Aspects scientifiques et technologiques
Analyse de la mobilité et de la distribution du sel dans les produits alimentaires par résonance magnétique nucléaire

Les propriétés physiques du noyau sodium (²³Na) autorisent sa détection par RMN et par conséquent l'analyse du sel (NaCl) par spectroscopie et imagerie RMN. Lorsqu'un échantillon salé est placé dans un champ magnétique, statique et intense, une aimantation macroscopique apparaît dans l'échantillon parallèlement à ce champ. Elle résulte de la répartition de l'ensemble des noyaux sodium entre différents niveaux d'énergie à l'équilibre thermodynamique.

Une expérience de RMN ( http://www.cis.rit.edu/htbooks/ nmr/inside.htm) consiste d'abord à perturber l'équilibre thermodynamique en apportant de l'énergie sous forme d'une onde radiofréquence à une fréquence précise, d'où le terme de résonance. L'évolution temporelle de l'aimantation macroscopique transversale qui en résulte génère un signal électrique par induction aux bornes d'une bobine placée à proximité de l'échantillon observé. L'analyse fréquentielle de ce signal donne des informations sur le retour à l'équilibre thermodynamique qui dépend de l'environnement des noyaux étudiés. Outre la relation naturelle entre l'amplitude du signal RMN et la quantité de noyaux, la RMN renseigne aussi sur l'interaction des noyaux avec les molécules voisines. En s'appuyant sur ce principe, nous avons développé des méthodes RMN pour quantifier de manière non destructive la concentration et détecter l'état de liaison du sodium dans différents produits salés.

Pour comprendre ces méthodes RMN, une description simple du comportement quantique du noyau sodium est nécessaire. Nos méthodes observent non pas le sel proprement dit, mais l'ion sodium. En raison d'un spin égal à I = 3/2, un noyau sodium placé dans un champ magnétique statique peut occuper quatre (2I + 1) niveaux d'énergie. Un ensemble de noyaux se répartit entre ces quatre niveaux d'énergie. L'écart entre deux niveaux consécutifs est identique et définit une transition. Une expérience de spectroscopie RMN génère un spectre, c'est-à-dire un ensemble de pics fréquentiels où chaque pic révèle une transition. La position du pic...