核磁共振法测试油料种子含油含水率原理

作为一项无损检测技术，基于弛豫时间检测的低场核磁共振在油料种子含油含水率检测领域，有完善的研究体系和成熟的成果，在农业食品业界含油率检测占有一席之地。目前已有国际标准ISO10565: 1995《油籽——油含量水含量同时测定——脉冲式核磁共振测定法》和国家标准GB/T 15690:1995《油籽含油量核磁共振测定法》。适用于含水量10%以下的油籽，如油菜籽，大豆，亚麻籽，葵花籽，芝麻，棉籽等。含水量高于10%的检测对象，需要在含油率测试前作烘干处理，使之含水率降到要求范围。

我们认为检测到的种子的核磁信号仅来源于水分和油分。种子内水和油的氢质子两者的核磁信号有个显著区别：衰减的速度不同，称之为弛豫时间不同，所以两者的 T2值不同。固体和束缚水、结合水的弛豫时间都较短，油和自由水等的弛豫时间都较长。种子内的水可以看成是束缚水，所以T2水远小于T2油,此时 M 值是由水中氢质子和油中的氢质子共同作用（不受T2水和T2油的影响）；经历半回波时间后，M值为 P_油（-e^-τ/T2油）+P_水（-e^-τ/T2水）。
当τ值远大于用T_2水但是小于用T_2油时，公式中的第一项近似为0，此时水已经衰减完全，回波峰值的信号都是由油中的氢提供。此时FID信号为油和水的信号之和，第一个回波的峰值为油的信号，用FID总信号减去油的信号。在ISO10565:1998中规定测试种子含油含水率时τ值为3.5ms

图1.CPMG测种子含油含水原理图

由于油（或水）的信号强度与油（或水）的质量线性相关，可以通过定标，求出油（或水）的信号强度和油（或水）的质量之间的对应关系，从而可以得出测试样品的含油率（或含水率）。