Приложение А (справочное). Теория прямого и косвенного методов

Приложение А
(справочное)

Теория прямого и косвенного методов

А.1 Для измерения содержания твердого жира используется короткочастотный радиоимпульс, направленный относительно магнитного поля под углом 90°, т.е., перпендикулярно. Магнитное поле создается постоянным магнитом. Благодаря спин-спиновой релаксации спад магнитной индукции происходит, как показано на рисунке А.1.

"Рисунок А.1 - Спад магнитной индукции для образца жира после однократного 90° радиоимпульса"

Спад сигнала протонов твердой фазы происходит быстро (десятки микросекунд), в то время как спад сигнала протонов жидкой фазы - значительно медленнее (от десятков до сотен миллисекунд). На практике в существующих приборах спад сигнала жидкой фазы происходит за несколько миллисекунд. С помощью современных электронных устройств можно измерить как суммарный сигнал протонов твердой и жидкой фаз, так и сигнал протонов только жидкой фазы и таким образом рассчитать содержание твердого жира. Однако, как показано на рисунке А.1, у прибора после импульса существует "мертвое" время, когда никакие измерения нельзя осуществить. Таким образом, невозможно измерить суммарный сигнал , а можно только через 11 мкс. ЯМР-релаксометр Minispec фирмы Bruker регистрирует два сигнала и при 11 и 70 мкс, соответствующих и , как показано на рисунке А.1. Уровень сигнала, соответствующий твердотельной части спада при 11 мкс .

А.2 Прямой метод

Для экстраполяции при 11 мкс к в нулевой момент времени исходят из того, что , где f - фактор коррекции, определенный эмпирически.

Далее, так как , получаем .

Исходя из или , получаем формулу (1).

Прямой метод позволяет получить только приблизительное значение содержания твердого жира по следующим причинам:

- линейная экстраполяция, в основном, не выполняется для нелинейного спада кривой;

- значение f зависит от подвижности молекул, т.е. температуры, способа упаковки протонов, т.е. полиморфизма жира и размера кристаллов; для типичного ЯМР-анализатора, для -полиморфных жиров, f обычно составляет 1,10 - 1,30, для -полиморфных - 1,40 - 1,50 и для -полиморфных - 1,60 - 2,00;

- значение f изменяется в зависимости от температуры по мере того, как увеличивается содержание жидкой фазы.

Тем не менее, прямой метод часто предпочитают использовать на практике из-за хорошей воспроизводимости и относительной простоты калибровки. Так как многие жиры главным образом кристаллизуются в -полиморфной форме, значение f 1,40 - 1,45 обычно используется для всех температур и при калибровке с помощью стандартов "полимер-в-масле".

А.3 Косвенный метод

Если известно, что жир не находится в -полиморфной форме, например, масло какао () или салатрим* () или, если неизвестно, в какой полиморфной форме находится жир, прямой метод может привести к существенным ошибкам. Чтобы избежать этого и чтобы исключить неточность, связанную с использованием фактора f, измеряют сигнал только жидкой фазы косвенным методом. Содержание твердого жира при температуре измерения T рассчитывают по формуле

.

(А.1)

Измерение сигнала полностью расплавленного жира требует поправки на температурное расширение анализируемого жира при температуре T. В качестве образца сравнения используют триолеин, остающийся жидким при любой температуре измерения. Исходя из формулы (1), содержание твердого жира , %, рассчитывают по формуле

,

(A.2)

где - сигнал магнитной индукции триолеина при 60°С;

- сигнал магнитной индукции триолеина при температуре T;

- сигнал магнитной индукции образца при 60°С;

- сигнал магнитной индукции образца при температуре Т.

Для целей данного метода делается допущение, что плотность протонов триолеина и образца одинакова. Вследствие этого допущения возникает небольшая погрешность, которой на практике можно пренебречь. Косвенный метод дает по сути точные результаты измерения содержания твердого жира. Даже в том случае, если выбирается прямой метод, необходимо использовать косвенный метод для определения фактора f для -полиморфных жиров.

_____________________________

* Салатрим - коротко- и длинноцепочечные молекулы триацилглицеридов.