激光共聚焦扫描显微镜技术在食品领域中的应用

　　激光共聚焦扫描显微镜(Laser confo-cal scanning microscope)是20世纪80年代中期发展起来并得到广泛应用的新技术[1],它是激光、电子摄像和计算机图像处理等现代高科技手段渗透,并与传统的光学显微镜结合产生的先进的细胞分子生物学分析仪器,在生物及医学领域的应用越来越广泛,已经成为生物医学实验研究的必备工具[2]。随着激光共聚焦扫描显微镜技术的迅猛发展,其应用已深入到工业、农业、通讯、军事、科学研究等各个领域,在食品领域也开始将其用于新产品的开发以及对已有产品的分析中。特别是近年来这种技术越来越受到食品科学家的重视,在食品研究中显示出其独特的优势。

　　1 激光共聚焦扫描显微镜的原理

　　在传统光学显微镜基础上,激光共聚焦扫描显微镜用激光作为光源,采用共扼聚焦原理和装置,并利用计算机对所观察的对象进行数字图像处理观察、分析和输出。其特点是可以对样品进行断层扫描和成像,进行无损伤观察和分析样品的三维空间结构[3]。

　　在普通宽视野光学显微镜中,整个标本全部都被水银弧光灯或氙灯的光线照明,图像可以用肉眼直接观察。同时,来自焦点以外的其他区域的荧光对结构的干扰较大,尤其是标本的厚度在2um以上时,其影响更为明显。

　　激光共聚焦显微镜脱离了传统光学显微镜的场光源和局部平面成像模式,采用激光束作光源,激光束经照明针孔,经由分光镜反射至物镜,并聚焦于样品上,对标本焦平面上每一点进行扫描。组织样品中如果有可被激发的荧光物质,受到激发后发出的荧光经原来入射光路直接反向回到分光镜,通过探测针孔时先聚焦,聚焦后的光被光电倍增管(PMT)探测收集,并将信号输送到计算机,处理后在计算机显示器上显示图像。在这个光路中,只有在焦平面的光才能穿过探测针孔,焦平面以外区域射来的光线在探测小孔平面是离焦的,不能通过小孔。因此,非观察点的背景呈黑色,反差增加,成像清晰。由于照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的,焦平面上的点同时聚焦于照明针孔与探测针孔,焦平面以外的点不会在探测针孔处成像,即共聚焦。以激光作光源并对样品进行扫描,在此过程中两次聚焦,故称为激光共聚焦扫描显微镜(图1)。

　　2 激光共聚焦扫描显微镜在食品中的应用

　　食品科学家在产品开发,质量控制和基础研究方面面临众多困难,LCSM使许多重要现象的研究成为可能,如组分的可混性,物理聚集和絮凝,相分离以及添加剂和加工条件等对结构的影响等。该技术目前在国外的食品领域研究中已有大量文献报道,但在国内研究中较少。