Способ количественного анализа твердой фазы в жире из ямр- измерений

 

а ° . ьзтли й

Го о;.ю=-.на%

1С У :„т, О-т.ки.- ЧЕСКфЕС о и и с д:и. е

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

Сани Советских

Сациалистических

Республик

<1>649995

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнителыное,к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.10.76 (21) 2413056/18-25 с присоединением заяаки №вЂ” (23) IIðиоритет— (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (45) Дата опубликования описания 25.04.79 (5i) 4L Кa 6 01 N 27/78

Государственный комитет ио делан иэобретеннй и открытий (53) УДК 539.193.538. .69.083.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Ф. Бабкин, В, М. Чернышев, А. К. Аввакумов, В. А. Матвеев, Ф. А. Вышемирский и А. Н. Язов (71) Заявитель Северо-Западный заочный политехнический институт (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА

ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В ЖИРЕ ИЗ ЯМР-ИЗМЕРЕНИЙ приемно-усилительного тракта), а также время релаксации в твердой фазе.

fS

А = у,100 и.,;, А = 1 " .,- 100ою, (2}

А,(t,Ñ)i

Изобретение относится к области физических методов исследования вещества на основе ЯМР и может применяться в пищевой, фармацевтической промышленности, в химии, биологии, медицине и других областях естественных наук, где необходимо осуществлять быстрый и точный количественный контроль твердых частиц в жирах (твердой фазы жира) илп аналогичных двухфазных систем одноименных спинов.

Известен способ, основанный на непосредственном анализе спада намагниченного после 90-градусного импульса (1).

Сигнал спада ядерной индукции стробируется в двух точках 11 и t, путем изменения задержки строб импульса от т1 до тр.

Процентное содержание А твердой фазы находится из уравнения: где S — составляющая сигнала ЯМР от твердой фазы (малоподвижные ядра);

1 — величина сигнала ЯМР от жидкой (подвижной) фазы вещества.

f — исправочный коэффициент, учитывающий как аппаратурные факторы (время парализации

Неопределенность в выборе поправочного коэффициента f не позволяет широко использовать этот метод па практике.

Известен способ количественного анализа твердой фазы в жире пз ЯМР-измерений. основанный на регистрации сигнала ядерной намагниченности термостабплпзированпых образцов жира одинакового веса (2).

Стробирования сигнала спада намагниченности после 90 импульса производится и

15 диапазоне задержек строб импульса от t до

4. Для его осуществления необходимо использовать три образца, в двух из которы.; содержатся известные компоненты (жидка>: и твердая фазы), а третий образец — с не2р известным составом твердой фазы. Процентное содержание А твердой фазы определяют по формуле где

А, (t С) — значение ЯМР сигнала и смеси (жидкая и твердая

30 фаза);

649995

А — A.ж„,ф(г)А „,(т1) — Аоеф(1)А „,(02) 100 о, AT,ф()Ажф(г) — А»()Aх.е,ф() еПо предлагаемому способу производят измерение эхо-сигнала в последовательности 90 — 180-градусных импульсов. Уравнение спада эхо-сигнала для двухфазной спин-системы, применительно к твердо-жидкой фазе

>кира будет иметь вид

2т 2 — — К,,,—." +

Тот ф

2 2

Т З тф) гжф

А() =ао, ехр

+ а,. ехр где: а„— величина сигнала ЯМР от твердой фазы жира; аог — сигнал ЯМР от жидкой фазы образца;

Т.„ф — время спин-спиновой релаксации в твердой фазе;

Т ф — время спин-спиновой релаксации в жидкой фазе; т — задержка между импульсами;

К,ф, 11ж,p — днффуЗИОН НЫЕ ХараКтЕрнстики в твердой и жидкой фазах.

А,(f;C) — сигнал ЯМР от жидкого жира при температуре расплавления.

Третий образец служит для предварительного определения граничной точки т,р (где сигнал от твердой компоненты равен нулю).

Недостатком рассмотренного косвенного метода измерения является заниженные показания А, получаемые при замерах, так как уравнение (2) не учитывает релаксационные процессы в спин-системе (T» тг).

Цель предлагаемого изобретения — устранение недостатков известного метода и повышение точности измерений.

Для этого измеряют амплитуды эхо-сигнала в двухимпульсной последовательности

90 — 180-градусных импульсов при двух последовательных задержках между импульсами т1 и тг, при которых определяют:

А ххф(т,) — амплитуду эхо-сигнала полностью расплавленного образца и при задержке между импульсами т1, Ажф (тг) — амплитуду эхо-сигнала при температуре расплавления жира и при задержке между импульсами тг, А,ф(т1) — амплитуду эхо-сигнала при температуре затвердевания жира и задержке между импульсами т1, Атф (тг) — амплитуду эхо-сигнала при температуре затвердевания жира и задержке между импульсами тг, А „(т1) — амплитуду эхо-сигнала при заданной температуре и задержке т, А,„(тг) — амплитуду эхо-сигнала при заданной температуре и задержке и определяют процентное содержание А твердой фазы из уравнения

Если измерить эталонные образцы, содержащие только твердую или жидкую фазу, то сигналы в них будут определяться уравнениями

< А;ф() = А01,ф ехр (тф);

А y () = Аогххф ехр (жф). (4) Из последн их уравнений определяем релаксационные характеристики в фазах

J ехр1тф1= — (5) 15

l ехр(жф)—

Ао

Подставляя уравнение (5) в уравнение (3), получаем для двух последовательных задержек уравнения

А тф(т1)

А,„,(,) = а„

О1

А „ ф (-.,) Ог л 1

"тог

25 (6) А„ф (г) А

А тф(2)

А,(-г) =

О1

А = ".1000 0=

А, еф (тг) A„, А„ (т1) А,ф ("1) л ф (+1) см ("г) (z2) — А,ф (г) А., „.ф (01) (7) 45 В соответствии с формулой (7) предлагаемый способ сводится к следующему. Три образца с исследуемым жиром (одинакового веса) термостабилизируют при трех температурах:

50 а) исследуемой температуре, при которой определяется содержание твердых частиц; б) температуре полного затвердевания жира (например — 10 С); в) температуре полного расплавления жира (+50 —;+60) С.

55 Затем измеряют в любой последовательности амплитуду эхо-сигнала для этих образцов при двух временных задержках между 90 — 180-градусными импульсами т1 и тг в диапазоне т ñ х„р, где т„р — задерж50 .ка, при которой сигнал от твердой фазы равен нулю.

При этом получают параметры:

А,;,ф — амплитуда эхо-сигнала в образце расплавленного жира, при задержке между импульсами т1, 30 где

А „, (т1) — сигнал ЯМР при соответствующей задержке от ядер в жидкой и твердой фазе.

Решая систему (6) относительно ap1/А01, 35 получаем расчетное уравнение для определения твердой фазы в смеси

649995.т- 4 t <)

Составитель В. Мещеряков

Редактор Б. Павлов Техред А. Камышникова Корректор И. Симкина

Заказ 47/174 Изд. ¹ 173 Тираж 1089 Подписное

lilO Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Л;,,1, (тг) — сигнал ЯМР при задержке т2 в расплавленном образце;

А;<1> (т ), А,,1, (т ) — аналогичные сигналы ЯМР в полностью затвердевшем жире;

А ги (т ), А„„(т2) — амплитуды эхо-сигналов

ЯМР в образцах, содержащих неизвестное количество твердой фазы при заданной температуре, при соответствующих задержках между импульсами.

Вместо измерения образцов при температурах (+50 —:+60) С и — 10 С можно взять образцы с заведомо известным составом (эталонные), содержащие соответственно 100%-ную жидкую и 100%-ную твердую фазы. По уравнению (7) по измеренным параметрам рассчитывают процентное содержание твердой фазы в исследуемом образце.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором представлены временные расположения и моменты стробирования эхо-сигналов.

Предлагаемый способ количественного анализа может быть реализован на любом импульсном ЯМР-релаксометре без предьявления специальных требований к переходным характеристикам прибора.

Положительным эффектом изобретения является более высокая точность измерения твердой фазы, так как устраняются факторы, вносящие погрешности в прямом и косвенных методах. При выводе расчетного уравнения (7) были учтены вклады в амплитуду сигнала от релаксационных свойств ядер (Ть Т2) в жидкой и твердой фазе.

Вместе с тем, так как в этом методе сигнал

ЯМР измеряется не по амплитуде прецессии, а по амплитуде эхо, то требования к измерительной аппаратуре резко снижаются.

Время эксперимента остается без изменения. Вследствие простого расчетного уравнения предлагаемый метод можно использовать как в лабораторных измерениях, так и в промышленности.

Формула изобретения

Способ количественного анализа твердой фазы в жире ЯМР-измерений, основанный на регистрации сигнала ядерной намагниченности термостабилизированных образцов жира одинакового веса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют амплитуды эхо-сигнала в двухимпульсной последовательности 90—

180-градусных импульсов прн двух .последовательных задержках между импульсами т, и тз, при которых определяют амплитуду эхо-сигнала полностью расплавленного образца А,ф (т ) при задержке между импульсами Ti, амплитуду. эхо-сигнала при те vIпературе расплавления жира А „.ф (тз) н задержке между импульсами тз, амплитуду эхо-сигнала при температуре затвердевання жира А,ф (т ) и задержке между импульсами т, .амплитуду эхо-сигнала при температуре затвердевания жира А„1, (тз) и задержке между импульсами т2, амплитуду эхосигнала при заданной температуре А,„(т ) и задержке т, .амплитуду эхо-сигнала при заданной температуре А„,(-.з) и задержке тз, и определяют процентное содержание Л твердой фазы из уравнения

А, ф(-з)АС>,(т,) — А >кф(-.,)Л „,(z.,)

А >ф("1)А>кф(з) -Атф("з>)А>кф(">)

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе:

1. Putte К. V., Enden J. V. JAOCS, v. 51, 40 1974, с. 316.

2. Putte К. V., Vermaas T., Enden J. V

JAOCS, у. 52, 1975, с. 179.