原子力顯微鏡是繼掃描隧道顯微鏡之后,于1986年發明的一種具有原子級高分辨的新型儀器,可以在大氣和液體環境下對各種材料和樣品進行納米空間分辨的探測,或者直接進行納米操縱。AFM現已廣泛應用于半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫藥研究等領域中。由于電子顯微鏡必須在高真空和高電壓條件下測試樣品,對制樣的要求比較高,而AFM可在樣品的自然條件下對樣品進行無損探測,在一些生物高聚物如蛋白質(尤其如不規則纖維狀蛋白)以及多糖中的應用上有較多優勢,因而在食品領域中開辟了新的應用前景。如今,AFM由于其簡單可操作性以及高分辨的檢測結果而在食品科學方面得到廣泛應用,下文就AFM在食品科學各領域中的應用做簡單介紹。

AFM可以對由多糖形成的凝膠網絡結構進行測量，對多糖分子的觀測是基于在多糖稀釋液的情況下進行的，而當多糖溶液的濃度遠離其稀釋濃度并達到某一臨界濃度時，由于分子鏈之間的相互作用而形成凝膠網絡，觀察這些凝膠網絡的形態特征就可以對分析多糖分子間的相互作用提供有用的參考。應用AFM尚可觀測到一些蛋白質或多成分聚合物的凝膠體系，將AFM與光學顯微鏡、流體力學及離心實驗相結合對不同濃度和條件下的冷凝膠乳清蛋白溶液中的微粒進行了觀察比較，發現溶液濃度、離子強度等條件對凝膠溶液的組織結構會產生影響;運用AFM并結合拉曼光譜及流體力學觀測不同條件(離子強度、PH值等)下的熱誘導乳清蛋白凝膠的前體溶液，揭示了該溶液是由橢圓形的顆粒組成，且隨著NaCl的濃度增加，顆粒尺寸與數量也會隨之提高，所以離子強度的增加使乳清蛋白由半透明凝膠轉變為不透明凝膠。在半透明凝膠中a螺旋結構有所減少，而B折疊結構在兩種凝膠中的數量都維持不變。對經80℃加熱180分鐘后的濃度為2%w/w的乳清蛋白凝膠前體溶液（含0.1mol/dmd3的NaCl，PH為2進行AFM觀測所得到的誤差信號圖，與其他條件下測得的AFM圖進行比較就可以分析不同條件對凝膠顆粒超微結構的影響。所以通過觀測在不同條件下凝膠溶液中的微粒形態和相互作用的變化以及凝膠網絡的結構變化，可以分析凝膠形成的機理及凝膠形成的最佳條件，這對建立有利于食品品質與口感的凝膠形成體系具有啟發意義。