NO311111B1

NO311111B1 - Method for determining the amount of fat and water in a biological sample

Info

Publication number: NO311111B1
Application number: NO19981517A
Authority: NO
Inventors: Geir H Soerland
Original assignee: Geir H Soerland
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2001-10-08
Also published as: WO1999054751A1; AU3175799A; NO981517D0; NO981517L

Description

Oppfinnelsen er en metode for bestemmelse av mengde av vann og fett i en biologisk prøve. Metoden anvender kjernemagnetisk resonans (NMR) til å bestemme mengden av fett og vann for eksempel i en fiske- eller dyrefile. The invention is a method for determining the amount of water and fat in a biological sample. The method uses nuclear magnetic resonance (NMR) to determine the amount of fat and water, for example, in a fish or animal filet.

Innenfor næringsmiddelindustrien er det store behov for å kunne bestemme innholdet av vann og fett i de produktene som fremstilles. Den delen av næringsmiddelproduksjonen som driver oppdrett av marine dyr og fisk spesielt knyttet til oppdrett av edle fiskearter som laks og lignende, er det viktig å kunne bestemme disse faktorene av den biomassen som produseres. Den vektmessige sammensetning av vann og fett i fiskekjøttet, er en faktor som bestemmer kvaliteten på fiskekjøttet og som er avgjørende for et riktig produkt slik markedet vil ha det. Dette er også sentralt ved produksjon av gris. Within the food industry, there is a great need to be able to determine the content of water and fat in the products that are manufactured. The part of food production that farms marine animals and fish, especially related to the farming of noble fish species such as salmon and the like, it is important to be able to determine these factors from the biomass that is produced. The weight-wise composition of water and fat in the fish meat is a factor that determines the quality of the fish meat and is crucial for a correct product as the market wants it. This is also central to pig production.

Det finnes flere metoder som benyttes for å bestemme innhold av vann og fett i næringsmidler. Den ene betegnes som Soxhlets metode. Her tas en prøve som veies og deretter tørkes ut i tørkeskap ved 105 °C. Dette tar omkring 4 timer å gjennomføre. Deretter bestemmes innholdet av fett i prøvematerialet ved at det tilsettes et fettløselig stoff, slik at fettet kan trekkes ut og løsemidlet deretter fjernes. Fettmengden kan finnes ved veiing. There are several methods used to determine the water and fat content of foodstuffs. One is called Soxhlet's method. Here, a sample is taken which is weighed and then dried in a drying cabinet at 105 °C. This takes around 4 hours to complete. Then the content of fat in the sample material is determined by adding a fat-soluble substance, so that the fat can be extracted and the solvent then removed. The amount of fat can be found by weighing.

En annen måte å fremskaffe fett- og vanninnhold på, er ved homogenisering av en prøve. Man tilsetter deretter gips som trekker til seg vannet og perkloretylen som binder seg til fettet og forårsaker en tetthetforandring. Når vannet er fjernet kan denne tetthetforandringen finnes og fettinnholdet deretter bestemmes. Denne kalles Foss-let-metoden. Another way to obtain fat and water content is by homogenizing a sample. Gypsum is then added, which absorbs the water, and perchlorethylene, which binds to the fat and causes a change in density. When the water is removed, this density change can be found and the fat content then determined. This is called the Foss-let method.

En tredje metode benytter seg av fotometriske teknikker og infrarødt lys. Denne krever en kostbar utrustning. A third method uses photometric techniques and infrared light. This requires expensive equipment.

I sovjetisk patent 1.043.537 beskrives en metode som ikke direkte benytter forskjellen i mobilitet mellom fett og vann til å skille mellom disse signalene. Det postuleres at forskjellen i mobilitet fører til en forskjell i relaksasjonstider, og deretter gjør de nytte av dette i et eksperiment som måler de longitudinale relaksasjonstidene. Da fett og vann, i følgje dette patentet, har en signifikant forskjell i karakteristisk relaksasjonstid, vil man kunne sette parametrene i eksperimentet slik at man bare måler fettsignalet. Ved å kalibrere mot kjent referanseprøve har man dermed et mål for fettinnhold. Her postuleres det at forskjellen i mobilitet mellom vann og fett fører til en forskjell i karakteristisk relaksasjonstid. Dette er ikke nødvendigvis korrekt for alle biologiske system, da det er mange flere variabler som påvirker den karakteristiske relaksasjonstida. Man kan dermed måle om lag samme relaksasjonstid, på tross av stor forskjell i mobilitet. In Soviet patent 1,043,537 a method is described which does not directly use the difference in mobility between fat and water to distinguish between these signals. It is postulated that the difference in mobility leads to a difference in relaxation times, and then they make use of this in an experiment that measures the longitudinal relaxation times. As fat and water, according to this patent, have a significant difference in characteristic relaxation time, it will be possible to set the parameters in the experiment so that only the fat signal is measured. By calibrating against a known reference sample, you thus have a target for fat content. Here it is postulated that the difference in mobility between water and fat leads to a difference in characteristic relaxation time. This is not necessarily correct for all biological systems, as there are many more variables that affect the characteristic relaxation time. One can thus measure approximately the same relaxation time, despite a large difference in mobility.

Den benytter et Stimulert-Spinn-Ekko NMR-eksperiment i et antatt konstant magnetisk felt for å finne fettinnholdet. It uses a Stimulated-Spin-Echo NMR experiment in an assumed constant magnetic field to determine the fat content.

Den kompenserer ikke for tap av NMR-signal som følge av relaksasjonsmekanismer. I stedet velger man ut referanseprøver med om lag samme relaksasjonsegenskaper og kalibrerer med disse. Man antar da at tap av NMR-signal fra kjent og ukjent prøve er om trent den samme. It does not compensate for loss of NMR signal due to relaxation mechanisms. Instead, reference samples with approximately the same relaxation properties are selected and calibrated with these. It is then assumed that the loss of NMR signal from known and unknown samples is about the same.

Japansk patentene nr. 1.190.342 og 5-64635 samt amerikansk patent nr. 5134372 beskriver metoder hvor man skiller vann og fett signal ut fra det faktum at kjemiske egenskaper gir forskjellig resonansrfekvens. Signalene kan dermed skilles ved høye nok magnetfelt som man oppnår i supraledende magneter. Ved å nytte fasesensitiv detektor, så kan man separere fett- og vannsignal. Metoden fungere ikke ved svake magnetfelt som man oppnår ved å nytte elektromagneter eller permanente magneter. Japanese patents no. 1,190,342 and 5-64635 as well as American patent no. 5134372 describe methods in which water and fat signals are separated based on the fact that chemical properties give different resonance frequencies. The signals can thus be separated by high enough magnetic fields, which is achieved in superconducting magnets. By using a phase-sensitive detector, you can separate fat and water signals. The method does not work with weak magnetic fields, which can be obtained by using electromagnets or permanent magnets.

Britisk patent nr. 2.261.072 omtaler en metode hvor man fjerner vannsignal ved å tilsette kalsiumkarbid. Dette kjemikaliet endrer den karakteristiske relaksasjonstida til vann slik at NMR-signalet fra vann forsvinn fort. Man står da igjen med fettsignalet som man kvantifiserer mot kjent referanse. British patent no. 2,261,072 mentions a method where a water signal is removed by adding calcium carbide. This chemical changes the characteristic relaxation time of water so that the NMR signal from water disappears quickly. You are then left with the fat signal, which you quantify against a known reference.

Dagens anvendte metoder krever enten kostbar utrustning og/ eller det tar lang tid for å gjennomføre en prøve og de vil ikke kunne være noe godt alternativ til bruk ute i næringsmiddelindustrien. For eksempel vil oppdrettere av fisk ikke se det formåltjenelig å selv utføre slike prøver på grunn av disse faktorene. The methods used today either require expensive equipment and/or it takes a long time to carry out a test and they will not be a good alternative for use in the food industry. For example, fish breeders will not see it as expedient to carry out such tests themselves because of these factors.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en metode som raskere, billigere og med større nøyaktighet enn kjente metoder, kan benyttes til bestemmelse av innholdet av fett- og vanninnhold i næringsmidler. The purpose of the present invention is to provide a method which can be used for determining the content of fat and water content in foodstuffs faster, cheaper and with greater accuracy than known methods.

Dette oppnås ved at den biologiske prøven plasseres i et homogent/statisk magnetfelt og utsettes for et oscillerende magnetisk felt som sammen med en magnetisk feltgradient over prøven måler protonenes kjernemagnetiske moment, i et difmsjonseksperiment og et kombinert diffusjons/relaksasjonseksperiment idet man direkte skiller signalene fra fettet og vannet ved hjelp av deres forskjellige mobilitet. This is achieved by placing the biological sample in a homogeneous/static magnetic field and exposing it to an oscillating magnetic field which, together with a magnetic field gradient over the sample, measures the protons' nuclear magnetic moment, in a diffusion experiment and a combined diffusion/relaxation experiment, while directly separating the signals from the fat and the water by means of their different mobility.

Ytterligere detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelsen av metoden under henvisning til figurer. Further details of the invention will be apparent from the subsequent description of the method with reference to figures.

Figur 1. En biologisk prøve plassert i NMR- basert måleapparat. Figur 2. Signalform som påtrykkes ved bruk av Pulsede magnetiske Feltgradient Spin Ekko metoden (PFGSE). Figur 3. Resultat fra PFGSE NMR- diffusjonseksperiment av homogenisert laksefile. Figur 4. PFGSE- signalsekvens med etterfølgende rekke av 180° RF-signaler, et transversalt relaksasjonseksperiment. Figur 5. Viser dempningen av fettsignalet på grunn av T2<*>. Figure 1. A biological sample placed in an NMR-based measuring device. Figure 2. Signal form that is applied using the Pulsed Magnetic Field Gradient Spin Echo method (PFGSE). Figure 3. Result from the PFGSE NMR diffusion experiment of homogenized salmon fillets. Figure 4. PFGSE signal sequence with subsequent train of 180° RF signals, a transverse relaxation experiment. Figure 5. Shows the attenuation of the fat signal due to T2<*>.

Figur 6. Viser dempningen av vannsignalet. Figure 6. Shows the attenuation of the water signal.

Når en plasserer hydrogen i et eksternt homogent magnetfelt, så vil det kjernemagnetiske momentet rette seg inn etter dette feltet. Hamiltonfunksjonen for ikke vekselvirkende kjernemagnetiske spinn i et eksternt magnetfelt kan skrives When you place hydrogen in an external homogeneous magnetic field, the nuclear magnetic moment will align with this field. The Hamilton function for non-interacting nuclear magnetic spins in an external magnetic field can be written

der Y=gyromagnetisk faktor, fi=Planck's konstant. I=spinnoperator og H(t) er det eksterne magnetisk felt. Tidsavhengigheten til H(t) er inkludert for å gjøre (LI) gyldig under påvirkning av oscillerende magnetfelt (RF-felt) og magnetiske feltgradienter (g). For hydrogenets kjernespinn kan egenverdiene, energinivåene, til Harniltonifinksjonen skrives når H(t) er konstant og homogent (=Ho) Differansen mellom de to energinivåene skrives dermed where Y=gyromagnetic factor, fi=Planck's constant. I=spin operator and H(t) is the external magnetic field. The time dependence of H(t) is included to make (LI) valid under the influence of oscillating magnetic fields (RF fields) and magnetic field gradients (g). For hydrogen's nuclear spin, the eigenvalues, the energy levels, of the Harnilton function can be written when H(t) is constant and homogeneous (=Ho) The difference between the two energy levels is thus written

I termisk likevekt vil en få populasjonsforskjell mellom øvre og nedre energinivå gitt ved Boltzmann-faktoren In thermal equilibrium, a population difference between the upper and lower energy level will be given by the Boltzmann factor

Der T er absolutt temperatur og k= Boltzmanns konstant. Where T is absolute temperature and k= Boltzmann's constant.

Populasjonsforskjellen fører til at et system plassert i et eksternt magnetfelt vil generere et netto kjernemagnetisk moment som vil være avhengig av proton/hydrogen innholdet. Momentet vil i termisk likevekt være rettet inn etter det eksterne magnetfeltet. Ved å påvirke et slikt system med et oscillerende magnetfelt, RF-felt, transversalt til det eksterne magnetfeltet Ho, vil en indusere overganger mellom spinn energinivåene (ref.l). Retningen på netto kjernemagnetisk moment vil da bevege seg ut av termisk likevekt med det eksterne feltet. Når RF-feltet blir slått av, vil systemet rette seg inn mot termisk likevekt igjen, retningen til Ho. Denne innrettingen vil foregå med en hastighet gitt av karakteristiske relaksasjonstider, Tl (longitudinal relaksasjon) og T2 (transversal relaksasjon). The population difference means that a system placed in an external magnetic field will generate a net nuclear magnetic moment that will depend on the proton/hydrogen content. In thermal equilibrium, the torque will be aligned with the external magnetic field. By affecting such a system with an oscillating magnetic field, RF field, transverse to the external magnetic field Ho, one will induce transitions between the spin energy levels (ref.l). The direction of the net nuclear magnetic moment will then move out of thermal equilibrium with the external field. When the RF field is turned off, the system will return to thermal equilibrium, the direction of Ho. This alignment will take place at a rate given by characteristic relaxation times, Tl (longitudinal relaxation) and T2 (transverse relaxation).

Veien tilbake til termisk likevekt i kombinasjon med oscillasjon av netto kjernemagnetisk moment transversalt til Ho vil forårsake magnetiske fluksendringer som en kan gjøre opptak av med samme RF-spole som en eksiterte systemet med. Strømmen som blir indusert i spolen vil da være proporsjonal med antall hydrogen i systemet, og en vil ut i fra signalstyrken kunne kvantifisere hydrogeninnholdet i systemet (se figur 1). The way back to thermal equilibrium in combination with oscillation of the net nuclear magnetic moment transverse to Ho will cause magnetic flux changes that can be recorded with the same RF coil with which the system was excited. The current that is induced in the coil will then be proportional to the amount of hydrogen in the system, and one will be able to quantify the hydrogen content in the system based on the signal strength (see figure 1).

En kan utføre opptak av mobiliteten til hydrogenene ved å gjøre nytte av en magnetisk feltgradient. Den magnetiske feltgradienten, g, fører til at frekvensen som protonenes kjernemagnetiske moment oscillerer med i planet transversalt til Ho vil være posisjonsavhengig One can record the mobility of the hydrogens by making use of a magnetic field gradient. The magnetic field gradient, g, means that the frequency with which the protons' nuclear magnetic moment oscillates in the plane transverse to Ho will be position-dependent

Når en ved hjelp av RF-pulser og magnetiske feltgradienter gjør et NMR-diffusjonseksperiment (ref.2), skjer det en utfasing av det netto magnetiske momentet gitt ved When using RF pulses and magnetic field gradients to do an NMR diffusion experiment (ref.2), there is an out-of-phase of the net magnetic moment given by

Differansen (Z2-Z1) er avstanden protonene har flyttet seg i løpet av NMR-diflusjonseksperimentet, og 8 er tiden som de pulsede magnetiske feltgradienten er aktive. For større verdier på (Z2-Z1), større mobilitet, vil den induserte strømmen i RF-spolen, NMR-signalet, avta som følge av at protonene er kommet ut av fase. The difference (Z2-Z1) is the distance the protons have moved during the NMR diffusion experiment, and 8 is the time that the pulsed magnetic field gradients are active. For larger values of (Z2-Z1), greater mobility, the induced current in the RF coil, the NMR signal, will decrease as a result of the protons being out of phase.

Ved å anta en gaussisk fordeling av diffusjonskoeffesienter og monoeksponensiell attenuasjon av NMR-signalet som følge av relaksasjonsprosesser, så kan en skrive attenuasjonen av et NMR-signal som By assuming a Gaussian distribution of diffusion coefficients and monoexponential attenuation of the NMR signal as a result of relaxation processes, one can write the attenuation of an NMR signal as

ti = tid NMR-signalet er påvirket av transversale relaksasjonsprosesser t2 = tid NMR-signalet er påvirket av longitudinale relaksasjonsprosesser g(t") = total magnetisk feltgradient, ekstern og intern. ti = time the NMR signal is affected by transverse relaxation processes t2 = time the NMR signal is affected by longitudinal relaxation processes g(t") = total magnetic field gradient, external and internal.

D = diffusjonskoeffesient D = diffusion coefficient

Tl = karakteristisk longitudinal relaksasjonstid Tl = characteristic longitudinal relaxation time

T2 = karakteristisk transversal relaksasjonstid T2 = characteristic transverse relaxation time

Io = Initiell intensitet av NMR-signalet Io = Initial intensity of the NMR signal

Der er flere måter å utføre et diffusjonseksperiment ved hjelp av NMR på. Her brukes den såkalte Pulsede magnetiske Feltgradient Spin Ekko metoden (PFGSE) (se figur 2). Korreksjon for longitudinale relaksasjonsprosesser blir da unødvendig, og en vil fa refokusert NMR-signalet med hensyn til interne magnetiske feltgradienter. Ekko-attenuasjonen for PFGSE-sekvensen skrives; There are several ways to perform a diffusion experiment using NMR. Here, the so-called Pulsed Magnetic Field Gradient Spin Echo method (PFGSE) is used (see figure 2). Correction for longitudinal relaxation processes then becomes unnecessary, and the NMR signal will be refocused with regard to internal magnetic field gradients. The echo attenuation for the PFGSE sequence is written;

Gi er den interne magnetiske feltgradienten forårsaket av magnetiske susceptibilitetsendringer gjennom prøvematerialet, g er den eksternt påtrykte magnetiske feltgradienten, 8 er gradient pulslengde, og x er tidsintervallet mellom 90-graders RF-puls og 180-graders RF-puls. Gi is the internal magnetic field gradient caused by magnetic susceptibility changes through the sample material, g is the externally imposed magnetic field gradient, 8 is the gradient pulse length, and x is the time interval between the 90-degree RF pulse and the 180-degree RF pulse.

De to leddene i første eksponent i (L8) dras sammen til et T2<*->ledd The two terms in the first exponent in (L8) are drawn together to form a T2<*->term

T2<*> er definert ved følgende ligning: Uttrykket for attenuasjonen skrives da T2<*> is defined by the following equation: The expression for the attenuation is then written

Relaksasjonsledd og diffusjonsledd pga. intern magnetisk feltgradient, Gi, er dermed samlet i I(T2<*>). Relaxation joints and diffusion joints due to internal magnetic field gradient, Gi, is thus collected in I(T2<*>).

For å skille mellom vann- og fettsignal gjør en nytte av at vann og fett har stor forskjell i mobilitet, minst 2 dekader. Et PFGSE-diffusjonseksperiment vil da kunne brukes til å separere de to signalene (se figur 3). Ved å tilpasse de to signalene til (LII) med forskjellig D, så vil en få verdier på I(T2<*>) for fett og for vann separat. In order to distinguish between water and fat signal, one makes use of the fact that water and fat have a large difference in mobility, at least 2 decades. A PFGSE diffusion experiment can then be used to separate the two signals (see Figure 3). By adapting the two signals to (LII) with different D, one will get values of I(T2<*>) for fat and for water separately.

Figur 3 viser en attenuasjon av NMR-signal frå et NMR diffusjons-eksperiment. Kurven kan tilnærmet beskrives ved to komponenter: Figure 3 shows an attenuation of the NMR signal from an NMR diffusion experiment. The curve can roughly be described by two components:

Da fett og vann har svært forskjellig mobilitet, representert ved Dfeitt og Dvatn, så vil signalet fra andre ledd (vatnsignalet) forsvinne mye raskere enn signalet fra første ledd i ligningen (fettsignalet). I figur 3 viser den heltrukne linjen en vektet lineær regresjonstilpassing til overstående ligning (eventuelt LII) når vannsignalet er undertrykt på grunn av dets høye mobilitet. Ekstrapolasjonen inn til y-aksen gir da I(T2<*>)feitt. Verdien på I(T2<*>)vam får man så ved å trekke I(T2<*>)feitt fra det totale signalet I ved skjæringspunktet med y-aksen. As fat and water have very different mobility, represented by Dfeitt and Dvatn, the signal from the second term (the water signal) will disappear much faster than the signal from the first term in the equation (the fat signal). In Figure 3, the solid line shows a weighted linear regression fit to the above equation (possibly LII) when the water signal is suppressed due to its high mobility. The extrapolation into the y-axis then gives I(T2<*>)feitt. The value of I(T2<*>)vam is then obtained by subtracting I(T2<*>)feit from the total signal I at the intersection with the y-axis.

Etter at signalene er separert gjør en korreksjon for T2<*->effekter. Dette er nødvendig da PFGSE-eksperimentet med eksisterende utstyr tar 4-10 ms, og transversal relaksasjonstid for vann og fett er av samme størrelsesorden. Det betyr at noe signal både fra vann og fett kan være mistet, men ved hjelp av et relaksasjonsekperiment korrigerer man for denne effekten. Dermed kan vann- og fettsignal kvantifiseres. After the signals are separated make a correction for T2<*->effects. This is necessary as the PFGSE experiment with existing equipment takes 4-10 ms, and transverse relaxation times for water and fat are of the same order of magnitude. This means that some signal from both water and fat may be lost, but with the help of a relaxation experiment you correct for this effect. Thus, the water and fat signal can be quantified.

NMR-signal som er tapt i løpet av PFGSE diffusjonseksperimentet, kompenserer en for ved å måle verdien på T2<*> og dermed ekstrapolere seg inn til observasjonstid lik 0 (se figurene 5 og 6). Dette gjøres ved hjelp av en kombinasjon av PFGSE-sekvensen med en etterfølgende rekke av 180-graders RF-pulser, et transversal relaksasjonseksperiment (se figur 4). NMR signal that is lost during the PFGSE diffusion experiment is compensated for by measuring the value of T2<*> and thus extrapolating to an observation time equal to 0 (see figures 5 and 6). This is done using a combination of the PFGSE sequence with a subsequent train of 180-degree RF pulses, a transverse relaxation experiment (see Figure 4).

Eksperimentet utføres for to verdier på g: The experiment is performed for two values of g:

a) Den magnetiske feltgradienten er g så sterk at vannsignal er undertrykt En kan da måle T2<*> for fett samt Io=Ifett, og kvantifisering av fett er fullført. b) g er liten slik at vann og fett måles samtidig, x" kan da settes mindre enn x slik at en får et målepunkt nær opptil observasjonstid lik 0. x' kan ikke settes lik 0 da det vil bety at proton a) The magnetic field gradient is g so strong that the water signal is suppressed. One can then measure T2<*> for fat as well as Io=Ifet, and quantification of fat is complete. b) g is small so that water and fat are measured at the same time, x" can then be set smaller than x so that you get a measurement point close to the observation time equal to 0. x' cannot be set equal to 0 as this would mean that proton

NMR-signal fra proteinet i systemet vil bidra. Proton har en transversal relaksasjonstid på 10-100 fis (ref.3 ) slik at minste t' som kan nyttes vil være 250 us. Første målepunkt vil da være ved 0.5 ms, og proton NMR-signalet fra proteinet vil da ikke gi et signifikant bidrag til NMR-signalet Da en kjenner T2<*> for fett samt Ifett fra a), finnes T2<*> for vann samt Io=Ivann. Kvantifisering av vann er fullført. NMR signal from the protein in the system will contribute. Proton has a transverse relaxation time of 10-100 fis (ref.3), so that the smallest t' that can be used will be 250 us. The first measurement point will then be at 0.5 ms, and the proton NMR signal from the protein will not make a significant contribution to the NMR signal When you know T2<*> for fat and Iffat from a), there is T2<*> for water as well as Io=Ivann. Quantification of water is complete.

I tilfelle a) skrives attenuasjonen In case a) the attenuation is written

En vektet lineær regresjonstilpassing for logaritmen til (LI3) til funksjonen resulterer i en verdi for c der A weighted linear regression fit of the logarithm of (LI3) to the function results in a value for c there

Med vektet tilpassing tar en hensyn til at modellen i (LI4) ikke er gyldig til alle tider. Når observasjonstiden går mot et minimum (n —*■ 0), vil gyldigheten av modellen øke. De første målepunktene er derfor tillagt mer vekt enn de siste. Figur 5 viser attenuasjonen av fettsignal på grunn av T2<*->relaksasjon. With weighted adaptation, one takes into account that the model in (LI4) is not valid at all times. When the observation time goes towards a minimum (n —*■ 0), the validity of the model will increase. The first measuring points are therefore given more weight than the last. Figure 5 shows the attenuation of fat signal due to T2<*->relaxation.

Diffusjons- og relaksasjonseffekter i NMR-signalet fra fett er nå korrigert for, og signalet menes å være et mål for fettinnholdet i prøven. Diffusion and relaxation effects in the NMR signal from fat have now been corrected for, and the signal is believed to be a measure of the fat content in the sample.

For å utføre en lignende tilpassing for T2<*->eksperimentet der vann og fettsignal er til stede samtidig, må en først trekke fra fettsignalet. Dette gjøres ved å skalere attenuasjonen fra fettsignalet i a) med I(T2<*>). I(T2<*>) er den ekstrapolerte verdien ved 0 påtrykt magnetisk feltgradient styrke, og denne er visualisert med en linje i figur 3. Effekter fra diffusjon av fett under påvirkning av påtrykt magnetisk feltgradient g er da korrigert for, og den resulterende T2<*> attenuasjonen vil være fra vann alene. To perform a similar adjustment for the T2<*->experiment where water and fat signal are present at the same time, one must first subtract the fat signal. This is done by scaling the attenuation from the fat signal in a) with I(T2<*>). I(T2<*>) is the extrapolated value at 0 applied magnetic field gradient strength, and this is visualized with a line in Figure 3. Effects from diffusion of fat under the influence of applied magnetic field gradient g are then corrected for, and the resulting T2 <*> the attenuation will be from water alone.

En vektet lineær regresjon til funksjonen i (LI4) gir da A weighted linear regression to the function in (LI4) then gives

Prøven veies før NMR-eksperimentet, og når en har funnet vekt av fett (gitt av LI3) og vann (gitt av L 14), vil resterende mengde utgjøre reststoffet eller tørrstoffet i prøven. The sample is weighed before the NMR experiment, and once the weight of fat (given by LI3) and water (given by L 14) has been found, the remaining amount will constitute the residue or dry matter in the sample.

Metoden er testet ut på homogenisert laksefilet der eksperimentelle data er vist i figurene 3,5 og 6 . Kontrollrnålinger er gjort ved hjelp av Fosslet metoden for ekstraksjon av fett og tørking for å finne vanninnhold. Resultatene fra de to ulike metodene viser at en finner tilnærmet samme vanninnhold, begge innenfor intervallet 62.5-64.5 %. The method has been tested on homogenised salmon fillets where experimental data are shown in Figures 3, 5 and 6. Control samples are made using the Fosslet method for extracting fat and drying to determine water content. The results from the two different methods show that one finds approximately the same water content, both within the interval 62.5-64.5%.

For fettinnhold gir NMR-metoden en prosentandel på 19.8 % mot 14.0 % fra Foss-let metoden. For fat content, the NMR method gives a percentage of 19.8% against 14.0% from the Foss-let method.

Referanser: References:

Ref.l: NMR- Signal Reception: Virtual Photons and Coherent Spontaneous Emission, Concepts Magnetic Resonance 9: 277-297 (1997). Ref.l: NMR- Signal Reception: Virtual Photons and Coherent Spontaneous Emission, Concepts Magnetic Resonance 9: 277-297 (1997).

Ref.2: Pulsed- Field Gradient Nuclear Magnetic Resonance as a Tool for Studying Tramlational Difusion: Part 1. Basic Theory, Concepts Magnetic Resonance 9: 299-336 Ref.2: Pulsed- Field Gradient Nuclear Magnetic Resonance as a Tool for Studying Tramlational Diffusion: Part 1. Basic Theory, Concepts Magnetic Resonance 9: 299-336

(1997). (1997).

Ref. 3: A review of H nuclear magnetic resonance relaxation in pathology: Are Tl and T2 diagnostics?, Medical Physics 14 (1), Jan/Feb 1987. Ref. 3: A review of H nuclear magnetic resonance relaxation in pathology: Are Tl and T2 diagnostics?, Medical Physics 14 (1), Jan/Feb 1987.

Claims

1. Procedure for determining the amount of fat and water in biological material, characterized by the biological sample being placed in a homogeneous/static magnetic field and exposed to an oscillating magnetic field (figure 1) which, together with a magnetic field gradient across the sample, measures the protons' nuclear magnetic moment, in a diffusion experiment (figure 2) and a combined diffusion/relaxation experiment (figure 4), directly separating the signals from the fat and water by means of their different mobilities.

2. Method for determining the amount of fat and water in biological material according to claim 1, characterized in that the signals from fat and water are separated by controlled change of the applied magnetic field gradient to provide a signal for fat and water combined and a signal for fat alone (figure 3) whereby the water signal can be found through subtraction of these signals.

3. Method for determining the amount of fat and water in biological material according to claim 2, characterized in that the signals from fat and water are corrected for T2<* >relaxation effects through the following steps: i) Magnetic field gradient strength is set so high that the water signal is suppressed in the diffusion sequence and correction for T2<*>relaxation is performed for the fat signal alone (figure 5, LI5) ii) Magnetic field gradient strength is set so low that T2<*>relaxation for water and fat is measured simultaneously. iii) A scaled version of the T2<*->relaxation curve for fat alone that is corrected for attenuation of signal due to diffusion in the diffusion sequence is subtracted from the T2<*->relaxation curve for fat and water, and one is then left with T2<* -> relaxation curve for water alone (figure 6, LI6).

4. Method for determining the amount of fat and water in biological material according to claim 1, 2 or 3, characterized in that magnetic field gradients are used to generate spatial frequency resolution (L5) of the Fourier-transformed NMR signal, so that a reference sample can be run simultaneously with the biological sample.