱仪配备了外部恒温器来保持所需的温度条件。淀粉-水混合物是通过在核磁共振管(外径10毫米)中(用玻璃钉手动搅拌)将已知量(准确称重)的米粉(约180毫克)与蒸馏水混合(用手搅拌)，使其达到确定的淀粉与水的比例来制备的。为了防止水蒸发，插入一个聚四氟乙烯塞，然后用实验室薄膜密封管子。在核磁共振测量之前，只要需要热平衡，管子就被放入核磁共振探针中。

 

T2值的解释基于扩散和化学交换模型，该模型提供了额外颗粒状散装水和另外三个水种群的证据，其弛豫速率由与淀粉组分的扩散和化学交换控制。弛豫数据的分析提供了水分子动力学以及扩散域的大小和分散的信息。此外，通过测量固液比、淀粉-水混合物在增加温度(从20℃到77℃)时的横向和纵向松弛曲线，监测了膨胀和糊化过程，如图二所示。

图2 在20 ~ 80℃温度范围内，淀粉水饱和样品(淀粉水比1:3)的不同组分T2值

 

饱和水-淀粉悬浮液的质子核磁共振弛豫数据可以在扩散和化学交换模型的基础上进行讨论，以解释横向弛豫衰减曲线的多指数性，并解释在不同亚颗粒状淀粉区室中不同动态状态的水分子中测量到的弛豫速率增强(T2值较低)总之，最后需要强调的是，所描述的用于研究淀粉-水相互作用的低分辨率核磁共振方法非常适合更好地理解淀粉基食品对物理或化学加工的反应，因为低分辨率核磁共振测量快速，不需要对待测样品进行任何预处理。

 

[1] Mena Ritota, Raffaella Gianferri, Remo Bucci, Elvino Brosio, Proton NMR relaxation study of swelling and gelatinisation process in rice starch–water samples, Food Chemistry, Volume 110, Issue 1, 2008, Pages 14-22.

 

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