Elintarvikkeiden kuvaaminen VP-ESEM:lla

Abstract

Seinäjoen ammattikorkeakoululle on hankittu pyyhkäisyelektronimikroskooppiin (SEM) lisälaitteisto, VP-ESEM. Laitteisto mahdollistaa huokoisen materiaalin ja orgaanisten näytteiden kuvaamisen alipaineellisessa ympäristössä.

Tässä opinnäytetyössä tutustuttiin SEM:n toimintaperiaatteisiin, paineen vaikutukseen ja mahdollisuuksiin kuvata elintarvikkeita eri VP-ESEM -olosuhteissa. Painealueena käytettiin 500–900 Pa, elektronivirralla 10–20 kV. Tutkimuksessa käytettiin pääosin takaisinsirontadetektoreita EPSE Ring, EPSE Needle ja CZ BSE ja näytteenä päällystämätöntä ohran jyvää.

Työssä tarkastellaan elintarvikkeiden rakenteisiin vaikuttavia komponentteja, kuten vettä, hiilihydraattia, proteiinia ja rasvaa. Työn lopussa tutkitaan mahdollisuuksia havainnoida elintarvikkeiden rakenteissa tapahtuvia muutoksia VP-ESEM -kuvien avulla. Tutkimukseen valittiin tärkkelyksen liisteröityminen, proteiinivaahdon muodostuminen ja pikkuleivän valmistus.

Työssä käytetyt tutkimusalueet ovat vain pintaraapaisu mahdollisuuksista, johon VP-ESEM pystyy. Tässä työssä saatujen tuloksien ja kokemusten pohjalta on kuitenkin hyvä jatkaa elintarvikkeiden elektronimikroskooppitutkimuksia.

Seinäjoki University of Applied Sciences has updated its accessories to Scanning Electron Microscopy in order to image organic samples. Now it is possible to investigate cellular samples under variable pressures. VP -microscope system is a typical environmental scanning electron microscope.

In the thesis the principle of the SEM, the influence of pressure and the opportunities to image food in different circumstances of the VP-ESEM were clarified. The variation of pressure was 500–900 Pa and the primary beam energy was 10–20 kV. The main images were taken by using backscattered electron detectors EPSE Ring, EPSE Needle and CZ BSE. Uncoated grain of barley was used as a sample.

The active components of food structure, such as water, carbohydrate, protein and fat were examined. Possibilities to image food structure with the VP-ESEM were tested. Processes, such as starch gelation, protein formation, and cookie baking were selected as objects for the study.

The thesis is a beginning to utilizing VP-ESEM investigation. However now it is easier to continue examining microscopic details of organic samples by using the VP-ESEM.