基于1H NMR弛豫技术的糖蜜分子特性解析及其在品质与真实性鉴别中的应用研究

为解决糖蜜品质与真实性鉴别难题，研究人员开展基于1H NMR弛豫（18.56 MHz）的分子特性研究，发现糖蜜的弛豫速率与白利度呈线性关系，且甜菜糖蜜与甘蔗糖蜜具有不同的双指数弛豫特征。该研究为食品分子动力学分析提供了新方法，对糖蜜质量控制和防伪认证具有重要意义。

　　

糖蜜作为一种重要的液态饲料原料和食品添加剂，其化学组成受产地、加工工艺和储存条件影响显著，传统检测方法难以从分子动力学层面揭示其特性差异。近年来，核磁共振（NMR）弛豫技术因其能探测分子运动与排列的独特优势，在食品科学领域备受关注。特别是在时间域核磁共振（TD-NMR）中，通过分析¹H弛豫行为，可解析复杂食品体系中不同分子组分的动态特性。

本研究以甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜为对象，通过系统开展¹H自旋-晶格弛豫（T₁）和自旋-自旋弛豫（T₂）实验，旨在揭示糖蜜的分子运动特征，并评估TD-NMR在糖蜜类型鉴别与质量评价中的应用潜力。

研究采用TD-NMR技术（共振频率18.56 MHz，温度30°C）对来自智利的甜菜糖蜜（A-BEET、B-BEET、C-BEET）及其混合物，以及多国来源的甘蔗糖蜜（如A-CANE至L-CANE）进行弛豫测量。自旋-晶格弛豫实验采用饱和恢复脉冲序列，自旋-自旋弛豫采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列。所有样本的白利度（Brix）通过折射仪测定，混合物在实验前均匀化处理。

甜菜糖蜜的弛豫特性

自旋-晶格弛豫均为单指数过程，弛豫速率R₁与白利度呈线性正相关（R₁从28.81 s^-1增至62.72 s^-1）。自旋-自旋弛豫中，高白利度样本（C-BEET）及混合物B-C-BEET呈现双指数特性，弛豫速率比R_2,fast/R_2,slow≈2，振幅比A_fast/A_slow=0.5，表明白利度升高导致分子运动减缓。混合物A-C-BEET与B-C-BEET偏离线性趋势，表明组分相互作用影响弛豫行为。

甘蔗糖蜜的弛豫特性

自旋-晶格弛豫均为单指数，但弛豫速率与白利度的关系更复杂。样本A-CANE、B-CANE、C-CANE和L-CANE构成线性趋势，而其他样本（如I-CANE）显著偏离。自旋-自旋弛豫中，部分样本（如E-CANE至J-CANE）呈双指数衰减，弛豫速率比R_2,fast/R_2,slow高达2.8–5.3，振幅比A_fast/A_slow为0.21–0.67，表明甘蔗糖蜜中存在固态与液态分相结构。

讨论与结论

研究表明，糖蜜的弛豫行为受白利度、组分相互作用及潜在顺磁性杂质共同影响。甜菜糖蜜的双指数弛豫源于不同水分池的动态差异，而甘蔗糖蜜则可能反映固液两相特性。尽管弛豫速率无法直接区分糖蜜类型与产地，但弛豫特征（如双指数性、R₂/R₁比率）可作为品质标记。该工作为糖蜜真实性鉴别提供了分子层面的新视角，并验证了TD-NMR在复杂食品体系分析中的方法论价值。未来研究需结合粘度测量与成分分析，以进一步厘清弛豫机制与组成的关系。

论文发表于《Food Biophysics》，为食品物性研究提供了重要技术参考。