隨著激光共聚焦掃描顯微鏡技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、通訊、軍事、科學(xué)研究等各個領(lǐng)域，在食品領(lǐng)域也開始將其用于新產(chǎn)品的開發(fā)以及對已有產(chǎn)品的分析中。特別是近年來這種技術(shù)越來越受到食品科學(xué)家的重視，在食品研究中顯示出其獨特的優(yōu)勢。
激光共聚焦掃描顯微鏡是20世紀80年代中期發(fā)展起來并得到廣泛應(yīng)用的新技術(shù)，它是激光、電子攝像和計算機圖像處理等現(xiàn)代高科技手段滲透，并與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡結(jié)合產(chǎn)生的先進的細胞分子生物學(xué)分析儀器，在生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)實驗研究的必備工具。
一、激光共聚焦掃描顯微鏡的原理
在傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)上，激光共聚焦掃描顯微鏡用激光作為光源，采用共扼聚焦原理和裝置，并利用計算機對所觀察的對象進行數(shù)字圖像處理觀察、分析和輸出。其特點是可以對樣品進行斷層掃描和成像，進行無損傷觀察和分析樣品的三維空間結(jié)構(gòu)。
在普通寬視野光學(xué)顯微鏡中，整個標本全部都被水銀弧光燈或氙燈的光線照明，圖像可以用肉眼直接觀察。同時，來自焦點以外的其他區(qū)域的熒光對結(jié)構(gòu)的干擾較大，尤其是標本的厚度在2um以上時，其影響更為明顯。
激光共聚焦顯微鏡脫離了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的場光源和局部平面成像模式，采用激光束作光源，激光束經(jīng)照明針孔，經(jīng)由分光鏡反射至物鏡，并聚焦于樣品上，對標本焦平面上每一點進行掃描。組織樣品中如果有可被激發(fā)的熒光物質(zhì)，受到激發(fā)后發(fā)出的熒光經(jīng)原來入射光路直接反向回到分光鏡，通過探測針孔時先聚焦，聚焦后的光被光電倍增管(PMT)探測收集，并將信號輸送到計算機，處理后在計算機顯示器上顯示圖像。在這個光路中，只有在焦平面的光才能穿過探測針孔，焦平面以外區(qū)域射來的光線在探測小孔平面是離焦的，不能通過小孔。因此，非觀察點的背景呈黑色，反差增加，成像清晰。由于照明針孔與探測針孔相對于物鏡焦平面是共軛的，焦平面上的點同時聚焦于照明針孔與探測針孔，焦平面以外的點不會在探測針孔處成像，即共聚焦。以激光作光源并對樣品進行掃描，在此過程中兩次聚焦，故稱為激光共聚焦掃描顯微鏡(圖1)。
二、激光共聚焦掃描顯微鏡在食品中的應(yīng)用
食品科學(xué)家在產(chǎn)品開發(fā)，質(zhì)量控制和基礎(chǔ)研究方面面臨眾多困難，LCSM使許多重要現(xiàn)象的研究成為可能，如組分的可混性，物理聚集和絮凝，相分離以及添加劑和加工條件等對結(jié)構(gòu)的影響等。該技術(shù)目前在國外的食品領(lǐng)域研究中已有大量文獻報道，但在國內(nèi)研究中較少。
三、研究食品的乳化性能及穩(wěn)定性
食品的乳化性能決定了許多食品的結(jié)構(gòu)、口感和穩(wěn)定性，因此了解食品體系中不同乳化劑的作用十分重要。LCSM打破了傳統(tǒng)的觀察界面上的兩相分布的方法，由于LSCM可以同時觀察多個熒光通道，利用不同的染色劑分別對幾種乳化劑染色，通過改變酯類的濃度就可動態(tài)地觀察乳化劑的取代過程，采用三維重建還能觀察到乳狀液的空間分布。
四、研究食品原料或成分的微觀結(jié)構(gòu)
利用激光共聚焦掃描顯微鏡進行食品原料或成分的結(jié)構(gòu)研究，對食品結(jié)構(gòu)進行二維和三維的分層掃描，從而獲得食品微觀結(jié)構(gòu)的形態(tài)及二維和三維量化指標等。通過LCSM掃描觀察小麥、馬鈴薯、玉米等各種谷物淀粉顆粒，可以得到不同產(chǎn)地或不同加工工藝的谷物淀粉的微觀結(jié)構(gòu)，從而研究各種淀粉的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系；利用LCSM研究果蔬的細胞結(jié)構(gòu)，通過構(gòu)造三維圖片觀察果蔬細胞的層次結(jié)構(gòu)，進而研究果蔬貯藏過程中的性質(zhì)及變化。
五、研究食品加工過程的結(jié)構(gòu)變化
激光共聚焦掃描顯微鏡技術(shù)可用于動態(tài)地觀察食品在加工過程中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化及流變學(xué)特性等。利用LCSM可以檢測到面筋蛋白結(jié)構(gòu)的變化過程，并能觀察面團醒發(fā)過程中特定添加劑在面團中的位置。此外，LCSM還被用于研究流態(tài)食品凍結(jié)過程中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化。
六、研究食品的凝膠結(jié)構(gòu)
利用LCSM研究食品蛋白凝膠體系中的蛋白聚集物凝膠的形成，分析其凝膠網(wǎng)絡(luò)三維結(jié)構(gòu)的差異，得出凝膠的微觀結(jié)構(gòu)特性，進一步分析食品的口感及功能特性差異。LCSM在研究各種凝膠的微觀結(jié)構(gòu)方面有獨特的優(yōu)勢，尤其在各種動物蛋白凝膠體系中，LCSM能夠獲得具有高清晰微觀結(jié)構(gòu)的圖片，因此在國外被廣泛應(yīng)用于肉制品蛋白或蛋白混合凝膠的結(jié)構(gòu)及形成機理研究中。
七
激光共聚焦掃描顯微鏡作為新興的儀器分析技術(shù)，不但在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，在食品領(lǐng)域也有著越來越廣泛的應(yīng)用。LCSM不僅為食品科學(xué)家研究傳統(tǒng)的食品組織結(jié)構(gòu)提供了方便，而且使食品研究進入到微觀體系結(jié)構(gòu)研究的新領(lǐng)域。食品科學(xué)家們利用LCSM的無損傷光學(xué)切片、三維重建、動態(tài)追蹤等特點能觀察到食品化學(xué)微觀的不均一性，食品微生物的活性，組織的生物構(gòu)造及酶的活性。隨著LCSM技術(shù)的不斷完善，它在食品領(lǐng)域中的作用也會越來越突出。
