前言
本文件按照GB/T1.1-2020給出的規(guī)定起草。
本文件由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)提出。
本文件由中國畜產(chǎn)品加工研究會歸口。
本文件起草單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、蘇州紐邁分析儀器股份有限公司、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所、渤海大學(xué)、蘇州市職業(yè)大學(xué)、河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院。
本文件起草人：李春保、周光宏、楊培強、朱瑩瑩、湯曉艷、劉登勇、魏法山、徐幸蓮、韓敏義、 崔智勇、趙迪、粘穎群。
本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。
使用本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)征得發(fā)布單位同意。
1 范圍
本文件規(guī)定了基于低場核磁共振（LF-NMR，low-field nuclear magnetic resonance）技術(shù)對鮮豬肉水分含量快速測定方法的技術(shù)要求。 本文件規(guī)定的測試方法適用于鮮豬肉水分的快速檢測。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB 5009.3 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定
3 工作原理
將待測肉樣放入均勻靜態(tài)磁場中，采用特定的核磁脈沖序列對樣品中的水分進行激發(fā)，樣品吸收激發(fā)能量后產(chǎn)生核磁共振信號，該信號與樣品中的水分質(zhì)量成正比，通過水分質(zhì)量與接收信號幅值的線性關(guān)系曲線得到所測肉樣的水分含量。
4 術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件
4.1 低場核磁共振 Low-field nuclear magnetic resonance （LF-NMR）
采用永磁體產(chǎn)生靜態(tài)主磁場，場強在1.0T條件下，通過具有固定磁距的原子核（如1H質(zhì)子）的特定頻率的射頻脈沖激發(fā)所發(fā)生吸收射頻能量的現(xiàn)象，可作為鑒別不同物質(zhì)的物理屬性的一種方法。
4.2 橫向弛豫時間 Transverse relaxation time （T2）
靜磁場中自旋的原子核從激發(fā)狀態(tài)恢復(fù)到平衡狀態(tài)的過程稱為弛豫過程，弛豫過程所需的時間稱為弛豫時間，當(dāng)橫向磁化矢量遞減到最大值的37%時的時間稱為橫向弛豫時間(又稱為自旋-自旋弛豫時間)。
4.3 水分分布 Moisture distribution
肉樣中核磁共振橫向弛豫時間所代表的水分分布狀態(tài)，包括結(jié)合水、不易流動水和自由水。
4.4 結(jié)合水 Bound water
肉樣中與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合的水，主要依靠氫鍵與蛋白質(zhì)的極性基團相結(jié)合，其橫向馳豫時間小于不易流動水和自由水。
4.5 不易流動水 Immobilized water
肉樣中被細(xì)胞內(nèi)膠體顆粒或者大分子吸附或存在于大分子結(jié)構(gòu)空間、不能自由移動的水，其橫向馳豫時間介于結(jié)合水和自由水之間。
4.6 自由水 Free water
肉樣中存在于細(xì)胞內(nèi)外，靠毛細(xì)管力保持，可不受阻礙地自由移動的水，其橫向馳豫時間大于不易流動水和結(jié)合水。
5 測定步驟
5.1 待測肉樣的制備
5.1.1 材料和設(shè)備
待測肉樣應(yīng)為鮮豬肉，肉樣溫度不低于0℃，不高于37℃。
雙片刀（間距1.0cm）、陶瓷刀。
核磁管（內(nèi)徑25mm）。
5.1.2 儀器設(shè)備
天平（精度0.001g）
低場核磁共振儀：要求通用低場核磁共振分析儀，儀器樣品倉的口徑大于25mm，儀器內(nèi)環(huán)境溫度≤35℃。
5.1.3 制樣方法
剔除肉眼可見的皮、筋膜、脂肪，用刀修整肉塊邊沿，并找出肌纖維的自然走向，用雙片刀沿肌纖維的自然走向分切成多個1cm厚的小塊，再用陶瓷刀從1cm厚的肉塊中切成大小為1cm×1cm×2cm的肉柱，每個肉樣至少制備3個肉柱。在肉樣的切取過程中應(yīng)避免肉眼可見的結(jié)締組織、血管以及其他缺陷。
5.2 低場核磁共振檢測
5.2.1 校正參數(shù)及測定參數(shù)設(shè)置
選擇國內(nèi)外核磁共振測試領(lǐng)域已被普遍認(rèn)可的“自由感應(yīng)衰減-FID (Free Induction Decay) 序列”, 和“CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill）序列”,從“肉品水分核磁測試序列參數(shù)庫”中選取適當(dāng)?shù)膮?shù)作為校正參數(shù)及測定參數(shù), 這些參數(shù)包括：接收機帶寬、質(zhì)子共振頻率、開始采樣時間、等待時間采樣點數(shù)、模擬增益、數(shù)字增益、前置放大增益累加次數(shù)、數(shù)據(jù)半徑、回波時間、回波個數(shù)、等待時間。
例：
MesoMR23型低場核磁分析儀，配有25mm直徑線圈。
校正參數(shù)設(shè)置：選擇FID序列，接收機帶寬SW=100 kHz，質(zhì)子共振頻率SF=21MHz，開始采樣時間RFD=0.08 ms，等待時間TW=2000ms，模擬增益RG1=20db，數(shù)字增益DRG1=3，前置放大增益PRG=1，累加次數(shù)NS=2。
測定參數(shù)設(shè)置：選擇CPMG序列，接收機帶寬SW=100 kHz，質(zhì)子共振頻率SF=21MHz，開始采樣時間RFD=0.08ms，等待時間TW=4000～8000ms，模擬增益RG1=20db，采樣點數(shù)TD=1024，數(shù)字增益DRG1=3，前置放大增益PRG=2，累加次數(shù)NS=8，DR=1，TE=0.3ms，回波次數(shù)NECH=2000～5000。
5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品測定及標(biāo)準(zhǔn)曲線建立
將標(biāo)準(zhǔn)凍干肉樣放入專用試管中，并放入核磁儀器的樣品倉中進行基底數(shù)據(jù)采集；然后分別按照質(zhì)量比1%、5%、10%、30%、50%、70%的比例添加水分（每個組別不少于5個重復(fù)），封口后在室溫下靜置30分鐘，使肉樣充分吸水，再放入儀器樣倉中進行數(shù)據(jù)采集（附錄A），建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。
5.2.3 待測樣品測定
將處理好的待測樣品放入專用試管中，放入核磁儀器的樣品倉中進行數(shù)據(jù)采集，得到待測樣品水分的核磁信號。
5.3 數(shù)據(jù)處理和水分含量計算
5.3.1 數(shù)據(jù)處理 將測量的核磁信號按照X為采樣時間（ms）, Y為信號強度進行排列，得到樣品連續(xù)分布的弛豫衰減曲線（CPMG曲線）的T2弛豫反演圖譜，按照譜峰的橫向馳豫時間，可分為： ?
· T2b=1～10ms為結(jié)合水； ?
· T21=10～100ms為不易流動水； ?
· T22≥100ms為自由水。
根據(jù)水對應(yīng)的反演圖譜，分別計算出相應(yīng)的核磁信號，其中包括：A2b（結(jié)合水峰面積）、A21（不易流動水峰面積）和A22（自由水峰面積）。
5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合
按照5.2.1中參數(shù)設(shè)置進行標(biāo)準(zhǔn)樣品測試，實際添加水分質(zhì)量分別記為（M1、M2....Mn），記錄S1、S2....Sn分別為N個標(biāo)準(zhǔn)樣品中三種水分（結(jié)合水、不易流動水和自由水）的反演峰面積之和，建立水分質(zhì)量和核磁信號強度（峰面積之和）的線性模型如下：
Y=K*X+B （1）
其中X為水分質(zhì)量（g），K為擬合斜率，B為擬合截距；Y為樣品反演圖譜中的核磁信號強度（峰面積之和）。
5.3.3 結(jié)果計算
取待測肉樣，其質(zhì)量記錄為Mt，按照5.3.2中標(biāo)準(zhǔn)樣品相同的參數(shù)和流程進行測試，得到樣品T2弛豫信號強度（反演圖譜的面積之和），并記錄為St，則待測肉樣中的水分含量Ct計算如下：
（2） 其中：K為擬合斜率，B為擬合截距，Mt為待測肉樣的質(zhì)量（g），St為待測肉樣T2弛豫反演圖譜的面積之和，Ct為待測肉樣中的水分含量（%）。
肉樣水分質(zhì)量Ｘ(g)按下列公式計算：
?。?g)=(St+ B')/ K' （3）
式中：St為待測肉樣T2弛豫反演圖譜的面積之和，B'和K'為標(biāo)準(zhǔn)樣品通過低場核磁共振測定與干燥法測定后，獲得的結(jié)果經(jīng)擬合后得到的參數(shù)校正參考值。
5.3.4 數(shù)據(jù)修約
實驗結(jié)果按GB／T 8170規(guī)定修約至小數(shù)點后兩位。
附錄A
（規(guī)范性附錄）
標(biāo)樣制備和標(biāo)準(zhǔn)曲線制備
A.1 標(biāo)準(zhǔn)肉樣制備
A.1.1 取新鮮的豬半膜肌，剔除肉眼可見的皮、筋膜、脂肪，用刀修整肉塊邊沿，并找出肌纖維的自然走向，用雙片刀（間距1cm）沿肌纖維的自然走向分切成多個1cm厚的小塊，再用陶瓷刀從1cm厚的肉塊中切成大小為1cm×1cm×2cm的肉柱，每批次不少100個。在肉樣的切取過程中應(yīng)避免肉眼可見的結(jié)締組織、血管以及其他缺陷。稱取每個肉塊的質(zhì)量。
A.1.2 將制備好的肉柱在-18℃下凍結(jié)24小時，再轉(zhuǎn)入冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥時間不少于48小時，直至樣品質(zhì)量恒定。
A.1.3 將冷凍干燥后的標(biāo)準(zhǔn)樣品放在密閉干燥的容器中，置于常溫避光保存，保存時間不超過1年。
A.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線制備
A.2.1 取冷凍干燥的標(biāo)準(zhǔn)樣品（不少于5份），稱其質(zhì)量，記為m1、m2、m3、m4、m5、….、mn。 之后按照下列方法添加水分，獲得不同比例的水分含量。
水分含量標(biāo)準(zhǔn)肉樣質(zhì)量(g)水分添加量 X1(g)水分添加量 X2(g)水分添加量X3 (g)水分添加量X4 (g)水分添加量X5 (g)水分添加量X6 (g)
| 水分含量 | 標(biāo)準(zhǔn)肉樣質(zhì)量(g) | 水分添加量 X1(g) | 水分添加量 X2(g) | 水分添加量X3 (g) | 水分添加量X4 (g) | 水分添加量X5 (g) | 水分添加量X6 (g) |
| 0% | mn | 0 | |||||
| 1% | mn | X1=mn/99 | |||||
| 5% | mn | X2=mn/19 | |||||
| 10% | mn | X3=mn/9 | |||||
| 30% | mn | X4=3mn/7 | |||||
| 50% | mn | X5=mn | |||||
| 70% | mn | X6=7mn/3 |
A.2.2 水分添加方法，先將凍干樣品放入核磁共振專用試管中，之后用1mL移液器吸取上表中列出的需要添加的水分量，并在室溫下靜置半小時以上，使肉樣充分吸水，再放入儀器樣倉中進行數(shù)據(jù)采集。同一個樣品可依次多次添加水分，以獲得不同水分含量；水分添加量按由低到高順序進行。
A.2.3 選擇國內(nèi)外核磁共振測試領(lǐng)域已被普遍認(rèn)可的“自由感應(yīng)衰減-FID (Free Induction Decay) 序列”,和“CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill）序列”,從“肉品水分核磁測試序列參數(shù)庫”中選取適當(dāng)?shù)膮?shù)作為校正參數(shù)及測定參數(shù), 這些參數(shù)包括接收機帶寬、質(zhì)子共振頻率、開始采樣時間、等待時間、采樣點數(shù)、模擬增益、數(shù)字增益、前置放大增益累加次數(shù)、數(shù)據(jù)半徑、回波時間、回波個數(shù)、等待時間。
A.2.4 將測量結(jié)果按照橫坐標(biāo)為采樣時間（ms），縱坐標(biāo)為回波強度，得到樣品連續(xù)分布弛豫衰減曲線圖（CPMG曲線）。利用CPMG采樣曲線進行反演擬合得T2弛豫反演圖譜，按照反演圖譜所在峰的時間區(qū)間，t2b=1～10ms為結(jié)合水，t21=10～100ms為不易流動水，t22≥100ms為自由水，計算出A2b（結(jié)合水對應(yīng)的反演峰面積）、A21（不易流動水對應(yīng)的反演峰面積）和A22（自由水對應(yīng)的反演峰面積）。
將峰面積進行加和Sn=A2b+A21+A22。
A.2.5 以添加水分質(zhì)量X為自變量，以峰面積之和Y為因變量，得到回歸模型： Y=K*X+B
其中X為水分質(zhì)量（g），K為擬合斜率，B為擬合截距，Y為樣品反演圖譜中的峰面積之和。
本標(biāo)準(zhǔn)由中國畜產(chǎn)品加工研究會于2021年2月3日發(fā)布，2021年2月3日實施。
