FlowVIEW 實驗室

SEM下的乳製品

奈米生活科學-乳化物與油分子

如何用SEM臨場觀測脂肪分子?

脂肪、空氣、固體等不同的物質,透過「界面活性劑」可穩定存在液體中。

只要將樣品原液滴入  FlowVIEW Aquarius載台 並封裝,即可在SEM真空腔體中創造大氣環境,臨場觀測樣品的液態原貌!

▲透過 Aquarius 載台 可看到美奶滋原貌
圖片來源: FlowVIEW 

SEM下的美奶滋

美乃滋的原料組成主要是油、水和雞蛋,雞蛋的卵磷脂是種天然乳化劑,因此能讓原本油水分離的混和物,變成油分子均勻分布在醬料中並且保持穩定。

在微觀的角度,美乃滋的形成是一種『油包水乳液(oil-in-water emulsion)』。Emulsion指的是兩種不相混溶的物質,如油和水,其中一種物質形成小分子,分散在另一種物質當中。

我們可以從SEM畫面中看到,這些油分子有大有小。較小的油分子可以較穩定的狀態存在液體當中,反之,較大的分子則容易形成油水分離的狀態。

因此,如果想讓美奶滋的質地穩定,充分攪拌、將油脂打散成更小的分子,會是最有效的方式。

下圖是人類母乳在SEM底下的畫面,可以看到脂肪分子的尺寸較美乃滋大許多,這也是母奶較容易產生油水分離現象的原因。


在光學顯微鏡發明後的幾百年間,微米等級的物體一直是人類所能觀察到的最小尺度。直到電子顯微鏡問世後,才開始看到奈米大小的物體,自此科技疾速發展。

然而,當今人們大多仍然使用光學顯微鏡來進行檢測,因為電子顯微鏡的真空腔體會使樣品乾燥聚合,導致觀測結果失真。經由烘乾、冷凍切片等繁複的前處理手續,雖能維持樣品結構不坍塌,卻始終無法直接觀測液態樣品的真實原貌。

FlowVIEW Aquarius 載台 在SEM真空腔體內創造大氣環境,使400次咖啡維持原本的奶霜狀態。若將400次咖啡泡泡直接送入SEM,在腔體抽真空乾燥的過程中,奶霜泡泡的結構則會坍塌,形成失真的咖啡渣漬。

隨著現代科技進展,奈米等級材料的需求逐年增加,傳統光學檢測的觀測極限為200nm,協助解決問題的能力不如以往。因此,FlowVIEW開闢奈米級液態電顯檢測的領域,提供人們更微觀的解決方案。

SEM畫面可看到母乳脂肪分子的尺寸較美乃滋大許多
圖片來源: FlowVIEW 

SEM下的低脂鮮乳與全脂鮮乳

從下方兩張圖可以看到,低脂鮮乳與全脂鮮乳的脂肪分子,約為美乃滋脂肪分子的四分之一,所以能以更穩定的狀態存在牛奶當中。

低脂鮮乳
圖片來源: FlowVIEW 

▲全脂鮮乳  
圖片來源: FlowVIEW 

低脂鮮乳比較不營養嗎?低脂鮮乳的脂溶性維生素,例如維生素A及維生素E等,確實低於全脂鮮乳。

不過,國民營養調查的結果顯示,國人每日攝取的維生素A大多超過建議攝取量,所以不需要特別補充維生素A。另一方面,鮮乳並非攝取維生素E的主要途徑。若想有效的補充維生素E,還是要多吃植物油、深綠色蔬菜、黃豆製品、全穀類、堅果類的食物。

我們平常主要從鮮奶中獲得的三大類營養成分,「蛋白質」、「鈣質」與「維生素B2」等,在低脂和全脂鮮乳中的含量是相近的。低脂鮮乳的營養並沒有比較少,對於不想攝取太多熱量的人來說,仍是擁有高營養價值的最佳飲品選擇!

使用FlowVIEW Lite軟體分析全脂鮮乳  圖片來源: FlowVIEW

使用FlowVIEW Lite軟體分析美奶滋  圖片來源: FlowVIEW

FlowVIEW Lite 影像分析軟體

除了In-Situ觀測乳製品中的脂肪分子,FlowVIEW也用自主開發的 FlowVIEW Lite 影像分析軟體,針對脂肪分子進行AI自動化分析,得到分子外型、尺寸分布與分散/團聚性等數值。

由上左圖分析結果可看出,全脂鮮乳中的脂肪分子,尺寸大多分佈於200-1450nm的區間,其中又以直徑0.5微米以下的分子佔多數。

由上右圖分析結果可看出,美奶滋中的脂肪分子,尺寸大多分佈於291-582nm的區間,整體分子尺寸明顯小於全脂鮮乳。

針對某些團聚物質在SEM影像中的重疊情形,您可選擇 MIPAR進階影像分析軟體,得到更準確的分析結果。MIPAR 是一套為材料研究人員量身打造的圖形數據分析軟體,迅速偵測並自動量測影像特徵,是研究首選分析軟體。

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