拉曼光谱观察奶酪的成分分布

奶酪包含的成分的比率和相造对口感和味道(纹理)有重大影响。 目前一般观测手法,需要进行蛋白质固定化及染色等前处理措施,更有甚者需要在低真空环境下进行,保持奶酪原状的状态下很难进行观察。 但是拉曼成像并不需要染色等前处理措施,对测定时的环境也无真空要求,保持原状即可观测蛋白质、脂肪、水分等成分的分布情况。

下图为,常温常压下将马苏里拉奶酪放置于载玻片上进行测定,将蛋白质()、类脂物()以及水分()的分布状态以拉曼成像制成的画面。 蛋白质的分布从来自于苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸3060 cm-1的峰值强度而得。

▼ 马苏里拉奶酪的拉曼成像
モッツァレラチーズのラマンイメージ(タンパク質)
(a)蛋白质
モッツァレラチーズのラマンイメージ(脂質)
(b)类脂物
モッツァレラチーズのラマンイメージ(水分)
(c)水分
モッツァレラチーズのラマンイメージ(3成分の重ね合わせ像)
(d)三种成分的混合图
プロセスチーズのラマンイメージ
▲ 各成分的拉曼光谱
タンパクの分子式
苯丙氨酸           酪氨酸
激发波长
532 nm
物镜
50倍 (NA=0.80)
光谱数量
40,000 ※图仅为其中一部分
测定时间
9分20秒
 

上表为蛋白质、脂肪、水分等较多区域内的平均拉曼光谱。 水分的拉曼光谱中3200 cm-1~3500 cm-1处有广泛的峰值出现,结合水于3200 cm-1附近,自由水于3500 cm-1附近有峰值,两种水并不相同。 从水分丰富位置的光谱形状来看(蓝色显示),大多数水分是与蛋白质的结合水,蛋白质和脂肪相互缠绕在一起。 另外,本次实验还对冷冻切片处进行了观察,即便是用刀片切开的断面,也能够进行同样的观察。


从组织构造观察到的奶酪特征

▼再制干酪和马苏里拉奶酪的低倍率拉曼成像(:蛋白质、:类脂)
プロセスチーズのラマンイメージ
(a)再制干酪
モッツァレラチーズのラマンイメージ
(b)马苏里拉奶酪
激发波长
532 nm
物镜
20倍 (NA=0.45)
光谱数量
40,000
测定时间
8分20秒


上图为马苏里拉奶酪和市面上销售的再制干酪在低倍率下测定的拉曼成像。 再制干酪中,蛋白质为基础材料,分散分布着1μm~10μm大小的微小脂肪球。 与此相比,马苏里拉奶酪则呈条状分布。 再制干酪是把天然奶酪磨细加热再成型,因此比一般的天然奶酪更加细腻。 另一方面,马苏里拉奶酪是把天然奶酪放进pH5.2~5.4、温度为60℃的水里经过反复的拉捏制作而成,其拉伸工序导致其呈条状分布。 苏里拉奶酪纤维般独特的口感,可能也是缘于其条状的构造。

※该样品由不二制油株式会社提供。