掃描電鏡在食品科學(xué)中的研究

在食品科學(xué)領(lǐng)域中，研究人員面臨著許多不同的、具有挑戰(zhàn)性的顯微任務(wù)：從顆粒和纖維分析，到食品保存、食品微生物和食品病原體。食品科學(xué)研究和掃描電鏡（SEM）一直具有很強(qiáng)的相關(guān)性。掃描電鏡（SEM）可以用于各種各樣的領(lǐng)域研究，從草藥到水果，從加工食品到自然成分。這篇博客可以幫助了解如何使用掃描電鏡（SEM），以及它所帶來的好處和挑戰(zhàn)。

掃描電鏡（SEM）分析干燥過程

作為第一個例子，讓我們來看看干燥過程對中國主要養(yǎng)殖貝類的理化性質(zhì)和抗氧化活性的影響分析[1]。太平洋牡蠣（Crassostrea gigas），被認(rèn)為是一種珍貴的食物和藥物資源。分析不同的干燥方法對多糖的表面形貌和結(jié)構(gòu)的影響。

通過對掃描電鏡的使用，Hu等人可以證明噴霧干燥產(chǎn)生了更小、更均勻的多糖顆粒，而冷凍干燥和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)干燥則可以制造具有橢圓形和光滑形貌的表面。光滑的表面形貌可以顯示出較高的生物活性和抗氧化活性。根據(jù)他們發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，噴霧干燥被推薦為是生產(chǎn)多糖體的方法。

圖1：用掃描電鏡對酵母進(jìn)行成像

香蕉淀粉的研究

在一個類似的話題上，從香蕉的淀粉得到了更詳細(xì)的研究。淀粉是屬于葡萄糖的一種聚合物，在高等植物中作為主要的能量儲備。淀粉作為一種便宜、豐富、可生物降解的可再生材料，可以從多種植物中獲得，如小麥、玉米或馬鈴薯。

在Ssonko和Muranga的研究中，香蕉被用作收集淀粉的主要來源[2]。通過掃描電鏡，對淀粉樣品進(jìn)行了分析，并對其進(jìn)行了Pt-Pd涂層的分析。所觀察到的形狀分為細(xì)長的球體和橢圓形的顆粒。

結(jié)果證實(shí)了其他研究的觀察結(jié)果，報告說香蕉淀粉由非常不同的形狀組成。只有來自Fougamou（一種烹飪香蕉）的淀粉，呈三角形和梨狀結(jié)構(gòu)?？偟膩碚f，這項(xiàng)研究結(jié)果提供了關(guān)于淀粉的理化性質(zhì)和功能特性的有用信息，增強(qiáng)了它們在食品工業(yè)中的應(yīng)用，取代了商業(yè)化的淀粉。

植物和香精油的研究

最后但同樣重要的是，Kotronia等人[3]的一項(xiàng)有趣的研究。牛至是一種芳香植物，通常生長在靠近地中海的國家。雖然牛至和從它衍生出來的香精油是眾所周知的，并且被使用了幾個世紀(jì)，但直到最近，這種植物油才吸引了更多的研究領(lǐng)域的注意。

這些油已被證明具有抗菌、抗氧化和消炎的作用，這是由酚類物質(zhì)產(chǎn)生的，主要來自于香芹酚。香芹酚甚至被認(rèn)為在預(yù)防神經(jīng)衰退性疾病方面具有顯著的潛力。

在這項(xiàng)研究中,使用掃描電鏡觀察最終的干β-cyclodextrin-oregano精油包含復(fù)合物。為了獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對100個粒子進(jìn)行了成像，確定了它們的平均粒徑。Kotronia等人能夠觀察到包含復(fù)合物沒有表現(xiàn)出的一種特殊的形態(tài)學(xué)，有棱柱、平行和光滑的側(cè)面。

此外，他們觀察到不同大小的團(tuán)聚體，大的顆粒可能吸引較小的顆粒?？梢源_定的平均大小為2.2µm。在未來，包括食品、化妝品和農(nóng)業(yè)部門在內(nèi)的各種應(yīng)用可以廣泛應(yīng)用掃描電鏡。

圖2：用掃描電鏡成像迷迭香

說到植物，以及從中提取的油，用掃描電鏡成像；請看下圖3中的葉子組織。我們最近發(fā)現(xiàn)一些葉子表面有這些星形圖案。他們的大小只有100µm,或者說一毫米的十分之一!

圖3：掃描電鏡下的植物星形組織

參考文獻(xiàn)

[1] Effect of drying procedures on the physiochemical properties and antioxidant activities of polysaccharides from Crassostrea gigas – Hu et al., PLoS ONE, 2017

[2] Partial characterization of starches from major banana (matooke) cultivars grown in Uganda -  Ssonko and Muranga, Food Sci Nutr 2017 (5)

[3] Encapsulation of Oregano Essential Oil in β-cyclodextrin: synthesis and characterization of the inclusion complexes – Kotronia et al. bioengineering 2017 (4)