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La microscopie électronique pour connaître la structure chimique des aliments

La microscopie électronique est une méthode efficace pour évaluer la nature chimique des ingrédients et fournit des informations complémentaires pour les analyses chimiques. Ce type d’étude appliquée à la science et à la technologie des aliments vise à fournir des données sur la qualité des nutriments présents; à détecter les irrégularités dans leur structure physique; à détecter le niveau de transformation des composants dans l’aliment; à détecter les contaminants et la croissance microbiologique; à déterminer la teneur en graisses, entre autres.

Qu’est-ce qu’un microscope électronique et comment il fonctionne?

Les microscopes électroniques sont des instruments très utiles dans la science des aliments. Ce type d’instrument permet de visualiser des images à des niveaux supérieurs par rapport aux microscopes optiques. Dans l’industrie, ils sont souvent utilisés pour le contrôle de la qualité et l’analyse des défauts de processus. Dans la technologie alimentaire, il est utilisé pour un nombre sans fin d’applications, y compris l’analyse des textures, des structures rhéologiques, et des mécanismes biologiques dans les aliments; et les contaminants présents dans les produits tels que les fibres, les agents pathogènes, etc.

Le principe de son fonctionnement est d’utiliser des électrons au lieu de la lumière visible. Comme la longueur d’onde des électrons est beaucoup plus faible que celle des photons, ils sont utilisés pour la recherche d’ultrastructures de variétés de spécimens. Les électrons sont accélérés à grande vitesse, et ils impactent l’échantillon d’une manière équivalente à la façon dont la lumière pourrait l’éclairer, en conséquence certains électrons sont réfléchis par l’échantillon et d’autres le traversent. Les images sont appelées micrographies, et elles sont capturées par des appareils photo numériques spécialisés et des enregistreurs d’images qui détectent les électrons et construisent l’image.

Types de microscopes électroniques

Il existe deux types de microscopes électroniques, parmi lesquels on peut souligner les détails suivants:

  • Microscope électronique de transmission (MET): dans ce type de microscope, un mince faisceau d’électrons est accéléré à grande vitesse et conduit vers l’échantillon par les lentilles électromagnétiques, de telle sorte qu’en impactant cet échantillon, ils parviennent à traverser et à produire une dispersion sur différentes trajectoires. Les électrons capturés par le détecteur donnent lieu à l’image de haute résolution, qui est augmentée et projetée sur un écran fluorescent pour être visualisée. Cette technique est utile pour déterminer les détails de la structure interne de l’échantillon.
  • Microscope électronique à balayage (MEB): le principe de fonctionnement de ces microscopes consiste à balayer la surface de l’échantillon à analyser avec un faisceau d’électrons accélérés dans leur champ électrique par une différence de potentiel. Ensuite, à l’aide d’un détecteur d’électroaimants, on fait un scannage en parcourant les différents points de la surface. Dans ce processus d’irradiation, une partie de l’énergie initiale des électrons est transformée en chaleur ou en émissions de rayons X, l’émission d’électrons secondaires se produit également. Ce type de microscopes produit des images haute résolution et une grande profondeur de champ de la surface de l’échantillon.

Parties d’un microscope électronique

Les microscopes électroniques se composent principalement de:

  • Source d’électrons: aussi appelé canon à électrons, il serait l’équivalent de la source de lumière d’un microscope optique. C’est un filament de tungstène qui sert à générer et diriger un faisceau d’électrons vers l’échantillon. Le filament est chauffé jusqu’à ce que le niveau énergétique des électrons de ses atomes soit tel qu’ils peuvent être libérés puis dirigés.
  • Lentilles électromagnétiques: dans le cas des microscopes électroniques, ces lentilles produisent des champs électriques et magnétiques qui permettent à la trajectoire des électrons de diverger ou de converger. De telle sorte que sa fonction est de dévier la trajectoire dans la chambre à vide.
  • Chambre à vide: sa fonction est d’empêcher les électrons d’interagir avec les molécules d’air, sinon il est impossible de déterminer la trajectoire des électrons.
  • Détecteur ou écran fluorescent: dépend du type de microscope. S’il s’agit d’un microscope électronique à balayage, le détecteur est un capteur dont la fonction est de recueillir et de mesurer les informations des électrons qui rebondissent de l’échantillon. S’il s’agit d’un microscope électronique à transmission, c’est l’écran fluorescent qui recueille les informations des électrons qui traversent l’échantillon.
  • Exemple de système de numérisation: système intégré d’acquisition de données, d’enregistrement, de logiciel et de matériel, qui est responsable de l’exploitation et du contrôle du microscope, ainsi que du traitement de l’information, de l’analyse et de l’enregistrement des images capturées.

 

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