原子力显微镜在多糖方面的研究

原子力显微镜在多糖方面的研究比较多。果胶是与食品特性密切相关的一种多糖，但由于果胶结构的不均一性，很难研究其结构，原子力显微镜因其高分辨率，则可直接观察单个果胶分子和聚集体，并可表征果胶分子的不均一结构。

对气调贮藏条件下黄桃中果胶微观结构的变化进行了一系列研究，系统地分析了果实中水溶性果胶、螯合性果胶和碱溶性果胶片段，并利用原子力显微镜得出了黄桃中这些果胶片段定性和定量方面的结构特征，果胶作为细胞壁的主要成分，其分子结构与果实的硬度等密切相关，气调贮藏可以延长果实的贮藏期，并可抑制这些果胶的降解。接着，利用原子力显微镜研究了冷藏条件下两种硬质桃中碱溶性果胶微观结构与其质地的关系，结果显示：果实硬度与其碱溶性果胶含量和纳米结构密切相关。利用原子力显微镜研究了不同成熟度和品种对樱桃果实细胞壁中碱溶性果胶结构的影响，提出不同品种不同成熟度樱桃果实细胞壁中碱溶性果胶含量与结构的差异是导致其质地特性差异的重要原因。利用原子力显微镜研究微波辅助萃取甜菜渣果胶的结构并同时与柑桔果胶结构进行了比较，原子力显微镜结果揭示甜菜渣果胶是线性单片段和球状颗粒结合成的网状结构，且其比柑桔果胶含有更多的球状颗粒结构。近年来，多数研究都集中在原子力显微镜对食品原料中多糖的测定上。淀粉是一种重要的食品成分并被广泛应用于食品工业。利用原子力显微镜研究了微波加热对淀粉分子纳米结构的影响，通过对淀粉分子定性和定量分析，结果显示微波加热与对流加热相比会引起淀粉的不完全凝胶；加热模式对土豆淀粉的影响要比玉米淀粉大。利用原子力显微镜观察了经a-淀粉酶水解后土豆和玉米淀粉颗粒表面，结果显示：天然的土豆和玉米淀粉颗粒是由直径为20-40nm的颗粒组成的复杂表面，这些颗粒排列成较大的聚集物且在玉米淀粉中的排列更加规律；淀粉颗粒表面具有含凹陷和孔隙（玉米淀粉颗粒）的脊状结构，a-淀粉酶水解导致碳水化合物链缩短和表面粗糙度增加，使得组成表面的颗粒更加明显。

原子力显微镜在多糖凝胶体系的研究上具有其独特的优点，可直接观察未染色的生物聚集体，提供成像物体在高度上的定量参数，且在轻敲模式下观察时不会破坏软样品。利用原子力显微镜研究了高甲氧基糖酸凝胶，得到了凝胶高度和相移的图像，这些凝胶中的孔会随着时间的作用而流动且变平坦；他们首次提出水化天然凝胶中糖吸附于果胶上的结构以及这些凝胶内果胶的结构框架。利用原子力显微镜研究了玉米淀粉亲水性凝胶体系的结构，结果显示：在20°C时，瓜尔豆胶溶液和玉米淀粉凝胶体系呈同质性，所有浓度下所观察的凝胶体系的结构一致；只在玉米淀粉!瓜尔豆胶混合物中观察到了化合物之间的不相容现象，提高亲水胶体的浓度将会使化合物之间的不相容性增加。

食品亲水胶体领域进展的一个巨大推动力是生物技术和发酵技术的发展，这两种技术的发展使微生物多糖成为了食品胶体领域的新成员，微生物多糖与传统的材料像淀粉和果胶在特性上并不完全相同。利用原子力显微镜研究了阳离子对微生物多糖!结冷胶网络结构的影响，结果显示：添加四甲基盐后，结冷胶具有分支的棒状结构；添加KCI、CsCl和CaCl2后会促进螺旋间的聚集。

同时研究了另一种微生物多糖!热凝胶，热凝胶在溶液中呈纤丝状，当加热时则形成交联的微凝胶体，对这些微凝胶体的成像表明：加热诱导凝胶形成的初始阶段微纤丝中单链部分解离，接着通过疏水相互作用形成交联微纤丝。原子力显微镜还可用以操纵多糖分子，大多数食品大分子具有缠绕结构，单个线性分子的聚合和缠绕将会导致对分子的潜在特性观测不清晰，分子操纵可直接观察食品大分子之间的反应。操纵和展宽单个食品分子有益于大分子间的交互作用和链长的测定。利用分子梳和流体固定技术操纵并展宽了单个果胶分子，将果胶分子固定于云母片表面，利用原子力显微镜在空气中测量，通过分子梳和流体固定技术排列和伸展。结果显示：与流体固定技术相比，分子梳技术在分子操纵方面更加有效；通过分子梳效应螯合性果胶可被伸展为向同一方向伸展的线性，碱溶性果胶显示V形结构，作者还指出不同的果胶具有不同的变化结果。