使用NMR在食品工业中标记

在这篇文章中，AZoM与Quadram研究所核心科学资源团队负责人凯特·凯姆斯利（Kate Kemsley）讨论了他们的研究亚博老虎机网登录，以及他们如何在食品工业中使用核磁共振进行标记。

您能否告诉我们牛津工具和Quadram Instituts如何合作？

Quadram Institute一段时间以高分辨率，高场NMR（核磁共振）技术合作。2012年，该研究所对Benchtop技术感兴趣。这项工作仍然是在进行的，并且由于英国技术战略委员会的支持，开始了合作牛津仪器这也仍在进行中。

为什么Quadram在植物油组合物周围的工作是必不可少的？

在使用植物油时，我们的主要目标是确定是否能够提供标签所需的信息。

为此目的而存在标准参考方法，例如GC-FID（气相色谱 - 火焰离子化探测器），但我们的目的是开发一种更快速的方法，可提供最小的消耗成本，无需样品准备要求。

我们直接从瓶中获取干净的油，将它们放入核磁共振管中进行分析。这种方法意味着我们的测试从开始到结束，每个样本只需要5分钟。

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台式核磁共振能告诉我们关于植物油的什么?

我们使用台式核磁共振仪分析植物油分子的不同部分。检查分子烯烃和双烯丙基区域的核磁共振信号可以提供有关油的不饱和度的宝贵信息。

来自甘油酯区域的信号有助于测量的量化，因为这些信号在样品之间通常是恒定的。一旦获得了油的脂肪酸分布，就可以将其用于广泛的应用。

您能否告诉我们您在开发筛选方法方面的工作，以确定Argan油的真实性？

开发一种筛选方法需要供应来源有保证的摩洛哥坚果油。石油是通过我们在联合国粮食及农业组织的现有联系提供的;一个对农业食品认证的可负担得起的筛选方法特别感兴趣的组织。

收集的样本包括数百种真正的摩洛哥坚果油，以及一些潜在的掺杂物。

我们的团队在加工之前从所有的所有油中获得质子NMR光谱。由于摩根油是天然产物，因此在光谱之间预期了一定程度的变化，但是我们发现我们的结果与各种脂肪酸比例的文献值一致。

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我们必须排除一些在储存时已经氧化的样品。一旦这些数据被删除，我们对剩余的数据进行统计处理，以便在组周围放置一个置信区域。我们预计在这个地区可以找到95%的正宗摩洛哥坚果油。

置信区允许我们一种直接检测与其他油混合物的直接手段，下降到大约20％的浓度 - 用于快速筛选工具的有用百分比。

然而，如果污染油的脂肪酸分布与摩洛哥坚果油的脂肪酸分布高度相似，这种方法就不够灵敏。

为了解决这个问题，我们使用了来自整个频谱的信息，而不仅仅是来自少量的峰积分。我们使用单类建模来解决这个问题，也称为离群值或异常检测。同样，我们定义了一个边界来拒绝或接受类中的项目，但是这种方法使用了整个范围，边界在数学上更加复杂。

你也和咖啡一起工作。为什么咖啡是食品工业中另一个需要认证的关键产品？

咖啡供应链非常长。只有在热带国家才能种植咖啡，但咖啡的加工和消费遍及全球。珍贵的阿拉比卡咖啡极易受到欺诈，因为一旦咖啡豆经过烘焙和研磨，几乎不可能通过目视检查发现差异。在这些情况下，分析测试是必不可少的，我们的目标是看看台式核磁共振仪是否能为这个问题提供解决方案。

当从研磨烘焙咖啡中获得亲脂性相的质子NMR光谱时，该光谱将包括来自初级代谢物、次要化合物和烘焙过程产生的分解产物的许多信号。在60兆赫时，可以看到大量这些峰重叠，这意味着只能挑出更突出的化合物。

然而，相比之下，咖啡因具有许多清晰、容易识别的信号。最关键的是，可以发现一个小的孤立峰，它来自一个名为16-O-methylcafestol (16-OMC)的化合物。这一点特别有趣，因为这种化合物似乎存在于罗布斯塔咖啡的提取物中，而不是阿拉比卡咖啡。

这一发现可能导致快速，简单，实惠的真实性测试。

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你能告诉我们使用Benchtop NMR来识别精神活性药物吗？

这个项目大约开始于两年前。他们找到我们，要求我们开发一种台式核磁共振测试，它可以帮助快速识别新型精神活性药物，通常被称为合法的兴奋剂或设计药物。

这项工作已经扩展到探索小分子药物以及其他受控物质。该项目是与曼彻斯特大都会大学合作开展的，因为曼彻斯特大都会大学拥有极少数英国许可证之一，允许其合成和储存这些物质。

我在这个项目中的角色集中在自动化数据分析上。这里的挑战，特别是在处理缉获的药物样品时，可能与活性成分的未知浓度、不受控制储存的样品降解以及与一系列其他物质混合的样品有关。

值得庆幸的是，现在存在高度准确的例程，促进识别全部未知的样品。该样品可以由单个化合物或混合物包含与其他活性物质或赋形剂组成。

该方法利用模式匹配和参考复合数据库。该方法以识别多个最近邻为中心，在需要时采用额外的操作来处理混合物。目前该方法正在申请专利。

该过程获取未知样本的光谱，并对其进行预处理，只提取感兴趣的特定区域。例如，如果需要的话，我们可以排除溶剂中的峰。

该过程的下一个阶段涉及将样品光谱与已知化合物数据库进行比较。该数据库包括药品和受控物质，以及各种赋形剂。检查了几百个参考光谱，按照相似性顺序排列最接近的匹配。

如果未发现紧密匹配，则表明样品为混合物。在这种情况下，将使用最接近的单一化合物匹配物的组合，通过光谱相加合成进一步的混合光谱集合。在该过程的最后一步，将样品光谱与这些混合物进行比较，以确定最佳匹配。

我们的工作最近发表在一篇开放获取论文中。在研究期间，我们总共检查了400多个查获的样本。这项研究使我们能够确认台式核磁共振在模式识别中的应用有可能成为快速筛选缉获街头毒品的高效工具。特别是在这项研究中，我们能够在99%的检测样本中准确识别受控物质。

关于凯特·肯姆斯利教授

凯特·凯姆斯利教授是英国诺里奇Quadram研究所核心科学资源团队的负责人。她的团队帮助提供了亚博老虎机网登录支持研究所工作的大量技术平台，如核磁共振、显微镜、质谱和流式细胞术。