原子力顯微鏡匯總

1、食品化學綜述原子力顯微技術及其在多糖中的應用原子力顯微技術及其在多糖中的應用一、概述 光學顯微鏡分辨率一般僅能達到m級水平。 電子顯微鏡，以投射或反射的方式成像，最高分辨率可達 5nm。但同樣只能獲得樣品表面的二維信息。 1986年，Binning，Quate 和 Cerber 發(fā)明了第一臺原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)。AFM可以用于觀察物質表面總電子密度的形貌，彌補了掃描隧道顯微鏡(STM)不能觀測非導電樣品的缺陷。同時，AFM超越了光和電子波長對顯微鏡分辨率的限制，可在三維立體上觀察物質的形貌和尺寸，并能獲得探針與樣品相互作用的信息。 在力學曲線中

2、有5個區(qū)域,從開始,這是探針和樣品相距較遠,它們之間沒有什么作用力,懸臂也不會發(fā)生偏轉;當探針與樣品進一步靠近,它們之間出現相互引力和斥力,從而導致懸臂發(fā)生偏轉,這時斥力相互作用越來越明顯;當探針和樣品接觸時,懸臂偏轉更加明顯,作用力呈線性增加; 當達到最大偏轉時,探針不再前進,開始回縮,此時受到黏滯力為主的各種力的作用,延緩了樣品和探針的分離,最后探針移動到其與樣品的距離足以使懸臂的偏轉重新為0的位置.五、AFM表面分析工具力學曲線 AFM images of cordyceps polysaccharides deposited on to mica. 蔡林濤等將純化后的蟲草多糖制成0.0

3、1mgInlJ的水溶液，滴在Ni2離子處理過的新剝離的云母上，干燥后進行AFM掃描觀察。蟲草多糖分子鏈呈分枝結構，而且互相纏繞，鏈之間通過糖單元不同的連接方式衍生出許多大大小小的環(huán)，尺寸在50-240nm范圍，單鏈的厚度為1.8nm，長度為幾個m，寬度為20-40nm。寬度遠大于單鏈分子的估算值，同樣的現象也出現在DNA的AFM觀察中。其原因是AFM探針的曲率半徑在5-20nm范圍內，不夠小，導致掃描時存在增寬效應。 果膠(pectin)多糖來源于植物細胞壁，對植物也有一系列的活化功能，是已知存在的最復雜的天然聚合物，在食品和制藥工業(yè)上十分重要 AFM images of pectin pol

4、ysaccharides deposited on to mica. 細茵多糖黃原膠 AFM images of xanthan polysaccharides deposited on to mica. Gellan凝膠多糖 AFM images of gellan polysaccharides deposited on to mica. Gellan凝膠多糖形成凝膠后網絡結構 AFM images of gellan gel network deposited on to mica 角叉聚糖和gellan膠的網絡結構AFM images of gellan and xyloglucan

5、networks deposited on to mica. 淀粉是多糖家族中重要的一員，主要來源于谷類和薯淀粉是多糖家族中重要的一員，主要來源于谷類和薯類植物，是由葡萄糖殘基通過糖苷鍵連接起來的多羥基類植物，是由葡萄糖殘基通過糖苷鍵連接起來的多羥基化合物，有直鏈和支鏈化合物，有直鏈和支鏈(枝權狀枝權狀)兩種分子，分別稱為直兩種分子，分別稱為直鏈淀粉和支鏈淀粉。鏈淀粉和支鏈淀粉。 淀粉的初生態(tài)是顆粒狀，大小與外形因來源不同而淀粉的初生態(tài)是顆粒狀，大小與外形因來源不同而有所區(qū)別。馬鈴薯淀粉顆粒為球形，外徑在有所區(qū)別。馬鈴薯淀粉顆粒為球形，外徑在15-100m范范圍內，玉米淀粉顆粒為多邊形，外徑在

6、圍內，玉米淀粉顆粒為多邊形，外徑在5-25m之間，而之間，而稻米的更小為稻米的更小為3-8m。對淀粉結構的認識分為淀粉顆粒對淀粉結構的認識分為淀粉顆粒的表面形態(tài)結構和內部結構，淀粉的分子鏈結構。的表面形態(tài)結構和內部結構，淀粉的分子鏈結構。 直鏈淀粉的AFM圖像AFM images of amylose that have been deposited onto mica(a) Overlapping amylose molecules, (b) Branched amylose molecule showing a single long branch, (c) Branched amylos

7、e molecule displaying short branches馬鈴薯淀粉粒的AFM圖像 AFM images of starch granule (a) dried starch granule (b) frozen starch granule 玉米淀粉顆粒切片的玉米淀粉顆粒切片的AFMAFM圖像，則揭示了淀粉顆粒內輻射狀聚集結圖像，則揭示了淀粉顆粒內輻射狀聚集結構。從圖像可看到淀粉顆粒中心部分的核區(qū)構。從圖像可看到淀粉顆粒中心部分的核區(qū)( (臍臍) )有序性稍差。將有序性稍差。將淀粉粒用溫和的酸處理，除去淀粉顆粒中的非晶部分，則清楚地淀粉粒用溫和的酸處理，除去淀粉顆粒中的非晶部分，則清楚地給出較小的給出較小的blocklesblockles結構，約結構，約10-3010-30nmnm大小大小。 盡管AFM在多糖結構方面的研究報道不多，但是，AFM的特點已經為多糖結構的深入研究提供了極大的方便。低溫(Cryo)-AFM技術的出現、探針尖端制備技術的完善等都必將促進多糖結構研究的不斷深入。結合其它現