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按一下以編輯母片標題樣式,*,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,脈衝式低解析度核磁共振儀對水果糖度量測之應用,國立台灣大學生物產業機電工程學系,郭彥甫 林達德,目 錄,一. 前言,二. 實驗材料與方法,三. 結果與討論,四. 結論,一、前 言,果汁口感為水果分級之重要指標,水果果汁中可溶固形物 (,Soluble Solids Content, SSC),的主要成分為糖、酸、礦物質、果膠、蛋白質等。對大部分的水果而言，最主要的成份為糖。,食物,名稱,熱量,Kcal,水分,g,粗,蛋白,g,粗,脂肪,g,醣類,g,粗,纖維,g,膳食,纖維,g,柳橙,43,88,0.8,0.2,10.6,0.5,2.3,葡萄,57,84,0.7,0.2,14.7,0.3,0.6,資料來源：行政院衛生署台灣地區,食品營養成份資料庫,每百克柳橙、葡萄中主要成份含量,柳橙、葡萄中果糖、蔗糖、葡萄糖含量,食物,名稱,全糖量,g,果糖,g,蔗糖,g,葡萄糖,g,柳丁,12.14,3.70,4.66,3.42,葡萄,15.15,7.86,0,7.29,資料來源：台大農化系 劉慧瑛老師,果汁中,可溶固形物,的量越多表示,糖,的含量越多,果汁中,可溶固形物,越多則果汁中水分子的擴散速率越低，即其,自我擴散系數,(,Self-Diffusion Coefficient,D,w,),越小,利用量測果汁的,自我擴散係數,預測果汁中,糖,的含量,二、實 驗 材 料,1.,糖類水溶液,：,果糖、蔗糖、葡萄糖,以化學藥品取適當重量百分濃度配成,2.,市售果汁,：,葡萄汁、柳橙汁,先經過離心(2000,rpm, 10min),與過濾(1號濾紙,10,m,)利用冷凍將果汁濃縮，再加入蒸餾水取,適當濃度間隔配成,3.,新鮮水果,：,葡萄、柳橙,以單粒為單位，經離心過濾步驟而得,實 驗 方 法,實驗儀器,脈衝式核磁共振儀,(,Pulsed NMR),20,MHz, 0.47Tesla, Magnet 40,脈衝梯度單元,(,Pulsed Gradient Unit),02 Tesla/m,水浴循環機,(,Water Bath),溫度控制 1080,熱電偶,(,Thermal Couple),PC,Pulsed,Gradient,Unit,E-Box,Temperature,Controlled,Water,Bath,Thermal,Couple,Probe,PFG-NMR,系統架構圖,脈衝梯度磁場核磁共振技術,其中,A(2),脈衝梯度磁場在2,時的迴響強度,A,0,(2),自旋迴響在2,時的迴響強度,迴轉磁率(,gyromagnetic,ratio), 脈衝梯度磁場大小(,T/m),脈衝梯度磁場時間長度(,s),兩脈衝梯度磁場間的時間間隔(,s), 自我擴散係數(,m,2,/s),Stejskal, 1965,自旋迴響脈衝序列(,Spin-Echo),90,o,RF,Pulse,180,o,RF,Pulse,Echo,Time,2 ,A,0,(2),脈衝梯度磁場脈衝序列,90,o,RF,Pulse,180,o,RF,Pulse,Echo,Time,G,G,A(2),三、結 果 與 討 論,50,40,30,20,10,0,果糖水溶液,50,40,30,20,10,0,柳橙果汁,樣本,柳橙汁,葡萄汁,果糖,水溶液,葡萄糖,水溶液,蔗糖,水溶液,溫度,(),D,W,/,o,Brix,(10,-11,m,2,/s,o,Brix,),D,W,/,o,Brix,(10,-11,m,2,/s,o,Brix,),D,W,/,o,Brix,(10,-11,m,2,/s,o,Brix,),D,W,/,o,Brix,(10,-11,m,2,/s,o,Brix,),D,W,/,o,Brix,(10,-11,m,2,/s,o,Brix,),50,-7.81,-8.12,-7.18,-7.46,-7.46,40,-6.07,-6.81,-6.02,-6.23,-6.20,30,-5.25,-5.40,-4.95,-5.03,-4.94,20,-4.00,-4.32,-3.93,-3.98,-3.81,10,-2.98,-3.21,-3.00,-3.03,-2.93,0,-2.24,-2.44,-2.13,-2.24,-2.13,假設溶液的,糖度,(,o,Brix,),為,溫度,()及,自我擴散係數,(,10,9,/,s),之函數。由於糖度與擴散係數成線性關係可假設：,糖度經驗方程式,其中,(T),、,(T),分別為線性回歸之,斜率,與,截距,。再利用兩次非線性回歸求出,、,與溫度,之關係，因此可得：,或,、,為常數,利用,TableCurve,3D,進行非線性曲面迴 歸，並以下列原則選取方程式：,1.,方程式要有廣泛性，對五種樣本皆適用,2.,對五種樣本的,R,2,均要大於0.99,3.,方程式係數越少越好,糖度迴歸曲面方程式,其中,、,為常數,糖度迴歸曲面方程式立體圖,兩種糖度方程式平均誤差之比較,樣本,柳橙汁,葡萄汁,果糖,水溶液,葡萄糖水溶液,蔗糖,水溶液,預測方式,(,o,Brix,),(,o,Brix,),(,o,Brix,),(,o,Brix,),(,o,Brix,),糖度經驗,方程式,0.443,0.374,0.582,0.567,0.644,糖度迴歸,曲面方程式,0.438,0.387,0.371,0.268,0.330,三種預測水果糖度方式之比較,樣本,糖度,範圍,(,o,Brix,),預測方式,(,o,Brix,),(,o,Brix,),單粒柳橙,814,單一溫度線性迴歸,0.769,0.881,糖度經驗方程式,0.770,0.881,糖度迴歸曲面方程式,0.730,0.858,單粒葡萄,1519,單一溫度線性迴歸,0.282,0.534,糖度經驗方程式,0.243,0.495,糖度迴歸曲面方程式,0.478,0.694,四、結 論,1.對溶液中大部分可溶固形物是糖的果汁及糖水溶液，同溫下糖度與擴散係數的關係有一致性。,2.斜率及截距隨溫度的變化可利用來建立,糖度經驗方程式,來測量糖度，並有助於提升糖度預測之精確度及實用性。,3.利用,TableCurve,3D,迴歸出,糖度迴歸曲面方程式,可獲得較高之適用性，平均絕對誤差皆小於0.5,o,Brix,，,為預測糖度之較佳方式。,謝謝 謝謝,
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