Исследование эффекта переноса намагниченности на примере системы крахмал-вода в слабом поле
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?нах крахмала содержатся 98-99,5% полисахаридов и 0,5-2% неуглеводных компонентов (в том числе липиды. белки. зольные элементы).
Крахмал представляет собой смесь линейного (амилозы) и разветвленного (амилопектина) полисахаридов (рисунок 7). Амилоза построена главным образом из остатков a-D-глюкопиранозы с 1:4 - связями. В зависимости от вида растения молярная масса амилозы колеблется от 150 тыс. (рисовый, кукурузный крахмал) до 500 тысяч (картофельный крахмал).
В теплой воде зерна крахмала набухают и небольшая часть полисахаридов переходит в раствор. При определенных температурах, различных для крахмал разных растений, происходит клейстеризация крахмала, проявляющаяся в сильном разбухании крахмальных зерен, их разрыве и образовании более или менее однородного раствора - крахмального клейстера. Температура клейстеризации картофельного крахмал 55-65, пшеничного 60-80, кукурузного 65-70, рисового 70-80 С. Из клейстера и растворов амилозы при длительном хранении выпадает амилоза; этот процесс наз. ретроградацией.
Клейстеризация проводилась, по средствам постепенного нагревания раствора крахмала в холодной дистиллированной воде, на водяной бане. Было изготовлено три образца клейстера, с процентными содержаниями крахмала 10%, 30% и 50% по массе.
2)Водный раствор муки
Вторым образцом для исследований, был выбран водный раствор пшеничной муки муки.
Кроме крахмала, пшеничная мука содержит вещества трёх водорастворимых белковых групп: альбумин, глобулин, протеоза, и двух нерастворимых в воде белковых групп: глутенин и глиадин. При смешивании с водой растворимые протеины растворяются, а оставшиеся глутенин и глиадин формируют структуру теста. При замешивании теста глутенин складывается в цепочки длинными тонкими молекулами, а более короткий глиадин формирует мостики между цепочками глутенина. Получающаяся сетка из этих двух протеинов называется клейковиной.
МукаБелки %Углеводы %Клетчатка %Зольность %Жиры %Энергетическая ценность, кДжПшеничная (выс.сорт)10.374.20.10.50.91373
Рассматривалось три образца раствора муки в дистиллированной воде, с процентными содержаниями муки 50%, 75%, 80% по массе. Раствор перемешивался до получения однородной консистенции.
Описание установки
В работе использовался лабораторный ЯМР-томограф.
Поле, создаваемое соленоидом - 7мТл.
Рабочая частота задающего кварцевого генератора - 309кГц.
Все управление импульсными последовательностями и снятием данных осуществлялось с использованием ЭВМ и интерфейса КАМАК.
Описание импульсной последовательности
Для получения сигнала после серии насыщающих внерезонансных импульсов, использовалась стандартная последовательность получения градиентного эха (рисунок 8).
Серия внерезонансных насыщающих импульсов состояла из 23 900 -градусных импульсов.
Задание параметров импульсной последовательности осуществляется при помощи специальной программы, в которой смещение частоты задается в условных единицах. Поэтому, необходимо провести градуировку:
Данные аппроксимации :
Equationy = A1*exp(x/t1) - y0
ValueStandard Error,904942,41969,158140,02876,018551,32964
Результаты измерений
)Проверка наличия эффекта
Для проверки наличия эффекта в клейстеризованном крахмале, были произведены измерения зависимости аплитуды градиентного эха от величины отстройки насыщяющих импульсов, для 10% образца и отдельно для воды.
Из графика представленного на рисунке 10 видно, что скорость наступления насыщения у воды заметно больше чем у рассматриваемого образца. Данный результат согласуется с результатами, полученными в работе R.M. Henkelman, G.J. Stanisz, S.J. Graham. Таким образом, правомерно говорить о присутствии явления переноса намагниченности в исследуемых образцах.
2)Исследование образцов клейстеризированного крахмала.
3)Исследование образцов водных растворов муки.
Выводы
Исходя из результатов, полученных в работе, можно сделать следующие выводы:
)Соответствие полученных результатов, с результатами, представленными в литературе и хорошая воспроизводимость графиков, позволяют говорить о том, что ЯМР томограф, работающий с полем всего лишь 7мТл, подходит для изучения эффекта переноса намагниченности.
)Наблюдается явная зависимость отношения переноса намагниченности от концентрации. Данная зависимость может быть с связана с тем, что с увеличением концентрации крахмала (муки), увеличивается концентрация макромолекул в растворе. А это приводит к увеличению молекулярного контакта, то есть к снижению подвижности участков биополимерной цепи, что и вызывает наблюдаемое уширение линии отношения переноса намагниченности.
Литература
[1] Бородин П.М., Касперович В.С., Комолкин А.В., Мельников А.В., Москалев В.В., Фролов В.В., Чернышев Ю.С., Чижик В.И. Квантовая радиофизика. Издательство С.-Петербургского университета, 2004.
[2] William G. Bradley, MD, Jr., PhD. Optimizing Lesion Contrast Without Using Contrast Agents. JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING 10:442-449 (1999)
[3]Joseph P. Hornak, Ph.D. The Basics of MRI 1996.
[4] Robert I. Grossman, MD, John M. Gomori, MD, Karen N. Ramer, BA, FrankJ. Lexa, MD, Mitchell D. Schnall, MD, PhD. Magnetization Transfer: Theory and Clinical Applications in Neuroradiology. March 1994 RadioGraphics, 14, 279-290.
[5] Wolff SD, Balaban R.S. Magnetization transfer contrast (MTC) and tissue water proton relaxation in vivo. Magn Reson Med 1989; 10:135-144.
[6] Mark A. Horsfield, PhD. Magnetization Transfer Imaging in Multiple Sclerosis. Neuroimaging Clin N Am. 20