Využití nukleární magnetické rezonance v pokročilé analýze zemědělských produktů

Blanka Sládková

Bachelor's thesis

NMR in advanced analysis of agricultural products

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá nukleární magnetickou rezonancí (NMR) a jejím využitím v analýze zemědělských produktů. Jev nukleární magnetické rezonance byl poprvé pozorován v roce 1945 ve Spojených státech amerických. Od té doby se využití NMR rozšířilo do různých vědních oborů např. medicíny, biochemie, farmacie a potravinářství.V potravinářství se však trvale rozšířilo až v 80. letech. NMR využívá k detekci magnetické vlastnosti některých atomových jader. Tradičně se používá pro určení chemické struktury čistých látek. V současnosti je stále více využívána za účelem charakterizace složek potravy i hotových produktů. Výhodou metody je relativně jednoduchá příprava vzorků, která se odvíjí dle skupenství zkoumané látky. Minimální příprava vzorku je potřebná u látek v kapalném skupenství. Díky objevu HR-MAS NMR, která využívá při svém měření tzv. magického úhlu, je možné, za minimální přípravy vzorku měřit také heterogenní směsi a látky v polotuhém stavu.Nejvíce vědeckých článků je zaměřeno na jednotlivé skupiny zemědělských produktů: polní plodiny, ovoce a zeleninu, mléko a mléčné výrobky, maso a masné výrobky a také koření a léčivé rostliny. NMR umožňuje stanovit metabolický profil produktů, určit jejich geografický původ, odlišit jednotlivé odrůdy, zhodnotit vliv vnějších podmínek při pěstování plodin či prokázat jejich případné falšování. Značný přínos má také při studiu struktury biologicky aktivních látek, jejich identifikaci a kvantifikaci. Společný přístup k vývoji metod a databází je nezbytný pro další pokroky ve využití NMR v potravinářství.

Abstract:

The main purpose of this Bachelor´s thesis is nuclear magnetic resonance (NMR) and its application in analysis of agricultural products. The first success in observing the phenomenon of NMR is traced back to 1945 in the USA. Since that time, the application of NMR spread into several fields of science such as medicine, biochemistry, pharmacology, food science etc.Consistent and widespread application of NMR in food science started in the 1980´s. The magnetic properties of several atomic nuclei are used for NMR detection. NMR is traditionally used for structure determination of pure chemical substances. Today NMR is being increasingly used in the field of food composition analysis. The advantage of this method remains in relatively simple preparation of samples which is based on the state of matrices. Minimal sample preparation is required for samples in liquid phase. It is possible to measure heterogenous mixtures and semi-solid samples with minimum preparation time thanks to the discovery of HR-MAS NMR (high-resolution magic angle spinning NMR).The most of scientific articles is focused on different groups of agricultural products: e.g. field crops, fruit and vegetables, milk and dairy products, meat and meat products, spices and medicinal plants. NMR can define metabolic profiles of products, determine its geographical origin, differentiate various cultivars, evaluate the effect of environmental factors as well as the influence of growing conditions or can show its potential falsification. NMR also contributes to the structure elucidation and quantification of biologically active compounds. For further progress of NMR use in food science, the coordinated approach of method and databases is needed.

Keywords

nukleární magnetická rezonance, strukturní analýza, kvalita zemědělských produktů, kvalita potravin, foodomika, metabolomika, autenticita, falzifikace

Keywords

nuclear magnetic resonance, structural analysis, quality of agricultural products, food quality, foodomics, metabolomics, authenticity, falsification

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Pavel Klouček, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Nutrition and Foodstuffs