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電鏡應用|掃描電鏡下的食品微觀結構

來源:北京歐波同光學技術有限公司   2024年12月20日 10:25  

掃描電子顯微鏡(SEM)是一種應用于各個領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,廣泛應用于食品微觀結構的表征中。民以食為天,食品是日常生活中不可少的一部分,而食品的微觀結構與品質密切相關,因此利用掃描電子顯微鏡對食品進行微觀結構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構的形貌和組織特征以鹽為例,傳統的光學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構和表面形貌。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構特征,這有助于了解鹽的品質和純度情況。類似地,對糖、干香菇、干木耳、干蘿卜、米、面等食品進行掃描電子顯微鏡觀察,也可以揭示它們的微觀結構特征,例如顆粒形狀大小、表面結構、孔隙分布等。這些微觀結構特征對食品的口感、溶解性、吸濕性等性質均有重要影響,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特征。
其次,掃描電子顯微鏡能夠對食品成分的分布和組織結構進行定量分析。通過能量色散X射線分析(EDS)等技術,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合圖像分析軟件,對食品中的微觀結構特征進行定量化分析,如顆粒大小分布、孔隙率等。這些定量分析結果有助于了解食品成分的均勻性和分布情況,為食品質量控制和品質評價提供了重要依據。



為了更好地觀測各種食品在微觀下的形態(tài)結構,本文采用賽默飛Axia ChemiSEM全新智能型鎢燈絲掃描電鏡進行拍攝。Axia ChemiSEM具備操作方便,適用人群廣泛的特點。采用全中文操作界面,日常操作無需光闌合軸,內置的用戶使用指南方便任何人員進行操作,大大降低了設備的操控難度。不僅如此,Axia的高穩(wěn)定樣品倉設計,還可以容納大而重的樣品。同時標配5種探測器,完善的探測系統和直觀的導航系統,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
食用鹽的微觀結構對其品質有著重要影響。鹽的結晶形態(tài)、晶體尺寸和結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。粗糙的結晶會使鹽的溶解速度變慢,而較小的晶體尺寸和更高的結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構可以有效改善鹽的品質,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)質的白砂糖微觀結構均勻細膩,顆粒大小均勻,晶體形態(tài)規(guī)整,色澤純白。這種微觀結構能夠使砂糖在溶解、吸濕、儲存等方面表現出良好的性能。而質量較差的白砂糖微觀結構不均勻,顆粒不規(guī)則,可能帶有雜質,影響了砂糖的溶解、甜度和口感。因此,微觀結構是影響白砂糖品質的重要因素之一。如圖2所示,采用Axia ChemiSEM獲得的結果,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味和營養(yǎng)的作用,而微觀結構同樣對這些干貨的品質有著重要的影響。
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圖3:干香菇的微觀形貌
首先,干香菇的微觀結構主要包括細胞壁、細胞質和胞間質,在干燥過程中,細胞壁會收縮變硬,細胞質失去水分變得更加緊密,這些微觀結構的改變會直接影響到干香菇的口感和風味。
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圖4:干蘿卜的微觀形貌
干蘿卜的微觀結構主要包括細胞壁和胞間質,干燥會讓細胞壁變得更加脆硬,同時胞間質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

而干木耳的微觀結構包括菌絲和細胞壁,干燥過程中,菌絲會變得更加緊密,細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。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構,從而保證食材的品質。

上面三組圖均是采用Axia ChemiSEM獲得的結果。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
米的品質取決于其內部含有的淀粉和蛋白質的比例和分布情況。微觀結構中淀粉顆粒的大小、形狀和分布密度會影響大米的口感和黏性。同時,蛋白質的含量和結構也會影響米的彈性和黏性。因此,通過調整米的微觀結構,可以有效提升米的品質,使其更加符合消費者的口感偏好。如圖6所示,采用Axia ChemiSEM獲得的結果,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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