原子力显微镜在食品领域研究中的应用

木质素是包围在木纤维等管束细胞和厚壁细胞壁外的一类物质，由苯丙烷衍生物以醚键或碳键连接而成，其分子量从几百到几百万。光合作用所固定的CO2有很大一部分被转化成为木质素。由于木质纤维在工业上的用途在很大程度上取决于木质素的含量和成分，木质素本身的合成和累积又影响着植物的生长发育，有关木质素的研究备受关注。Miodrag等利用AFM和环境SEM对木质素的球状有序结构进行了分析，证明分子间具有很强的分子力，并给木质素的双层球结构模型提供了好的佐证。

Miodrag等利用AFM研究了光化学木质素复合物的特性，光化学木质素会形成任意且无功能的结构，从而证实了光化学木质素聚合反应只是紫外辐射梯度效应在植物细胞上的一个表现。Miodrag等联用近场光学显微镜和AFM对木质素化合物的超分子结构进行了研究，并在纳米尺度上揭示了木质素化合物从单个高分子到球形超分子组装过程中的生理化学特性，并证实了单木质素复合物超分子自组装时不同流变特性区域的存在。

Natalia等研究了有阳离子聚电解质存在时在云母和纤维素上的木质素的形态和浸润特性。木质素被离子化的云母表面或纤维素从水溶液中吸附上来；吸附并组织化的木质素能够降低水和无孔或有孔亲水基底的粘附作用；当吸附木质素层形成颗粒结构时将会出现最大吸附接触角。

果胶是由Ｄ-半乳糖醛酸残基经α键连接聚合而成的酸性大分子多糖，并且半乳糖醛酸Ｃ6上的羧基有许多是甲酯化形式。果胶在食品工业中的作用主要表现在增稠、胶凝和稳定；在制备果汁、蛋白饮料过程中果胶的稳定作用几乎是不可替代的，果胶因其耐酸等特性，可供作巧克力饮料和酶性乳饮料的稳定剂。果胶微粒尺寸对其稳定性作用的发挥是十分关键的，因而对其形态学的研究也是很重要的。Andrew等首先用AFM研究了西红柿细胞壁多糖的结构，第一次发现了西红柿果胶有不同于中性糖侧链的支链结构。Andrew等接着研究了果胶主链上长支链的性质。AFM图像分析、中性糖比较及果胶分子两部分的连锁分析显示：支链的总量和分布与中性糖的分布模式无关，因而要求长链包含聚半乳糖醛酸，并通过某些不曾探测到的链连接于果胶主链。这一研究揭示了植物细胞壁内的原位果胶网络及商业化提取凝胶化模型的实质，而支链的存在则明显地影响了果胶的粘性。

膳食纤维作为一个大的研究热点，在近些年得到了食品营养学家、药学家和生命科学家及材料学家的广泛关注，在各个方面的都得到了较好的研究。在营养利用方面，技术已较为成熟；但它仍是一飞速发展的概念，从它定义的发展历史便可发现这一点。很明显，它还有待于更为深入的研究，特别是在结构与功能的对应关系上，更是有待进一步的阐明。原子力显微镜作为近些年发展起来的物质超精细结构研究的最佳工具，无论是在材料科学还是在生命科学领域都已经取得了辉煌的成果，但是它在在食品领域的研究才刚起步。不过，初步的研究已取得了可喜的成果，已经能很好地解释一些过去无法定量解决的难题。作为一种新型的研究工具，无论是在AFM自身的功能开发上还是其研究对象的拓展上都是值得深入探讨的前沿性课题。两个令人期待的领域的结合更是让人坚信这一交叉点的潜力。可以预期，膳食纤维结构与功能的研究将会在原子力显微镜的参与下魅力无穷。