原子力顯微鏡匯總

1、食品化學(xué)綜述原子力顯微技術(shù)及其在多糖中的應(yīng)用原子力顯微技術(shù)及其在多糖中的應(yīng)用一、概述 光學(xué)顯微鏡分辨率一般僅能達(dá)到m級(jí)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(dá) 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(tái)原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)。AFM可以用于觀察物質(zhì)表面總電子密度的形貌，彌補(bǔ)了掃描隧道顯微鏡(STM)不能觀測非導(dǎo)電樣品的缺陷。同時(shí)，AFM超越了光和電子波長對(duì)顯微鏡分辨率的限制，可在三維立體上觀察物質(zhì)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(xué)曲線中

2、有5個(gè)區(qū)域,從開始,這是探針和樣品相距較遠(yuǎn),它們之間沒有什么作用力,懸臂也不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn);當(dāng)探針與樣品進(jìn)一步靠近,它們之間出現(xiàn)相互引力和斥力,從而導(dǎo)致懸臂發(fā)生偏轉(zhuǎn),這時(shí)斥力相互作用越來越明顯;當(dāng)探針和樣品接觸時(shí),懸臂偏轉(zhuǎn)更加明顯,作用力呈線性增加; 當(dāng)達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)時(shí),探針不再前進(jìn),開始回縮,此時(shí)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(dòng)到其與樣品的距離足以使懸臂的偏轉(zhuǎn)重新為0的位置.五、AFM表面分析工具力學(xué)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(jìn)行AFM掃描觀察。蟲草多糖分子鏈呈分枝結(jié)構(gòu)，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(gè)m，寬度為20-40nm。寬度遠(yuǎn)大于單鏈分子的估算值，同樣的現(xiàn)象也出現(xiàn)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(nèi)，不夠小，導(dǎo)致掃描時(shí)存在增寬效應(yīng)。 果膠(pectin)多糖來源于植物細(xì)胞壁，對(duì)植物也有一系列的活化功能，是已知存在的最復(fù)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(xì)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) AFM images of gellan gel network deposited on to mica 角叉聚糖和gellan膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(quán)狀枝權(quán)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(nèi)，玉米淀粉顆粒為多邊形，外徑在

6、圍內(nèi)，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(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)分為淀粉顆粒對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)分為淀粉顆粒的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，淀粉的分子鏈結(jié)構(gòu)。的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，淀粉的分子鏈結(jié)構(gòu)。 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(nèi)輻射狀聚集結(jié)圖像，則揭示了淀粉顆粒內(nèi)輻射狀聚集結(jié)構(gòu)。從圖像可看到淀粉顆粒中心部分的核區(qū)構(gòu)。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(jié)構(gòu)，約結(jié)構(gòu)，約10-3010-30nmnm大小大小。 盡管AFM在多糖結(jié)構(gòu)方面的研究報(bào)道不多，但是，AFM的特點(diǎn)已經(jīng)為多糖結(jié)構(gòu)的深入研究提供了極大的方便。低溫(Cryo)-AFM技術(shù)的出現(xiàn)、探針尖端制備技術(shù)的完善等都必將促進(jìn)多糖結(jié)構(gòu)研究的不斷深入。結(jié)合其它現(xiàn)