电镜应用|扫描电镜下的食品微观结构

2025-01-02 10:04:07, 创新研究中心北京欧波同光学技术有限公司

扫描电子显微镜（SEM）是一种应用于各个领域的高分辨率成像仪器，因其优异的表征性能和高分辨率的成像能力，广泛应用于食品微观结构的表征中。民以食为天，食品是日常生活中必不可少的一部分，而食品的微观结构与品质密切相关，因此利用扫描电子显微镜对食品进行微观结构表征具有重要的意义。

首先，扫描电子显微镜能够揭示食品中微观结构的形貌和组织特征。以盐为例，传统的光学显微镜分辨率和景深都有限，只能观察到盐的晶体外观，而无法揭示其微观结构和表面形貌。通过扫描电子显微镜，可以清晰地观察到盐晶体的表面形貌、晶体大小和形状分布等微观结构特征，这有助于了解盐的品质和纯度情况。类似地，对糖、干香菇、干木耳、干萝卜、米、面等食品进行扫描电子显微镜观察，也可以揭示它们的微观结构特征，例如颗粒形状大小、表面结构、孔隙分布等。这些微观结构特征对食品的口感、溶解性、吸湿性等性质均有重要影响，因此通过扫描电子显微镜能够更加全面地了解食品的品质特征。

其次，扫描电子显微镜能够对食品成分的分布和组织结构进行定量分析。通过能量色散X射线分析（EDS）等技术，可以定量分析食品中元素的含量和分布情况，如盐中钠离子的含量等。此外，扫描电子显微镜还可以结合图像分析软件，对食品中的微观结构特征进行定量化分析，如颗粒大小分布、孔隙率等。这些定量分析结果有助于了解食品成分的均匀性和分布情况，为食品质量控制和品质评价提供了重要依据。

为了更好地观测各种食品在微观下的形态结构，本文采用赛默飞Axia ChemiSEM全新智能型钨灯丝扫描电镜进行拍摄。Axia ChemiSEM具备操作方便，适用人群广泛的特点。采用全中文操作界面，日常操作无需光阑合轴，内置的用户使用指南方便任何人员进行操作，大大降低了设备的操控难度。不仅如此，Axia的高稳定样品仓设计，还可以容纳大而重的样品。同时标配5种探测器，完善的探测系统和直观的导航系统，可帮助用户快捷、全面的掌握样品信息。

一、食用盐

图1：食用盐的微观形貌

食用盐的微观结构对其品质有着重要影响。盐的结晶形态、晶体尺寸和结晶度决定了盐的溶解速度和溶解度，从而影响其口感和溶解效果。粗糙的结晶会使盐的溶解速度变慢，而较小的晶体尺寸和更高的结晶度则会提高盐的溶解性能和口感。因此，合理控制盐的微观结构可以有效改善盐的品质，使其更适合不同的食用和加工需求。如图1所示，采用Axia ChemiSEM获得的结果：低倍下盐颗粒立体感十足，类似正方体，部分颗粒稍有破碎；高倍下盐颗粒表面起伏不平，存在空隙，表面由许多小晶粒组成。

二、白砂糖

图2：白砂糖的微观形貌

优质的白砂糖微观结构均匀细腻，颗粒大小均匀，晶体形态规整，色泽纯白。这种微观结构能够使砂糖在溶解、吸湿、储存等方面表现出良好的性能。而质量较差的白砂糖微观结构不均匀，颗粒不规则，可能带有杂质，影响了砂糖的溶解、甜度和口感。因此，微观结构是影响白砂糖品质的重要因素之一。如图2所示，采用Axia ChemiSEM获得的结果，相比于食用盐，微观下白砂糖颗粒棱角更加分明，表面平整光滑。

三、干香菇、干萝卜和干木耳

干香菇、干萝卜和干木耳是常见的食材，在烹饪中起到增加风味和营养的作用，而微观结构同样对这些干货的品质有着重要的影响。

图3：干香菇的微观形貌

首先，干香菇的微观结构主要包括细胞壁、细胞质和胞间质，在干燥过程中，细胞壁会收缩变硬，细胞质失去水分变得更加紧密，这些微观结构的改变会直接影响到干香菇的口感和风味。

图4：干萝卜的微观形貌

干萝卜的微观结构主要包括细胞壁和胞间质，干燥会让细胞壁变得更加脆硬，同时胞间质的变化也会影响到萝卜的口感和口感。

图5：干木耳的微观形貌

而干木耳的微观结构包括菌丝和细胞壁，干燥过程中，菌丝会变得更加紧密，细胞壁也会变得更加硬脆，从而影响到干木耳的口感和食用品质。因此，在制备这些干货的过程中，要注意控制干燥的温度、湿度和时间，以保持其良好的微观结构，从而保证食材的品质。

上面三组图均是采用Axia ChemiSEM获得的结果。干香菇和干萝卜微观下表面存在密密麻麻的孔隙和孔洞，原因是干燥过程中，细胞壁收缩变硬，水分流失；干木耳微观下菌丝清晰可见，且紧密排布。

四、小米和大米

图6：小米（左）和大米（右）的微观形貌

米的品质取决于其内部含有的淀粉和蛋白质的比例和分布情况。微观结构中淀粉颗粒的大小、形状和分布密度会影响大米的口感和黏性。同时，蛋白质的含量和结构也会影响米的弹性和黏性。因此，通过调整米的微观结构，可以有效提升米的品质，使其更加符合消费者的口感偏好。如图6所示，采用Axia ChemiSEM获得的结果，微观状态下，可清晰观察淀粉颗粒的大小和分布状态。

赛默飞智能型扫描电镜 Axia ChemiSEM