木質(zhì)素是包圍在木纖維等管束細(xì)胞和厚壁細(xì)胞壁外的一類(lèi)物質(zhì),由苯丙烷衍生物以醚鍵或碳鍵連接而成,其分子量從幾百到幾百萬(wàn)。光合作用所固定的CO2有很大一部分被轉(zhuǎn)化成為木質(zhì)素。由于木質(zhì)纖維在工業(yè)上的用途在很大程度上取決于木質(zhì)素的含量和成分,木質(zhì)素本身的合成和累積又影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育,有關(guān)木質(zhì)素的研究備受關(guān)注。Miodrag等利用AFM和環(huán)境SEM對(duì)木質(zhì)素的球狀有序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,證明分子間具有很強(qiáng)的分子力,并給木質(zhì)素的雙層球結(jié)構(gòu)模型提供了好的佐證。
Miodrag等利用AFM研究了光化學(xué)木質(zhì)素復(fù)合物的特性,光化學(xué)木質(zhì)素會(huì)形成任意且無(wú)功能的結(jié)構(gòu),從而證實(shí)了光化學(xué)木質(zhì)素聚合反應(yīng)只是紫外輻射梯度效應(yīng)在植物細(xì)胞上的一個(gè)表現(xiàn)。Miodrag等聯(lián)用近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡和AFM對(duì)木質(zhì)素化合物的超分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,并在納米尺度上揭示了木質(zhì)素化合物從單個(gè)高分子到球形超分子組裝過(guò)程中的生理化學(xué)特性,并證實(shí)了單木質(zhì)素復(fù)合物超分子自組裝時(shí)不同流變特性區(qū)域的存在。
Natalia等研究了有陽(yáng)離子聚電解質(zhì)存在時(shí)在云母和纖維素上的木質(zhì)素的形態(tài)和浸潤(rùn)特性。木質(zhì)素被離子化的云母表面或纖維素從水溶液中吸附上來(lái);吸附并組織化的木質(zhì)素能夠降低水和無(wú)孔或有孔親水基底的粘附作用;當(dāng)吸附木質(zhì)素層形成顆粒結(jié)構(gòu)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)最大吸附接觸角。
果膠是由D-半乳糖醛酸殘基經(jīng)α鍵連接聚合而成的酸性大分子多糖,并且半乳糖醛酸C6上的羧基有許多是甲酯化形式。果膠在食品工業(yè)中的作用主要表現(xiàn)在增稠、膠凝和穩(wěn)定;在制備果汁、蛋白飲料過(guò)程中果膠的穩(wěn)定作用幾乎是不可替代的,果膠因其耐酸等特性,可供作巧克力飲料和酶性乳飲料的穩(wěn)定劑。果膠微粒尺寸對(duì)其穩(wěn)定性作用的發(fā)揮是十分關(guān)鍵的,因而對(duì)其形態(tài)學(xué)的研究也是很重要的。Andrew等首先用AFM研究了西紅柿細(xì)胞壁多糖的結(jié)構(gòu),第一次發(fā)現(xiàn)了西紅柿果膠有不同于中性糖側(cè)鏈的支鏈結(jié)構(gòu)。Andrew等接著研究了果膠主鏈上長(zhǎng)支鏈的性質(zhì)。AFM圖像分析、中性糖比較及果膠分子兩部分的連鎖分析顯示:支鏈的總量和分布與中性糖的分布模式無(wú)關(guān),因而要求長(zhǎng)鏈包含聚半乳糖醛酸,并通過(guò)某些不曾探測(cè)到的鏈連接于果膠主鏈。這一研究揭示了植物細(xì)胞壁內(nèi)的原位果膠網(wǎng)絡(luò)及商業(yè)化提取凝膠化模型的實(shí)質(zhì),而支鏈的存在則明顯地影響了果膠的粘性。
膳食纖維作為一個(gè)大的研究熱點(diǎn),在近些年得到了食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)家、藥學(xué)家和生命科學(xué)家及材料學(xué)家的廣泛關(guān)注,在各個(gè)方面的都得到了較好的研究。在營(yíng)養(yǎng)利用方面,技術(shù)已較為成熟;但它仍是一飛速發(fā)展的概念,從它定義的發(fā)展歷史便可發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。很明顯,它還有待于更為深入的研究,特別是在結(jié)構(gòu)與功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系上,更是有待進(jìn)一步的闡明。原子力顯微鏡作為近些年發(fā)展起來(lái)的物質(zhì)超精細(xì)結(jié)構(gòu)研究的最佳工具,無(wú)論是在材料科學(xué)還是在生命科學(xué)領(lǐng)域都已經(jīng)取得了輝煌的成果,但是它在在食品領(lǐng)域的研究才剛起步。不過(guò),初步的研究已取得了可喜的成果,已經(jīng)能很好地解釋一些過(guò)去無(wú)法定量解決的難題。作為一種新型的研究工具,無(wú)論是在AFM自身的功能開(kāi)發(fā)上還是其研究對(duì)象的拓展上都是值得深入探討的前沿性課題。兩個(gè)令人期待的領(lǐng)域的結(jié)合更是讓人堅(jiān)信這一交叉點(diǎn)的潛力。可以預(yù)期,膳食纖維結(jié)構(gòu)與功能的研究將會(huì)在原子力顯微鏡的參與下魅力無(wú)窮。