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技術(shù)文章

電鏡應(yīng)用|掃描電鏡下的食品微觀結(jié)構(gòu)

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掃描電子顯微鏡(SEM)是一種應(yīng)用于各個領(lǐng)域的高分辨率成像儀器,因其優(yōu)異的表征性能和高分辨率的成像能力,廣泛應(yīng)用于食品微觀結(jié)構(gòu)的表征中。民以食為天,食品是日常生活中不可少的一部分,而食品的微觀結(jié)構(gòu)與品質(zhì)密切相關(guān),因此利用掃描電子顯微鏡對食品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征具有重要的意義。


首先,掃描電子顯微鏡能夠揭示食品中微觀結(jié)構(gòu)的形貌和組織特征。以鹽為例,傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡分辨率和景深都有限,只能觀察到鹽的晶體外觀,而無法揭示其微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌。通過掃描電子顯微鏡,可以清晰地觀察到鹽晶體的表面形貌、晶體大小和形狀分布等微觀結(jié)構(gòu)特征,這有助于了解鹽的品質(zhì)和純度情況。類似地,對糖、干香菇、干木耳、干蘿卜、米、面等食品進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察,也可以揭示它們的微觀結(jié)構(gòu)特征,例如顆粒形狀大小、表面結(jié)構(gòu)、孔隙分布等。這些微觀結(jié)構(gòu)特征對食品的口感、溶解性、吸濕性等性質(zhì)均有重要影響,因此通過掃描電子顯微鏡能夠更加全面地了解食品的品質(zhì)特征。
其次,掃描電子顯微鏡能夠?qū)κ称烦煞值姆植己徒M織結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析。通過能量色散X射線分析(EDS)等技術(shù),可以定量分析食品中元素的含量和分布情況,如鹽中鈉離子的含量等。此外,掃描電子顯微鏡還可以結(jié)合圖像分析軟件,對食品中的微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行定量化分析,如顆粒大小分布、孔隙率等。這些定量分析結(jié)果有助于了解食品成分的均勻性和分布情況,為食品質(zhì)量控制和品質(zhì)評價提供了重要依據(jù)。



為了更好地觀測各種食品在微觀下的形態(tài)結(jié)構(gòu),本文采用賽默飛Axia ChemiSEM全新智能型鎢燈絲掃描電鏡進(jìn)行拍攝。Axia ChemiSEM具備操作方便,適用人群廣泛的特點(diǎn)。采用全中文操作界面,日常操作無需光闌合軸,內(nèi)置的用戶使用指南方便任何人員進(jìn)行操作,大大降低了設(shè)備的操控難度。不僅如此,Axia的高穩(wěn)定樣品倉設(shè)計(jì),還可以容納大而重的樣品。同時標(biāo)配5種探測器,完善的探測系統(tǒng)和直觀的導(dǎo)航系統(tǒng),可幫助用戶快捷、全面的掌握樣品信息。

一、食用鹽

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圖1:食用鹽的微觀形貌
食用鹽的微觀結(jié)構(gòu)對其品質(zhì)有著重要影響。鹽的結(jié)晶形態(tài)、晶體尺寸和結(jié)晶度決定了鹽的溶解速度和溶解度,從而影響其口感和溶解效果。粗糙的結(jié)晶會使鹽的溶解速度變慢,而較小的晶體尺寸和更高的結(jié)晶度則會提高鹽的溶解性能和口感。因此,合理控制鹽的微觀結(jié)構(gòu)可以有效改善鹽的品質(zhì),使其更適合不同的食用和加工需求。如圖1所示,采用Axia ChemiSEM獲得的結(jié)果:低倍下鹽顆粒立體感十足,類似正方體,部分顆粒稍有破碎;高倍下鹽顆粒表面起伏不平,存在空隙,表面由許多小晶粒組成。

二、白砂糖

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圖2:白砂糖的微觀形貌
優(yōu)質(zhì)的白砂糖微觀結(jié)構(gòu)均勻細(xì)膩,顆粒大小均勻,晶體形態(tài)規(guī)整,色澤純白。這種微觀結(jié)構(gòu)能夠使砂糖在溶解、吸濕、儲存等方面表現(xiàn)出良好的性能。而質(zhì)量較差的白砂糖微觀結(jié)構(gòu)不均勻,顆粒不規(guī)則,可能帶有雜質(zhì),影響了砂糖的溶解、甜度和口感。因此,微觀結(jié)構(gòu)是影響白砂糖品質(zhì)的重要因素之一。如圖2所示,采用Axia ChemiSEM獲得的結(jié)果,相比于食用鹽,微觀下白砂糖顆粒棱角更加分明,表面平整光滑。

三、干香菇、干蘿卜和干木耳

干香菇、干蘿卜和干木耳是常見的食材,在烹飪中起到增加風(fēng)味和營養(yǎng)的作用,而微觀結(jié)構(gòu)同樣對這些干貨的品質(zhì)有著重要的影響。
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圖3:干香菇的微觀形貌
首先,干香菇的微觀結(jié)構(gòu)主要包括細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)和胞間質(zhì),在干燥過程中,細(xì)胞壁會收縮變硬,細(xì)胞質(zhì)失去水分變得更加緊密,這些微觀結(jié)構(gòu)的改變會直接影響到干香菇的口感和風(fēng)味。
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圖4:干蘿卜的微觀形貌
干蘿卜的微觀結(jié)構(gòu)主要包括細(xì)胞壁和胞間質(zhì),干燥會讓細(xì)胞壁變得更加脆硬,同時胞間質(zhì)的變化也會影響到蘿卜的口感和口感。
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圖5:干木耳的微觀形貌

而干木耳的微觀結(jié)構(gòu)包括菌絲和細(xì)胞壁,干燥過程中,菌絲會變得更加緊密,細(xì)胞壁也會變得更加硬脆,從而影響到干木耳的口感和食用品質(zhì)。因此,在制備這些干貨的過程中,要注意控制干燥的溫度、濕度和時間,以保持其良好的微觀結(jié)構(gòu),從而保證食材的品質(zhì)。

上面三組圖均是采用Axia ChemiSEM獲得的結(jié)果。干香菇和干蘿卜微觀下表面存在密密麻麻的孔隙和孔洞,原因是干燥過程中,細(xì)胞壁收縮變硬,水分流失;干木耳微觀下菌絲清晰可見,且緊密排布。

四、小米和大米

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圖6:小米(左)和 大米(右)的微觀形貌
米的品質(zhì)取決于其內(nèi)部含有的淀粉和蛋白質(zhì)的比例和分布情況。微觀結(jié)構(gòu)中淀粉顆粒的大小、形狀和分布密度會影響大米的口感和黏性。同時,蛋白質(zhì)的含量和結(jié)構(gòu)也會影響米的彈性和黏性。因此,通過調(diào)整米的微觀結(jié)構(gòu),可以有效提升米的品質(zhì),使其更加符合消費(fèi)者的口感偏好。如圖6所示,采用Axia ChemiSEM獲得的結(jié)果,微觀狀態(tài)下,可清晰觀察淀粉顆粒的大小和分布狀態(tài)。

賽默飛智能型掃描電鏡 Axia ChemiSEM

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