SFC培训教程专业知识讲座

用核磁共振法测定SFCBrukerMinispecGroupToinsertyourcompanylogoonthisslideFromtheInsertMenuSelect“Picture”LocateyourlogofileClickOKToresizethelogoClickanywhereinsidethelogo.Theboxesthatappearoutsidethelogoareknownas“resizehandles.”Usethesetoresizetheobject.Ifyouholddowntheshiftkeybeforeusingtheresizehandles,youwillmaintaintheproportionsoftheobjectyouwishtoresize.February2023.20231第1页用核磁共振法测定SFC早在十数年前，美国油脂化工协会（AOCS）就已经致力于研究如何用核磁共振办法来测定食用油中固体脂肪含量（SFC）。开展这项工作目标是为了规范北美和全世界油脂测定办法。测定固体脂肪含量有关国际标准包括：ISO8292IUPAC2.150AOCSCd16b-93AOCSCd16-81February20232第2页用核磁共振法测定SFC核磁共振法更主要作用是，能够将工作人员从单调且耗时传统化学办法中释放出来。布鲁克公司全力支持美国油脂化工协会及其开展工作。并于1993年正式公布了用低辨别核磁共振法测定SFC办法。(AOCSOfficialMethodCd16b-93).从那时开始，该办法始终不停被改善和简化。Cd16b-93Cd16-81OfficialMethodsFebruary20233第3页固体脂肪含量(SFC)与固体脂肪指数(SFI)SFC和SFI一般被以为是能够交换两种缩写，但事实上它们基于完全不一样测量办法。传统测定食用油中固体脂肪含量办法是用膨胀法测量它固体脂肪指数（SFI）。SFI是一种经验值，是将冷冻样品加热，产生膨胀而得到。在这个过程中此前结晶部分变成了液体。

由于脂肪分子在液态时，分子间束缚力比结晶态时小多，因此液态脂肪体积也较大。其膨胀程度与固体脂肪含量有关。February20234第4页固体脂肪含量(SFC)与固体脂肪指数(SFI)膨胀法不能随时且直接测量固体脂肪含量，并且测量成果误差较大。SFI测量办法依赖于操作者试验技能，因此精确度和重现性无法估计。膨胀计破漏，存在气泡等等都会影响SFI精确性。因此，油脂工业急迫想找到一种更加好替代办法。假如脂肪中具有乳化剂，则这些杂质也许干扰测定精确度。SFC值是通过测定脂肪中液态和固态含量NMR信号值之比得到。February20235第5页固体脂肪含量(SFC)与固体脂肪指数(SFI)SFC测量办法优势在于：更能真实反应样品中精确固体脂肪含量精确度和重现性更加好与操作者试验技巧无关SFC值基于信号测量迅速、无损许多公司和食品科学研究机构中同步保存着SFC和SFI两种概念。然而目前为止并没有标准公式能够将SFC值和SFI值交换，人们只能根据自己经验来推测。February20236第6页Minispec是台式低辨别核磁共振（NMR）分析仪，能够用来检测氢核和氟核信号。用minispec进行分析有着迅速、简单以及无损伤等特点。Minispec常被用于农业、食品、聚合物、化学、石油化工以及药品领域。目前minispec已经在全世界推广，Bruker也在全世界提供技术支持。Minispec介绍February20237第7页Minispec介绍Minispec主要部分是永磁体和脉冲发射单元。脉冲发射单元会发出很短时间高强射频（RF），射频将作用于放置在永磁体中样品，刺激其氢原子核发生变化。射频停顿后，氢核将迅速回到平衡状态，并且产生时间衰减信号被检测器接收。这些信号中包括着聚合物，油或水许多信息。February20238第8页何为核磁共振（NMR）氢原子是由单个质子组成它带有正电荷，并且保持自旋，因此产生了磁距（

）。

在样品中这些磁距方向是杂乱无序。

February20239第9页何为核磁共振（NMR）由自旋氢核形成磁距看上去就象一种个微小磁针。将样品放置在磁场中时，这些小磁针将沿着磁场方向有序排列。大部分会顺着磁场方向，而小部分则逆着磁场方向。这些磁距总和将产生一种新磁场，该磁距方向和外加磁场方向一致。February202310第10页何为核磁共振（NMR）由于外加磁场（由永磁体提供）大大强于样品所产生磁场，因此此时无法检测到样品磁场。因此我们必须加上另一种磁场，它方向和永磁体磁场方向垂直，这样才能将样品信号辨别开来。

February202311第11页何为核磁共振（NMR）

当撤掉该磁场后，样品产生毫秒级时间衰减信号。我们称之为自由驰豫时感应衰减信号（FID）对于固体物质而言，振动受到很强妨碍，因此它信号衰减很快。而液体环境相对束缚较小，信号也衰减较慢。FID信号形状能够用来辨别样品中固体和液态含量。February202312第12页核磁共振信号提供信息FID信号高度（或振幅）和样品中质子数量有关。最早开始衰减信号来自于样品中固态部分，它们将很快恢复平衡状态。衰减较慢信号来自液态部分，它们恢复速度较慢。February202313第13页固体脂肪含量测量用NMR法测量SFC是根据这样原理：两种状态质子有着各自不一样衰减率。1)固相质子磁距回复时间T2大约为几十个微秒2)液相质子磁距回复时间T2在毫秒范围Phasea)

表达是固体＋液体信号。Phaseb)表达纯液体信号February202314第14页用NMR法直接或间接测量SFC目前有两种测量食用油中SFCNMR办法：直接法和间接法。直接法同步测量固体和液体信号；间接法则只测量液体信号再将之与完全融化样品信号相比。直接法使用f

系数来计算固体脂肪所占百分比。由于当射频脉冲消失后，检测器大约有10

s左右延迟（我们称之为死时间）。我们前面提到，固态脂肪部分衰减很快，因此需要用f

系数来校正由于死时间存在而丢失信号。Brukerminispec中，该f

系数是用标准样品测量得到。该标准样品衰减过程非常类似于人造黄油。所有仪器都用一种标准样品来校准，因此能够确保虽然在不一样minispec上得到SFC值也有同样精确性。February202315第15页用NMR法直接或间接测量SFCf

系数取决于脂肪晶体构造和温度。不过，对于多种油脂而言，由于f

系数差异而带来成果误差不会超出2%，并且肯定不大于间接法误差。假如某种油脂驰豫信号和标准样品截然不一样，我们也能很容易重新取得它f

系数。直接法优势在于迅速、重现性好、样品准备工作量小。将熔化油脂倒入样品管4-5cm，预热10分钟左右就能够开始测量。间接法同样有着较好重现性以及精确性，不过这种办法速度较慢，并且不能有气泡存在。在加热之前必须先除去气泡，然后在两个温度下分别测量两次。February202316第16页SolidFatContentMeasurements固体脂肪含量测量公式为：

代表数据偏移(同样由NMR试验决定).信号振幅表达样品中被激活氢核数量。SAo

代表样品中所有氢核信号SA2

代表样品中液相氢核信号，此时固相信号已经衰减为零因此SAo-SA2

代表固相氢核信号由于探头死时间(9ms)缘故，不也许从零时开始测量，因此第一次测量点是在SA1SA1点振幅不大于SA0，这是由于：

尽管液相氢核信号在经历了死时间后变化较小，但仍会由于磁场不均匀性而存在一定程度衰减。 K系数（由NMR试验决定）被用于校正该信号损失(2) 固相氢核信号将会有很大衰减。 f-系数（由NMR试验决定）被用于校正该信号损失February202317第17页仪器校准UpdateSettings(在NMS系列中是NMRTest)包括两个过程:自动调谐仪器所有参数(例如：gain,pulselengths,magneticfield,anddetectionangles).确定SFC校准系数(F-系数,K-系数,和O-系数)NMRTest

只做上面第二过程UpdateSettings(或

NMRTest)在下列情况下应当运行：当仪器第一次安装时仪器搬迁后维修或维护后DailyCheck通不过时DailyCheck或NMRTest

应当每日执行一遍。February202318第18页标准样品校正标准样品应当妥善保管。用于建立标准曲线样品决定了此后测量精确性和精确度。因此标准样品应当尤其小心保管，以免破损。在将样品管放入仪器之前，将其表面擦拭洁净。标准样品应当垂直放置，避免阳光曝晒。假如标样中有气泡产生，应及时更换。根据ISO9000要求,Bruker提议顾客最佳在24个月后重新校准或者更换标准样品。February202319第19页应用软件Soft-EDMs

测量软件校准和测量；对某些设备和试验参数进行修改。ExpSpel–顾客编辑选项能够对仪器和试验任何参数进行修改；建立全新脉冲序列；控制外围设备；处理信号，建立新校准过程；建立自己成果输出界面。TestApplications–

所有仪器上都已安装没有标准曲线情况下可检查NMR信号；进行初步样品判定；对系统进行测试和评定。February202320第20页用sfc_lfc开始SFC测量预设测量参数扫描次数（Scans）=3或4次循环延时（RecycleDelay）=2或1.5接收增益（ReceiverGain）=通过Updatesettings或者NMRTEST来设定模拟信号带宽（AnalogBandwidth）=broad数字信号带宽（DigitalBandwidth）=20,000偏移赔偿（OffsetCompensation）=off探测模式（DetectionMode）=magnitude设定上述测量参数能够通过选择ConfigurationTable或者在NMS系列中点击Calibrate<F3><Sample>(F2)February202321第21页仪器和样品设置要得到高反复性成果必须注意:油脂是否均匀十分主要，必须确定在测量之前已经充足搅拌；气泡存在不会影响成果。测量精确度受样品测量时放置位置影响；假如样品位置太低，能够通过调整探头里基座来抬高；这项调整一般在出厂前完成，样品高度一般为3-5cm探头假如不及时清理，里面留下灰尘，玻璃或液态残余，都会影响测量成果。放入和取出样品时候都必须小心!!February202322第22页温度控制为了要到最精确，反复性最佳成果，温度是很关键原因。在SFC和SFI测量中，温度是造成误差最主要原因。因此，磁体和恒温浴温度必须稳定，偏差不能超出0.1ºC。为了减少将样品放入磁体中间温度损失，恒温浴最佳放在仪器旁边。我们一般给恒温浴装备有特制铝块，上面已经精确打好了直径为10mm孔。这样做好处是当把试管从恒温浴中取出时，能够不用擦去上面水渍。预热时必须严格遵守正确时间，由于脂肪中结晶会伴随加热时间延长而慢慢熔化，加热时间过长或过短都会造成固体脂肪含量变化。装样品时必须注意不能装太多，假如样品超出了铝块高度，超出样品受到室温影响，会使测量成果不精确。February202323第23页温度规范首先我们设定一种使油脂完全熔化温度（消除所有结晶体），然后逐渐冷却，将其稳定在测量温度。这些温度是根据ISO和IUPAC规范摄氏温度，或由SFI法华氏温度转换成摄氏温度。然后我们在不一样温度下开始测量变化SFC。Table1.未稳定化油脂温度控制阶梯：100ºC:熔化并稳定15分钟60ºC:最少5分钟0ºC:60+/-2分钟Table2.稳定化油脂测量温度控制阶梯：100ºC:熔化并稳定15分钟60ºC:最少5分钟0ºC:90+/-5分钟26ºC:40+/-5小时0ºC:90+/-5分钟February202324第24页最后控温时间和测量温度SFI摄氏温度:10.0ºCfor30minutes21.1ºCfor30minutes26.7ºC30minutes33.3ºC30minutes37.8ºC30minutes摄氏温度:10ºCfor30minutes20ºCfor30minutes25ºCfor30minutes35ºCfor30minutes40ºCfor30minutesFebruary202325第25页加温办法:

连续法和平行法处理样品时有两种不一样加温办法。假如样品量有限，则采取连续法，反之则采取较快平行法。采取连续法时，首先将加热熔化，再结晶样品放置在温度最低恒温浴中，样品在测量之前必须在每个恒温浴稳定30分钟，然后移入下一种恒温浴。

采取平行法时需要较多样品分派到不一样温度恒温浴中，30分钟后开始一种一种测量，这种办法能够节省大量时间。然而，不一样加温办法得到SFC成果也不一样，由于一种直接放置在40度恒温浴中样品和一种逐渐加温到40度样品有着不一样结晶过程。

February202326第26页加温办法:

连续法和平行法连续式SFC测量February202327第27页加温办法:

连续法和平行法平行法SFC测量February202328第28页仪器维修由于仪器内部有着及其敏感电子单元和高压电伏，因此只有受过专门培训技术人员才能启动仪器。假如电源启动后仪器不能启动：检查墙上110V电源插座以及minispec后部电源接口；保险丝在电源接口下方，将盖子挪开，用万用表检查保险丝是否断裂。为了维护minispec，应当定期进行清理。包括对排风扇和探头内部清理。February202329第29页探头位置探头在磁体中位置同样影响着成果：假如探头没有放置在磁体中心部位，FID将被扭曲；

minispec受到搬迁后也许引发探头移位，需要重新校准。February202330第30页电子部分