Induced magnetic field of liquid foods under electrical excitation
本研究表明，在电激励下，各种液体食品中诱导出的磁响应在不同频率和温度下表现出截然不同的、依赖于基质的行为，为表征电荷传输和监测电辅助食品加工系统提供了一种极具前景的补充方法。
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当电流流经液体时，它所做的不仅仅是加热液体或移动离子；它还会产生一个环绕电流路径的隐形磁场。这是物理学中的一条基本规则，适用于从我们墙壁里的布线到我们血管中流动的血液的一切事物。在食品科学领域，研究人员长期以来一直利用电学测量来了解牛奶或果汁等液体在加工过程（例如通过电进行加热或灭菌）中的行为。然而，这些传统的测量方法通常只关注电如何在食物中通过，将液体视为一种简单的、均匀的物质。这种方法忽略了食物复杂的现实，即食物通常是水、糖、蛋白质以及能够以特定方式捕捉或引导离子的微小结构的混合物。了解这些不同的食物结构如何对电做出反应，对于提高食品安全和质量至关重要，然而，关于电流如何在这些复杂混合物中移动的全貌，在某种程度上仍不清晰。
来自中国江南大学和 Biomag Innovations LLC 的一个研究小组决定从一个新的角度来审视这个问题。他们不再仅仅测量电流如何通过各种液体食物，而是测量了电流在其中流动时所产生的磁场。他们测试了十二种不同类型的液体食物，范围从全脂、低脂到脱脂牛奶，到苹果汁、葡萄汁和橙汁。他们还包括了由海藻酸钠和明胶制成的溶液，这些是用于创造厚实、凝胶状质地的常见食品添加剂。科学家们将这些液体置于一个细管中，并在其中通过电流，同时仔细测量同步产生的磁场强度。他们改变了实验条件，调整了电力的推动强度、液体的温度以及电流来回切换的速度，以观察在每种情景下磁响应是如何变化的。
结果显示，这些食物的磁行为在很大程度上取决于食物的成分及其内部结构的组织方式。当研究人员将温度从 30 摄氏度升高到 80 摄氏度时，所有样本的磁响应都增强了，这很合理，因为热量通常有助于离子更自由地移动。然而，最令人惊讶的发现发生在他们改变电信号频率时。对于牛奶和果汁这类相对自由流动的液体，随着电流频率的升高，磁响应也随之增加。但对于含有长链聚合物网络以创造结构化、凝胶状环境的明胶和海藻酸钠溶液，磁响应却随着频率的增加而减小。这种相反的反应表明，这些凝胶的内部结构改变了电流在其中的移动方式，而这种变化是简单的电导率测量无法检测到的。
研究人员还发现，仅了解食物的导电性并不能说明全部情况。两种不同的食物可能具有相似的电导率，但会产生截然不同的磁响应，这表明食物的结构方式与它所含离子的数量同样重要。通过结合测量电导率、磁响应以及食物对电压和温度变化的反应，该团队能够清晰地区分不同类型的食物基质。这表明，测量感应磁场为观察复杂食物中电荷传输的隐藏世界提供了一个独特的窗口。虽然这项研究尚未证明这种方法将如何改变工业食品加工，但它为科学家提供了一个有前景的新工具，以便更好地理解和监测电流如何与构成我们食物供应的复杂、结构化液体进行相互作用。
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