電鏡應(yīng)用|掃描電鏡下的食品微觀結(jié)構(gòu)

來源：北京歐波同光學(xué)技術(shù)有限公司 2024年12月20日 10:25

掃描電子顯微鏡（SEM）是一種應(yīng)用于各個(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(píng)價(jià)提供了重要依據(jù)。

為了更好地觀測(cè)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(shí)標(biāo)配5種探測(cè)器，完善的探測(cè)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

圖1：食用鹽的微觀形貌

食用鹽的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)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(huì)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(huì)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

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(chǔ)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(duì)這些干貨的品質(zhì)有著重要的影響。

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(huì)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(huì)直接影響到干香菇的口感和風(fēng)味。

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(huì)讓細(xì)胞壁變得更加脆硬，同時(shí)胞間質(zhì)的變化也會(huì)影響到蘿卜的口感和口感。

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(huì)變得更加緊密，細(xì)胞壁也會(huì)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(shí)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

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(huì)影響大米的口感和黏性。同時(shí)，蛋白質(zhì)的含量和結(jié)構(gòu)也會(huì)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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