核磁法測玻璃化轉變溫度Tg以及與DSC測Tg對比
玻璃態(tài)與玻璃化轉變
無定形聚合物在較低的溫度下，分子熱運動能量很低，只有較小的運動單元如側基、支鏈和鏈節(jié)能夠運動，而分子鏈和鏈段均處于被凍結狀態(tài)，這時的聚合物所表現(xiàn)出來的力學性質和玻璃相似，故稱這種狀態(tài)為玻璃態(tài)(glassy-state)。
玻璃化轉變是無定型聚合物在經(jīng)受熱過程或加入增塑劑(比如水)后產(chǎn)生的一種物理變化，隨著溫度的降低，聚合物從橡膠態(tài)向玻璃態(tài)轉變，轉變點對應的溫度即玻璃化轉變溫度，用Tg表示。Tg是十分重要的物理化學參數(shù)，它能決定食品體系的質量、安全性和穩(wěn)定性。
在玻璃態(tài)轉變溫度之下，聚合物處于一種剛性的狀態(tài)，內(nèi)部具有很高的黏度，分子遷移和擴散實際上可視為不存在，此時一切造成食品品質變化的反應的反應速率都大大降低，甚至不發(fā)生反應。
當溫度升高到玻璃態(tài)轉變溫度以上時，聚合物軟化或轉變?yōu)橄鹉z態(tài)，體系黏度降低而分子遷移增加，這種情況下食品體系容易發(fā)生fu敗變質。所以，測得食品體系的Tg值，將其在低于Tg的條件下保藏，可以最大限度地保存其原有的色、香、味、形等食用品質以及營養(yǎng)成分。
目前應用*泛的測定Tg的方法有差示掃描量熱法(DSC)、動力機械分析法(DMA)、熱機械法(TMA)、動態(tài)熱機械法(DMTA)，與核磁共振法(NMR)等。采用NMR技術來測定玻璃態(tài)轉變溫度是一項新技術，它能夠進行快速、準確、實時、quan方位的定量測量，而且對樣品不具有破壞性，在測量食品的玻璃化轉變溫度及其他方面具有廣闊的應用前景。
低場核磁共振法測試Tg原理與優(yōu)勢：
NMR是一種通過測定活性原子核的弛豫特性來描述分子運動特性的技術。用NMR測定玻璃化轉變溫度是基于弛豫時間(T1、T2)可以衡量玻璃化轉變時分子鏈段運動的急劇變化。與上述方法相比，NMR對所測食品樣品沒有限制，對樣品亦不具破壞性，靈敏度高，能夠快速、實時、quan方位、定量的研究樣品。
玻璃化轉變是指非晶態(tài)的高聚物（包括晶態(tài)高聚物中的非晶體部分）從玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉變或者從高彈態(tài)到玻璃態(tài)的轉變。許多研究人員已經(jīng)接受食品也是聚合物這一觀點并將其作為聚合物體系進行分析，聚合物玻璃化轉變的基礎是分子運動，聚合物由玻璃態(tài)轉變?yōu)橄鹉z態(tài)時，含有質子的基團運動頻率增加，這些變化可由弛豫時間T1和T2來衡量。
當聚合物處于玻璃態(tài)時，T2不隨溫度而變，表現(xiàn)出剛性晶格的性質，玻璃化轉變后，突破剛性晶格的限制，T2隨溫度升高而增大。繪制T2-溫度曲線，T2轉折點所對應的溫度即玻璃化轉變溫度Tg。
T2-溫度曲線和T1-溫度曲線都是由兩條近似直線的不同斜率的直線部分組成，這兩條直線的交點就看作為相轉變點，所對應的溫度就是相轉變溫度，即我們所要測定的Tg。對于“U"曲線，其zui低點，即為相轉變點，所對應溫度為Tg。
DSC與核磁法測Tg對比
當物質的物理性質發(fā)生變化（例如結晶、熔融或晶型轉變等），或者起化學變化時，往往伴隨著熱力學性質如熱焓、比熱、導熱系數(shù)的變化。DSC就是通過測定其熱力學性質的變化來表征物理或化學變化過程的。它是在程序控制溫度條件下，測量輸入給樣品與參比物的功率差與溫度關系的一種熱分析方法。實驗過程中記錄的信息是保持樣品和參比樣的溫度相同時，兩者的熱量之差，因此DSC得到的曲線橫軸為溫度(時間)，縱軸為熱量差。
由于DSC測試時樣品用量很少，一般以mg為單位，對于非均相體系，不具有代表性；由于樣品量少，升溫速度快，很容易沖過Tg點，而帶來誤差。
核磁法測試時樣品用量一般是以克為單位，可精確控制樣品的升溫速度，測試結果更精確，也更能代表非均相體系的Tg值。
變溫核磁共振分析儀
在線客服1