背景

凝膠糖果是一種口感軟糯豐富的糖果，通常以淀粉糖漿為主要原料，通過在制作過程中加入明膠或者其他凝膠物質來獲得獨特的口感。常見的凝膠糖果種類有：橡皮糖（gummy candy）、果汁軟糖（fruit jelly）、果凍（jelly）等。2021年，國家市場監管總局發布了《保健食品備案產品劑型及技術要求（2021年版）》^[1]（以下簡稱“備案劑型”），正式將粉劑、凝膠糖果納入保健食品備案劑型，自此，凝膠糖果也得到了功能性食品的形態加持。

低場核磁共振技術在凝膠糖果中的經典應用

低場核磁共振（LF-NMR）技術作為綠色無損的評價手段，可連續、快速對樣品進行無損分析，在食品行業中應用廣泛，為凝膠糖果的質量和安全提供了重要的分析手段。例如，通過測定凝膠糖果的馳豫時間變化以及質子密度成像^[2]，解釋樣品中水分的分布狀態和變化規律，不同烘干時間對水分狀態的影響；或者，用來對凝膠糖果樣品進行Tg（玻璃化轉變溫度）測定，以及用來分析不同小分子糖對模擬體系吸濕性的影響^[3]。

凝膠糖果的結晶性

《中國藥典》中提到固態物質由于內部的分子排列規律不同可分為晶質晶態（晶體或稱結晶體）和非晶質態（無定型）兩大類。固態物質的結晶性檢查可釆用粉末X射線衍射法等方法^[4]。事實上，凝膠糖果的結晶性遠比藥物復雜，原料藥結晶性傾向于絕對安全，例如一致性評價；而凝膠糖果在質量要求上，追求口感和風味，更傾向于定性分析和過程研究。在凝膠糖果的研發過程中，不需要計算確切的結晶度值，而是對樣品進行比較，以顯示由不同糖漿樣品制備的樣品是否具有不同的結晶度^[5]。如果使用復雜樣品前處理的XRD方法，這樣花費大量時間計算每一種結晶度的方法是不可行的。

低場核磁共振技術用于凝膠糖果的結晶性

在材料領域的聚合物結晶度檢查中，低場核磁共振技術已經有成熟應用。MSE序列是研究聚合物遷移率和結晶過程的一種常用序列，但在食品領域并不常見。它通過重新聚焦自由感應衰減 （FID） 的初始部分來防止死時間信號采集缺失，而且不需要使用校正因子，可以直接采集固體樣品的信號^[5]。

借鑒MSE序列，使用低場核磁設備對不同凝膠糖果進行結晶性檢查，研究對XRD方法的替代性。首先建立標準曲線。使用干燥蔗糖（假設為純結晶）和凍干蔗糖（假設為純無定形）以及它們不同比例的混合物，通過建立一個校準曲線，建立M2值（二階矩）與結晶度的線性關系，根據結果顯示，M2值和結晶度信號呈高度相關性，SE(R²=0.995)和MSE(R²=0.994) ^[6]。其次，根據與XRD數據的比較，有中等偏強的相關性（r=0.67, p<0.05）^[7]，可以有效進行定性判斷。

總結

對于結晶性評價中的結晶度測量，良好的相關性結果清楚地表明，使用MSE序列的方法更省時省力。同時，這樣跨領域研究的方法，也會因為低場核磁技術的不斷普及而越來越受歡迎。

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參考資料

[1]?市場監管總局關于發布《保健食品備案產品可用輔料及其使用規定（2021年版）》和《保健食品備案產品劑型及技術要求（2021年版）》的公告，2021-1613802189653.

[2] 孫雯,閻佳楠,來斌,等.負載褪黑素和枸杞粉的凝膠糖果的研制及特性研究[J].食品工業科技,2023,44(22):201-209.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2023020137.

[3] 李卓豪,畢金峰,易建勇,等.真空冷凍干燥果膠-纖維素-小分子糖氣凝膠質構研究[J].核農學報,2022,36(09):1805-1814.

[4] 中華人民共和國藥典2020年版四部 通則0981結晶性檢查法.

[5] Uguz, S.S.; Ozel, B.; Grunin, L.; Ozvural, E.B.; Oztop, M.H. Non-Conventional Time Domain (TD)-NMR Approaches for Food Quality: Case of Gelatin-Based Candies as a Model Food. Molecules 2022, 27, 6745.

[6] Grunin L, Oztop MH, Guner S, Baltaci SF. Exploring the crystallinity of different powder sugars through solid echo and magic sandwich echo sequences. Magn Reson Chem. 2019; 57: 607–615.

[7] Pocan P, Grunin L, Oztop MH. Effect of Different Syrup Types on Turkish Delights (Lokum): A TD-NMR Relaxometry Study. ACS Food Sci Technol. 2022 Dec 16;2(12):1819-1831.