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Princípios da Ressonância Magnética Nuclear e Aplicações em Frutas e Hortaliças

Luiz Alberto Colnago – Pesquisador Embrapa Instrumentação São Carlos, SP
Lucinéia Vizzotto Marconcini – Pós-Doutoranda Embrapa Instrumentação, São Carlos, SP

Princípios

A técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) é uma técnica espectroscópica, ou seja, baseia-se no estudo da interação da radiação eletromagnética com a matéria. Especificamente, a RMN estuda a interação da radiação na frequência das ondas de rádio com núcleos atômicos.

Quando sujeitos a um campo magnético intenso (B0), alguns núcleos atômicos - como 1H, 13C, 19F, 31P, entre outros - são capazes de absorver a energia de determinada radiação eletromagnética. A espectroscopia de RMN analisa a frequência correspondente a esta energia (frequência de ressonância) e o tempo em que os núcleos (após irradiação) levam para voltar à temperatura ambiente. Este tempo de resfriamento é conhecido como tempo de relaxação.

Os núcleos atômicos que estão sujeitos a ambientes químicos e magnéticos diferentes absorvem energia em uma frequência específica e podem ser diferenciados dentro de uma mesma molécula. Da mesma forma, a movimentação molecular e as interações com ambientes magnéticos distintos fazem com o tempo de relaxação entre os núcleos seja diferente. O tempo de relaxação fornece informações sobre a composição química e as propriedades físico-químicas da amostra.

Aplicações da RMN

Atualmente a ressonância magnética nuclear é a ferramenta mais poderosa utilizada na determinação estrutural de compostos orgânicos e inorgânicos, sendo também empregada em medidas quantitativas, na geração de imagens tomográficas, em análises físico-químicas de sistemas heterogêneos (como alimentos e outros sistemas biológicos), entre outras aplicações.

As aplicações da RMN podem ser divididas em tomográficas e espectroscópicas. Nas aplicações tomográficas normalmente são obtidas informações sobre a distribuição espacial das moléculas de água em tecidos biológicos, desde seres humanos a animais e produtos alimentícios.

As aplicações espectroscópicas da RMN podem ser subdivididas em alta e baixa resolução. Os experimentos de RMN de alta resolução (RMN-AR) utiliza espectrômetros de campos magnéticos altos (B0 de 5 a 20 Teslas) e homogêneos e são baseados nas informações obtidas pela frequência nuclear. Os experimentos de baixa resolução (RMN-BR) são obtidos com campos magnéticos baixos (inferiores a 2 Teslas) e pouco homogêneos. Neste caso, as medidas são baseadas principalmente no tempo de relaxação. Por este motivo, a técnica também é conhecida como RMN no domínio do tempo ou RMN-DT.

Aplicações da RMN em tecidos vegetais

As aplicações da ressonância magnética nuclear em tecidos vegetais tem se dado principalmente com o uso da tomografia. A tomografia por ressonância magnética nuclear (TORMN) é empregada na análise da qualidade interna de frutas in natura desde a década de 80, como na verificação do efeito de injúrias mecânicas e de baixas temperaturas, dos defeitos fisiológicos, da infestação de pragas e de doenças, entre outros estudos.

A RMN em alta resolução tem sido utilizada para determinar as origens geográficas e autentificar sucos de frutas, estudar as trocas bioquímicas em frutas e em seu suco, investigar a variabilidade dos compostos presentes em uvas, quantificar componentes químicos em sucos, entre outros.

A RMN em baixa resolução ou no domínio do tempo vem sendo extensivamente utilizada na análise de frutas, principalmente pelo seu caráter não destrutivo. Já foi empregada no estudo da compartimentalização da água em organelas celulares e sua difusão entre membranas, da concentração de sólidos solúveis, do efeito de injúrias mecânicas, na qualificação de tomates quanto à firmeza e maturação, no monitoramento do amadurecimento de frutas, entre outros.

Saiba mais:

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No curso são apresentados os princípios básicos referentes a este tema com demonstrações em laboratório aplicados a frutas e hortaliças.