仪器分析核磁共振综述.doc

核磁共振综述 1. 摘要 在过去的50 年中核磁共振技术已经成为应用广泛的一种分析测量工具。由于具有无侵入、无破坏和测量信息丰富等诸多优点，核磁共振技术对食品科学、生命科学等领域的研究工作者极具吸引力。本文对核磁共振技术在食品科学、生命科学等领域的主要应用进行了归纳总结。由此不难看出，核磁共振技术已经渗透到了很多领域，显示出了良好的应用前景。 关键字：核磁共振；应用 1. Abstract In the past 50 years, NRM technology had become a kind of analyzing and measuring tool which is widely used. NRM has no invasion, no damage, rich measuring information and other advantages, so it appeals to researchers who work on food science, life science and other fields. In this article, main applies of NRM on food science，life science and other fields has been summarized. Thus, it is easy to see that NRM has been used in many fields, revealing its good application prospect. Key words: NRM; application 2. 前言 核磁矩不为零的原子核, 在强磁场(数千高斯至数十万高斯) 的作用下, 对稳定频率(数十兆赫至数百兆赫) 电磁波的吸收现象称为核磁共振。斯坦佛大学的布洛赫(Bloch ) 和哈佛大学的浦耳西尔(Purcell) 于1946年的首次实验, 奠定了核磁共振的实验基础。1953年, 核磁共振在有机化合物结构分析方面的进展, 促使核磁共振仪作为一种近代分析仪器, 受到人们的极大重视。与其他类型的分析仪器相比较, 核磁共振仪的最大优点在于能够进行物质空间构型的分析, 其次在于不破坏样品以及精密准确。与红外光谱、电子衍射, 质谱等配合, 往往能解决物质结构方面的疑难问题。[1] 目前, 核磁共振已成为鉴定化合物结构和研究化学动力学的极为重要的方法。因此, 在有机化学、生物化学、药物化学和化学工业、石油工业、橡胶工业、食品工业、医药工业等方面得到了广泛的应用。[2] 3．核磁共振基本原理 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[3]。 将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，称为进动。核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。进动具有能量，也具有一定的频率。原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质定根据量子力学原理，原子核磁矩的方向只能在磁量子数之间跳跃，而不能平滑地变化，这就形成了一系列的能级。当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。根据物理学原理，当外加射场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射场提供的能量，这样就形成了1个核磁共振信号[4]。 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[]。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。 4．核磁共振在各方面的应用 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, 如食品科学、分析化学、生命科学、材料检测、石油勘探和水资源探查等。 4.1 核磁共振在食品科学中的应用 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, 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。核磁共振技术在食品科学领域中的应用始于7 0 年代初期, 主要用于研究水在食品中的状态[5]，随着该技术的不断更新，在油脂、蛋白质结构、玻璃化相变、碳水化合物等方面的分析研究中也得到了越来越广泛的应