核磁共振-NMR 變數核磁共振儀(NMR)分析食用油、調味粉

核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）是基於原子尺度的量子磁物理性質。具有奇數質子或中子的核子，具有內在的性質：核自旋，自旋角動量，核自旋產生磁矩。 NMR測試方法，是將樣品置於外加強大的磁場下，常採用低溫超導磁鐵當作外加磁場。大多數核旋會處於低能態，在外加磁場下重新排列，核自旋由低能態轉向高能態，再回到平衡態便會釋放出射頻，這就是NMR訊號。利用這樣的過程，我們可以進行分子科學的研究，如分子結構，動態等。

最近這幾年NMR被廣泛應用於多種混合物分析，使用核磁共振儀NMR有一個很大的優點就是直接分析完整的樣品，這是因為NMR可直接分析參有多種化合物的樣品，無須經過繁瑣的前處理與層析步驟，所以用核磁共振NMR是很有效率的。

此篇文章中，我們將核磁共振NMR的光譜圖搭配多變數分析方式(PCA)，對混合物的成份統計分析歸類，建立起混合物的圖形識別圖(指紋圖譜)，利用核磁共振與多變數分析是一項很重要的分析方式，這樣的分析方式之前只有醫藥、藥理學領域在使用，最近已逐漸應用在其他領域，如最近的食用油也可用此方式來控管油品是否被違法添加！ 
範例一：食用油成份解析 
用NMR進行橄欖油、菜仔油、芝麻油、米油、紫蘇油、亞麻子油的氫譜(1H-NMR)與碳譜(13C-NMR)實驗，依氫譜結果統計分析歸類，可將樣品分為六大類(圖二)；同樣的，也將碳譜進行PCA分析歸類(圖三)。圖二中的六大類又可歸為三大族群，族群A是屬於含油酸比較高的族群:橄欖油中油酸占70~80%、菜籽油的油酸含量占60~70%；B族群的主要成份為含亞油酸占40%、油酸40%，米油與芝麻油乃屬此族群。C族群含豐富的亞麻酸:亞麻酸含量約占60%，亞麻油與紫蘇油就是屬於含豐富亞麻酸的油品。
 

▲ 圖二 食用油氫譜分析	▲ 圖三 食用油碳譜分析

範例二：市售湯品成份解析
分析市售多種湯品成份：魚乾粉x1、日式清湯粉x4、香味調味料x5、法式清湯粉x2、鮮味調味粉x1，希望透過分析胺基酸成份，判斷湯品成分為純天然或是含有人工添加物，依據分析氫譜的資料結果，用PCA統計方式將這幾種湯品分析歸納(圖四)，可看出幾款不同日式清湯粉的成分很相似，相同情形也可在香味調味料與法式清湯粉看到；再針對這幾種湯品是否含有人工添加物分析判斷，魚乾粉與日式清湯粉可歸為同一類，屬於無人工添加類；香味調味料、法式清湯粉、鮮味調味粉都有人工添加物，可歸為同一類。透過此一多變數核磁共振方法，可透過建立湯品物種的指紋圖譜，瞭解其成分是否有外來添加物。
根據上述兩個範例可知，核磁共振分析再結合統計學分析歸類，針對食品成份建立指紋圖譜，作為食品成分的資料庫，之後透過比對資料庫即可容易判斷食品是否有違法添加，為未來食品成份鑒識的一大利器。