原子力显微镜汇总

1、食品化学综述原子力显微技术及其在多糖中的应用原子力显微技术及其在多糖中的应用一、概述 光学显微镜分辨率一般仅能达到m级水平。 电子显微镜，以投射或反射的方式成像，最高分辨率可达 5nm。但同样只能获得样品表面的二维信息。 1986年，Binning，Quate 和 Cerber 发明了第一台原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)。AFM可以用于观察物质表面总电子密度的形貌，弥补了扫描隧道显微镜(STM)不能观测非导电样品的缺陷。同时，AFM超越了光和电子波长对显微镜分辨率的限制，可在三维立体上观察物质的形貌和尺寸，并能获得探针与样品相互作用的信息。 在力学曲线中

2、有5个区域,从开始,这是探针和样品相距较远,它们之间没有什么作用力,悬臂也不会发生偏转;当探针与样品进一步靠近,它们之间出现相互引力和斥力,从而导致悬臂发生偏转,这时斥力相互作用越来越明显;当探针和样品接触时,悬臂偏转更加明显,作用力呈线性增加; 当达到最大偏转时,探针不再前进,开始回缩,此时受到黏滞力为主的各种力的作用,延缓了样品和探针的分离,最后探针移动到其与样品的距离足以使悬臂的偏转重新为0的位置.五、AFM表面分析工具力学曲线 AFM images of cordyceps polysaccharides deposited on to mica. 蔡林涛等将纯化后的虫草多糖制成0.0

3、1mgInlJ的水溶液，滴在Ni2离子处理过的新剥离的云母上，干燥后进行AFM扫描观察。虫草多糖分子链呈分枝结构，而且互相缠绕，链之间通过糖单元不同的连接方式衍生出许多大大小小的环，尺寸在50-240nm范围，单链的厚度为1.8nm，长度为几个m，宽度为20-40nm。宽度远大于单链分子的估算值，同样的现象也出现在DNA的AFM观察中。其原因是AFM探针的曲率半径在5-20nm范围内，不够小，导致扫描时存在增宽效应。 果胶(pectin)多糖来源于植物细胞壁，对植物也有一系列的活化功能，是已知存在的最复杂的天然聚合物，在食品和制药工业上十分重要 AFM images of pectin pol

4、ysaccharides deposited on to mica. 细茵多糖黄原胶 AFM images of xanthan polysaccharides deposited on to mica. Gellan凝胶多糖 AFM images of gellan polysaccharides deposited on to mica. Gellan凝胶多糖形成凝胶后网络结构 AFM images of gellan gel network deposited on to mica 角叉聚糖和gellan胶的网络结构AFM images of gellan and xyloglucan

5、networks deposited on to mica. 淀粉是多糖家族中重要的一员，主要来源于谷类和薯淀粉是多糖家族中重要的一员，主要来源于谷类和薯类植物，是由葡萄糖残基通过糖苷键连接起来的多羟基类植物，是由葡萄糖残基通过糖苷键连接起来的多羟基化合物，有直链和支链化合物，有直链和支链(枝权状枝权状)两种分子，分别称为直两种分子，分别称为直链淀粉和支链淀粉。链淀粉和支链淀粉。 淀粉的初生态是颗粒状，大小与外形因来源不同而淀粉的初生态是颗粒状，大小与外形因来源不同而有所区别。马铃薯淀粉颗粒为球形，外径在有所区别。马铃薯淀粉颗粒为球形，外径在15-100m范范围内，玉米淀粉颗粒为多边形，外径在

6、围内，玉米淀粉颗粒为多边形，外径在5-25m之间，而之间，而稻米的更小为稻米的更小为3-8m。对淀粉结构的认识分为淀粉颗粒对淀粉结构的认识分为淀粉颗粒的表面形态结构和内部结构，淀粉的分子链结构。的表面形态结构和内部结构，淀粉的分子链结构。 直链淀粉的AFM图像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马铃薯淀粉粒的AFM图像 AFM images of starch granule (a) dried starch granule (b) frozen starch granule 玉米淀粉颗粒切片的玉米淀粉颗粒切片的AFMAFM图像，则揭示了淀粉颗粒内辐射状聚集结图像，则揭示了淀粉颗粒内辐射状聚集结构。从图像可看到淀粉颗粒中心部分的核区构。从图像可看到淀粉颗粒中心部分的核区( (脐脐) )有序性稍差。将有序性稍差。将淀粉粒用温和的酸处理，除去淀粉颗粒中的非晶部分，则清楚地淀粉粒用温和的酸处理，除去淀粉颗粒中的非晶部分，则清楚地给出较小的给出较小的blocklesblockles结构，约结构，约10-3010-30nmnm大小大小。 尽管AFM在多糖结构方面的研究报道不多，但是，AFM的特点已经为多糖结构的深入研究提供了极大的方便。低温(Cryo)-AFM技术的出现、探针尖端制备技术的完善等都必将促进多糖结构研究的不断深入。结合其它现