原子力显微镜研究Pb2+在黑云母表面吸附的形貌

吸附行为是土壤中最常见、最重要的物理、化学现象之一.已有研究主要涉及土壤及不同组分对离子吸附容量的大小、吸附形态、吸附动力学等.由于测试手段的限制,关于被吸附态离子在土壤固相表面的形貌少有报道.随着表面测试技术及纳米技术的发展,原子力显微镜(AFM)被应用到土壤学领域.此技术是通过测量物体表面和挠性针尖之间的原子力来绘出表面图像.AFM是扫描隧道电镜(STM)的主要拓展,但与STM不同,AFM不仅能观测导体与非导体物质表面结构,还可研究物质表面微观的反应过程^[1,2].     

玉米醇溶蛋白-壳聚糖纳米营养递送粒子的制备及性质

利用蛋白质和多糖构建纳米营养递送载体，是提高食品活性物质稳定性及利用率的重要手段。为了构建具有缓释特性的纳米营养递送体系，该研究以玉米醇溶蛋白（zein）为基材，构建玉米醇溶蛋白-壳聚糖纳米营养递送体系，以姜黄素（Cur）为营养模型，探究了壳聚糖分子量、zein与壳聚糖质量比对纳米粒子及其负载Cur性能的影响，通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）等方法表征其结构，阐明复合纳米粒子形成机制，探讨其稳定性和缓释性能。结果表明：不同分子量的壳聚糖对纳米粒子的粒径、多分散性指数和zeta电位有影响。高分子量壳聚糖的加入可使纳米粒子粒径减小，且更加稳定。在zein与高分子量壳聚糖质量比为8∶1时，制备纳米粒子粒径较小（80.13 nm），其zeta电位为46.18 mV；在此条件下，当姜黄素添加量为1.0%时，其包封率和负载量分别为82.93%和8.29%；通过SEM观察，纳米粒子呈球形，分布均匀；氢键及静电相互作用是组装该纳米粒子的作用力；壳聚糖的引入提高了纳米粒子的pH值、离子及储藏稳定性，扩展了其应用范围；与游离的姜黄素相比，纳米营养递送粒子呈现明显的缓释特性。研究结果为构建具有缓释特性的营养递送体系提供了理论基础。     

豆粕中三聚氰胺显微近红外成像检测的扫描条件优化

为了确定豆粕中三聚氰胺显微近红外成像检测的最佳扫描条件,该文研究了扫描条件对显微近红外光谱图像质量、采集效率和豆粕中三聚氰胺检测效果的影响。针对不同光谱分辨率和扫描次数对光谱图像均方根噪声（RMS）的影响进行了单因素方差分析试验,对干涉仪动镜移动速度（1、2.2 cm/s）、空间分辨率（25、50 μm）、光谱分辨率（8、16、32 cm-1）和扫描次数（4、8、16次）进行了多因素正交试验方差分析,结果得出光谱分辨率对RMS有显著性影响,而且采用不同扫描条件时显微近红外图像采集时间相差很大。根据图像质量、采集效率和豆粕中三聚氰胺检测效果分别得出优选扫描条件,综合考虑上述3个方面,最终推荐采用的扫描条件为空间分辨率为25 μm,干涉仪动镜移动速度为1 cm/s,光谱分辨率为32 cm-1,扫描次数为4次。该研究同时表明显微近红外成像技术可应用于豆粕中三聚氰胺的检测。     

原子力显微镜在土壤胶体研究中的应用进展

胶体颗粒是土壤团聚体及土壤结构形成的基础物质,其表面性质及颗粒间相互作用对土壤性质及其肥力作用有着深刻的影响。原子力显微镜（AFM）具有纳米级的分辨率且能够测量物质颗粒间相互作用力的大小,将其应用于土壤胶体研究,可以更加直观、深入地阐明土壤胶体特性、探索土壤胶体作用机理。本文在概要介绍 AFM 的工作原理和特性的基础上,深入探讨了AFM 在测定土壤胶体表面形貌、测定土壤胶体相互作用力方面的研究进展,并对该领域未来的发展进行展望,可为深入揭示土壤胶体颗粒的表面特征及颗粒间相互作用方式、强度和机制,阐明土壤肥力演变过程、污染物在土壤中的迁移机理提供理论参考。     

煎炸油中产生的极性成分对食品微观结构和质构的影响

研究了煎炸油中产生的极性成分对食品微观结构和质构的影响。用硅胶柱色谱和高效体积排阻色谱测定了极性成分和聚合物含量变化，油炸食品穿孔力和微观结构的变化分别用质构仪和显微镜进行测定和观察。结果表明随着油炸时间延长，极性成分、聚合物含量呈线性增加且二者间也呈线性关系,油炸食品的微观结构越来越差,食品穿孔力虽没有明显变化，但其剪切系数(Kp)有增加而压缩系数(Ka)有减小的趋势。油脂中的极性成分严重影响了食品的微观结构，也在一定程度上影响了食品的Ka、Kp值，但还不能完全通过Ka、Kp的变化来表示油品质对食品质构的影响。     

ZnO纳米粒子光催化降解失效农药草甘膦的研究

采用Zn（NO3）2.6H2O和CF3COONa为原料制备ZnO纳米材料,运用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）测定等技术对其进行表征。ZnO纳米粒子在波长为200～400nm的紫外光范围内具有强吸收,以高压汞灯为光源,利用ZnO纳米催化剂对失效农药草甘膦（FGP）进行光降解实验。研究表明,在经900℃煅烧的ZnO纳米粒子浓度为0.5g.L-1,FGP试液初始pH=2.2的条件下,光催化降解90min后FGP去除率达91.8%;光催化体系中,引入Fe3＋有利于提升ZnO纳米粒子催化活性。光谱分析显示,经ZnO纳米粒子光催化,失效农药草甘膦基本降解。     

富勒烯（C60）在纳米碳管和无机矿物中的吸附

为了揭示纳米碳管和无机矿物与富勒烯（c砷）的相互作用机理,采用溶剂交换法制备出富勒烯胶体悬浮液,选取三种多壁纳米碳管：【羟基化多壁纳米碳管（MH）、羧基化多壁纳米碳管（MC）、石墨化多壁纳米碳管（MG）】和五种无机矿物：【二氧化硅（SiO2）、蒙脱土KIO（ML-KIO）、蒙脱土KSF（ML-KSF）、高岭土325（KL-325）、高岭土6000（KL-6000）1作为吸附剂,通过批量吸附试验方法研究了富勒烯在不同吸附剂上的吸附行为。结果显示,三种纳米碳管和五种无机矿物均对富勒烯有一定的吸附能力,且Freundlich模型对其吸附行为具有较好的拟合度。在三种纳米碳管中,由于静电作用和疏水作用使得石墨化多壁纳米碳管（MG）对富勒烯的吸附能力最强;而五种无机矿物对富勒烯的吸附能力也存在差异：ML-KSF〉ML-K10-KL-6000〉KL-325-SiO2。这可能与无机矿物本身的结构和性质有关。     

大白菜低温诱导基因COR30的转录表达

低温诱导某些与失水相关的物质表达，保护大分子物质避免受到过度失水的伤害。在为数众多的低温相关蛋白中，胚胎发育后期富集蛋白（LEA）是一类提高细胞对脱水忍耐性的蛋白。Dure et al．（1989）根据LEA蛋白的结构将其分为3类：第1类是成熟蛋白（Em）；第2类是ABA应答蛋白（RAS）和脱水蛋白；其余为第3类。目前对脱水蛋白的研究较多（Borovskii et al．，2002，Lu et al．，2003）。     

高压对玉米淀粉糊化度影响的研究

采用差热扫描量热法（ＤＳＣ）研究了不同压力及保压时间对玉米淀粉糊化度的影响。在７００ＭＰａ压力下，保压２ｍｉｎ即可使８６．８％玉米淀粉糊化，达到一般食品加工要求；保压５ｍｉｎ，可使玉米淀粉１００％糊化，这是高压食品加工的一大优点     

沙门氏菌生物菌膜的结构特征及在食品接触面的转移

为探明沙门氏菌生物菌膜的结构特征及其在食品加工接触表面的转移率,以TSB为标准生长基质,研究了沙门氏菌在TSB和肉质液(MTLB)2种培养基质中形成的生物菌膜结构特征,并利用"夹心粘附法"测定2种生物菌膜在常见的5种食品加工接触材料表面的转移率。结果表明:沙门氏菌在TSB中的生物菌膜形成数量显著大于MTLB;激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)结果显示,沙门氏菌在MTLB中形成的生物菌膜结构特征偏向于片状聚集的云雾状结构,而在TSB中则呈现密集分布的网状结构;扫描电子显微镜(SEM)结果表明,2种基质中所形成的生物菌膜微观聚集体结构无明显差别;2种生物菌膜在5种食品接触面的转移率存在显著差异,MTLB中的生物菌膜在不锈钢和玻璃表面的转移率较高,TSB中的生物菌膜在聚乙烯表面的转移率较大。本研究可为沙门氏菌风险评估提供基础数据,为改进沙门氏菌的清洗控制措施提供参考。     

均质压力对玉米淀粉机械力化学效应的影响

为了研究均质压力对玉米淀粉微观结构及理化性质的影响,该文以玉米淀粉为原料,通过X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、快速黏性分析仪(rapid visco analyser,RVA)、偏光显微镜(polarizing microscope,PLM)、激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)等手段研究不同压力(20、60、100、140 MPa)下淀粉结构及性质变化,并探究其相互关系,揭示均质压力对淀粉颗粒机械力化学效应。结果表明:均质压力处理对玉米淀粉结构及性质产生显著影响。经20~140 MPa处理后,与原淀粉相比,中央腔及孔道结构模糊,粒径、糊化黏度减小,结晶度下降,水溶指数和透光率呈上升趋势。20~100 MPa范围内,随均质压力增大,淀粉颗粒形貌逐渐破坏,球状凸起结构增加,100 MPa处理时中心球体最为明显,且与60 MPa相比,结晶度变大,膨胀度显著下降。当140 MPa处理时,颗粒内部球状凸起、碎片及孔洞结构显著减少,偏光十字破坏,糊化焓降低。可见不同均质压力对淀粉颗粒的无定形区、亚结晶区和结晶区产生不同程度的机械力化学作用,导致淀粉颗粒内部依次发生了聚集和团聚效应。该结果为研究淀粉化学活性及生产高性能变性淀粉提供理论支撑。     

东北几种耕作土壤的微形态特征

黑土、白浆土、苏打盐土是我国东北地区的主要耕作土壤。为了培育高肥沃度土壤,不仅需要了解它们的保肥量、供肥量、供肥速度和土壤的水、热、气状况等。也要摸清其结构性态,即土壤颗粒间的团聚垒结程度、团聚体的大小、排列状况和所形成团聚体的稳定性和孔隙性。以便揭示土壤肥力形成的机理,为进一步调节控制土壤肥力提供依据。     

The study of the rhizosphere by scanning electron microscopy

Several methods of preparing root and soil samples have been tested in order to produce specimens for the scanning electron microscope with the minimum of distortion and disturbance of the rhizosphere. Critical point drying and low temperature freeze-drying proved most satisfactory.The scanning electron microscope is useful for studying the root-soil interface, the microorganisms on the root surface and the structure of the rhizosphere.     

Vertical distribution of Collembola (Hexapoda) and their food resources in organic horizons of beech forests

 Micro-samples of the surface organic horizons of 13 beech forests in Belgium were fixed immediately after collection in ethanol. Collembola (6255 animals) were sorted directly from micro-samples in the laboratory using a dissecting microscope, while the litter/soil matrix was analysed semi-quantitatively. The vertical distribution of Collembolan species was studied by correspondence analysis. Gut contents of animals were examined under a light microscope and their composition was compared with that of the matrix. A consistent association was found between the vertical distribution of gut contents and that of food resources in the immediate proximity of animals. Species differed in their feeding habits but most of them ingested a wide spectrum of food items. Plasticity in the food regime according to depth could be demonstrated in members of the Onychiuridae family. Received: 11 January 1999     

Branching structure and chain conformation of water-soluble glucan extracted from Auricularia auricula-judae

A water-soluble neutral polysaccharide (AF1) was extracted from Auricularia (A.) auricula-judae with 0.15 M aqueous NaCl at 80-100 °C. Its chemical components and structure were analyzed by GC, GC-MS, and NMR. AF1 was identified as a β-(1→3)-D-glucan with two β-(1→6)-D-glucosyl residues for every three main chain glucose residues, showing a comb-branched structure. The M(w) values of AF1 in both aqueous solution and DMSO determined by LLS and SEC-LLS were in the narrow range of 2.07-2.15 × 10(6), indicating AF1 existed as single chains in the two solvents. The high intrinsic viscosity [η] of 1753 mL/g and the structure-sensitive parameter ρ (≡R(g)/R(h)) value of 2.3 in water revealed that AF1 existed as stiff chain conformation. Moreover, we directly observed the extended stiff chain conformation by AFM. The branching structure led to the water solubility of AF1, and the intramolecular hydrogen bonds sustained the stiff chain conformation. The rheological results showed that this polysaccharide aqueous solution had higher viscosity than even xanthan, a pronounced thickening agent. This work provided important information for developing new thickeners in food fields, and how neutral polysaccharides can be used as good candidates.     

Visualization of single and aggregated hulless oat (Avena nuda L.) (1-->3),(1-->4)-beta-D-glucan molecules by atomic force microscopy and confocal scanning laser microscopy

Surfactants were used to disperse oat beta-glucan. Atomic force microscopy (AFM) images of the resulting samples revealed a distribution of extended chainlike molecules and allowed, for the first time, direct visualization of single oat beta-glucan molecules with cross-sectional heights of about 0.44 nm. The number-average contour length (L(n)) and root-mean-square end-to-end distance ((R(ee)2)(1/2)) measured from the AFM images were 938 and 912 nm, respectively. The calculated persistence length (L(p)) was 526 nm. The weight-average molecular weight (M(w)) calculated from single beta-glucan molecules was 4.43 x 10(5). Samples without surfactant showed a strong tendency to form aggregates. The sample concentration, reserving time, and calcofluor as well as freezing could affect the formation of aggregates. These aggregates were visualized by both AFM and confocal scanning laser microscopy. The shape of the aggregates changed from small dots with diameters of approximately 20-50 nm to microfibrils over 3 microm long with the increasing of the concentration of oat beta-glucan from 10 to 100 microg/mL. The particle size distribution obtained by a laser particle size analyzer was 926 nm, which confirmed the size of oat beta-glucan molecules obtained from AFM images.     

不同工艺生产大豆分离蛋白的成膜性能

为了制作出具有良好机械性和阻隔性的大豆分离蛋白可食性膜,优选出成膜性能优良的大豆分离蛋白,该文研究了7种不同生产工艺下的大豆分离蛋白,分别以7种蛋白为材料制膜,测定其机械性能、水溶性、水蒸气透过性、O2透过性、脂质渗透性等性能,进行模糊综合评价,并用扫描电镜观察膜的表面结构。结果表明:GS5000型普通型未经造粒的大豆分离蛋白综合评价分数最高,表明其成膜性能优于其他6种大豆分离蛋白,并且电镜扫描照片也显示用其制出的膜结构更加致密,因此,GS5000型大豆分离蛋白比较适合制作可食性膜。该研究为进一步开发优质大豆分离蛋白膜进行了初步的探索。     

适宜物理-酶联合改性提高酸性条件下大豆分离蛋白乳化性

为提高酸性条件下大豆分离蛋白（soy protein isolates，SPI）的乳化性能，该文研究了物理-酶联合改性对SPI（pH值为4）的乳化性能影响，通过对比确定了物理-酶联合改性，即超声波-酶复合改性和挤压膨化-酶复合改性两种改性方法在酸性条件下的乳化性能效果最好；并通过对改性后 SPI（pH 值为4）进行溶解性、游离巯基、二硫键、粒径、扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）和激光共焦扫描显微镜（confocal laser scanning microscopy，CLSM）分析，从蛋白结构变化上进一步揭示了乳化性能提高现象的原因。结果表明：超声波联合植酸酶-酸性蛋白酶改性的 SPI （Uphy-aci-SPI）的乳化活性（emulsifying activity index，EAI）为0.53 m2/g，比未改性SPI（0.18 m2/g）显著提高了196%（P<0.05），乳化稳定性（emulsifying stability index，ESI）为17 min，比未改性SPI（13.5 min）显著提高了25.9%（P<0.05）；挤压膨化联合菠萝蛋白酶改性的SPI（Ebro-SPI）的EAI为0.46 m2/g，比未改性SPI显著增加了155%（P<0.05），ESI为17 min，比未改性SPI显著增加了25.9%（P<0.05）。在pH值为4的条件下对物理-酶联合改性的SPI的性质分析发现，物理-酶联合改性的SPI与未改性SPI相比，物理-酶联合改性的SPI的溶解性显著增加（P<0.05）；物理-酶联合改性的SPI的乳状液平均粒径减小，CLSM观察乳状液中油与蛋白溶液稳定共融，改善了油滴之间的空间排斥力。物理-酶联合改性的SPI游离巯基的含量显著增加（P<0.05），二硫键含量显著降低（P<0.05）。SEM观察物理-酶联合改性的SPI为结构松散、破碎均一的微观结构。由此可见，乳化性能的提高是通过深层改变蛋白的结构来实现的。该研究可为探索提高酸性条件下SPI的乳化性能的方法提供理论依据。     

Investigation of thermal decomposition as the kinetic process that causes the loss of crystalline structure in sucrose using a chemical analysis approach (part II)

High performance liquid chromatography (HPLC) on a calcium form cation exchange column with refractive index and photodiode array detection was used to investigate thermal decomposition as the cause of the loss of crystalline structure in sucrose. Crystalline sucrose structure was removed using a standard differential scanning calorimetry (SDSC) method (fast heating method) and a quasi-isothermal modulated differential scanning calorimetry (MDSC) method (slow heating method). In the fast heating method, initial decomposition components, glucose (0.365%) and 5-HMF (0.003%), were found in the sucrose sample coincident with the onset temperature of the first endothermic peak. In the slow heating method, glucose (0.411%) and 5-HMF (0.003%) were found in the sucrose sample coincident with the holding time (50 min) at which the reversing heat capacity began to increase. In both methods, even before the crystalline structure in sucrose was completely removed, unidentified thermal decomposition components were formed. These results prove not only that the loss of crystalline structure in sucrose is caused by thermal decomposition, but also that it is achieved via a time-temperature combination process. This knowledge is important for quality assurance purposes and for developing new sugar based food and pharmaceutical products. In addition, this research provides new insights into the caramelization process, showing that caramelization can occur under low temperature (significantly below the literature reported melting temperature), albeit longer time, conditions.