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電子顯微鏡在食品科學研究的應用

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在食品科學領域,研究人員面臨著許多不同的、具有挑戰性的顯微鏡應用任務:從顆粒和纖維分析,到食品保存、食品微生物學和食品病原體。食品科學研究和掃描式電子顯微鏡(SEM)一直密切相關。 SEM可用於各種各樣的研究,從草藥到水果、從加工食品到天然成分。 本文將為您提供一些有關如何使用SEM以及SEM帶來的好處和挑戰。

 

使用掃描式電子顯微鏡分析不同乾燥程序所呈現的影響

 

第一個例子,讓我們觀察乾燥程序的不同對中國主要養殖貝類[1]的理化特性和抗氧化活性的影響分析。太平洋牡蠣Crassostrea gigas被認為是一種珍貴的食品和藥品資源。依據不同的乾燥方式分析對多醣的表面形態和結構的影響。

透過掃描式電子顯微鏡,Hu等人表示噴霧乾燥產生更小且更均勻的多醣顆粒,而冷凍乾燥和旋轉蒸發乾燥可製造具有橢圓形和光滑的表面形貌。光滑的表面形貌可顯示出較高的生物活性和抗氧化活性。基於這個結果,噴霧乾燥法被推薦生產多醣體的方法。

example baking yeast imaged with sem

圖1.掃描式電子顯微鏡SEM下酵母的成像

 

香蕉澱粉的研究

類似的話題上,從香蕉澱粉獲得了更詳細的研究。澱粉是一種葡萄糖的聚合物,在高等植物中作為主要能量儲備。澱粉作為一種廉價、豐富、可生物降解的可再生材料,可以從多種植物中獲得,例如小麥、玉米或馬鈴薯。

在Ssonko和Muranga的研究中,香蕉被用作收集澱粉的主要來源[2]。在掃描電子顯微鏡內對澱粉樣品進行分析,對其進行在Pt-Pd塗層的分析,所觀察到的形狀分為細長的球體和橢圓形的顆粒。

該結果證實了其他研究的觀察結果,報告說香蕉澱粉由不同的形狀組成。只有來自烹飪香蕉Fougamou的澱粉顯示出三角形和梨形結構。總體來說,研究結果提供了有關澱粉的理化性質和功能特性的有用信息,從而強化了澱粉在食品工業中的應用,取代了商業化的澱粉。

 

植物及其精油的研究

最後但並非最不重要的一點是,Kotronia等人[3]對精油進行了有趣的研究。眾所周知,牛至是一種芳香植物,通常在地中海附近的國家野生。而且,儘管牛至和其衍生的香精油已為人所知,並且已經使用了多個世紀,但直到最近,這些植物油才吸引了各應用領域更多的注意。

這些油已被證明具有抗菌、抗氧化和消炎的作用,這是由於酚類物質產生的,主要是香芹酚。甚至有人提出香芹酚具有預防神經退行性疾病的可能性。

在這項研究中,使用掃描式電子顯微鏡觀察最終乾燥的β-cyclodextrin-oregano精油化合物。針對100個粒子進行了成像而獲得統計數據,並確定了它們的平均粒徑。Kotronia等人所觀察到的化合物沒有呈現一種特殊的形態學,而是具有棱柱、平行且光滑的側面。

除此之外,他們觀察到了不同大小的團聚物,較大的顆粒可能會吸引較小的顆粒。可以確定平均大小為2.2μm。未來,各種應用將拓大,包括食品、化妝品和農業領域。

imaging rosemary with sem

圖2.掃描式電子顯微鏡SEM下迷迭香的成像

 

說到植物,以及從中提煉的油,用掃描式電子顯微鏡觀察。請看下圖的葉子組織。最近有研究發現,有些葉子的表面上呈現這些星形圖案。它們的尺寸僅為100 µm,即十分之一毫米!

sem image plant star shaped leaf issue

圖3.掃描式電子顯微鏡SEM下的植物星形組織

 

參考文獻:

[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)

 

 

作者介紹

Karl Kersten

Karl Kersten是Thermo Scientific Phenom SEM電子顯微鏡應用團隊的負責人。 他對Phenom產品充滿熱情,致力於將客戶需求轉換為產品或軟體功能,使客戶實現其目標。

 

原文網址: https://blog.phenom-world.com/food-science-research-scanning-electron-microscopy

 

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