質(zhì)構(gòu)儀在食品科研及加工和研發(fā)中的重要性

1.什么是食品質(zhì)構(gòu)？
食品的質(zhì)構(gòu)是指眼睛、口中的豁膜及肌肉所感覺到的食品的性質(zhì)，包括粗細(xì)、滑爽、顆粒感等，ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)規(guī)定的食品質(zhì)構(gòu)是指用“力學(xué)的、觸覺的、可能的話還包括視覺的、聽覺的方法能夠感知的食品流變學(xué)特性的綜合感覺”。

2.食品質(zhì)構(gòu)的重要性
產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)影響產(chǎn)品五個(gè)方面的特性：第一，質(zhì)構(gòu)影響食品食用時(shí)的口感質(zhì)量；第二，質(zhì)構(gòu)影響產(chǎn)品的加工過程，如粘度過小的產(chǎn)品充填在面包夾層中很難沉積在面包的表面，又如我們開發(fā)脂肪替代的低脂產(chǎn)品時(shí)，構(gòu)建合適的粘度來獲得合理的口感，但如果產(chǎn)品過粘，可能很難通過板式熱交換器進(jìn)行殺菌等；第三，質(zhì)構(gòu)影響產(chǎn)品的風(fēng)味特性。一些親水膠體、碳水化合物以及淀粉通過與風(fēng)味成分的結(jié)合而影響風(fēng)味成分的釋放?，F(xiàn)在許多研究都集中于怎樣利用這種結(jié)合來使低脂食品的風(fēng)味釋放與高脂食品相匹配，最終達(dá)到相似的口感；第四，質(zhì)構(gòu)與產(chǎn)品的穩(wěn)定性有關(guān)。一個(gè)食品體系中，若發(fā)生相分離，則其質(zhì)構(gòu)一定很差，食用時(shí)的口感質(zhì)量也很差。第五，質(zhì)構(gòu)也影響產(chǎn)品的顏色和外觀，雖然是間接的影響，但也確實(shí)影響產(chǎn)品的顏色、平滑度和光澤度等性質(zhì)。

3.如何分析食品質(zhì)構(gòu)？
感官分析人類在進(jìn)食時(shí)，可以分成七步質(zhì)構(gòu)感官體驗(yàn)。第一步是表面質(zhì)構(gòu)，這包括食品到達(dá)嘴邊的第一感覺和產(chǎn)品總的質(zhì)構(gòu)外觀。接下來的兩步是部分的壓縮和第一口咬的動作，這是一個(gè)力學(xué)的過程，合在一起，決定產(chǎn)品的彈性、硬度和內(nèi)聚性。第一次咀嚼揭示了第一咬的許多特性包括在口中的粘性和食品的密度。咀嚼過程揭示了樣品的水分吸附和食品的密度在這一階段，食品風(fēng)味釋放可以進(jìn)行評估。當(dāng)咀嚼繼續(xù)直到吞咽時(shí)，產(chǎn)品的所有濕度和吃的愉悅程度變得非常重要。質(zhì)構(gòu)評估的第六個(gè)階段 是溶化率，即食品在口腔中的溶化程度。第七個(gè)階段是回顧階段，即在吞咽后，回顧產(chǎn)品在口中的感覺。
儀器分析儀器分析食品的質(zhì)構(gòu)基于食品的流變科學(xué)，即材料的變形和流動特性的測量。儀器分析主要是模擬口腔的運(yùn)動，對樣品進(jìn)行壓縮，變形，從而能分析出食品的質(zhì)構(gòu)。主要包括食品質(zhì)構(gòu)儀、粘度計(jì)、果蔬硬度計(jì)等物性分析儀器。其中質(zhì)構(gòu)儀在食品領(lǐng)域應(yīng)用最廣，測定指標(biāo)最多，包括硬度、粘性、彈性、回復(fù)性、咀嚼性、脆性、黏聚性等指標(biāo)。雖然質(zhì)構(gòu)儀不能完全模擬人的口腔運(yùn)動，但是獲得的質(zhì)構(gòu)參數(shù)或者指標(biāo)能夠很好地反映食品的口感或者質(zhì)構(gòu)。

例如：從最典型的全質(zhì)構(gòu)分析(TPA)曲線中獲取我們所需的質(zhì)構(gòu)參數(shù)

典型TPA測試曲線

質(zhì)構(gòu)參數(shù)的定義及計(jì)算：

硬度(Hardness) :最直接反應(yīng)口感的一項(xiàng)指標(biāo)，在質(zhì)地剖面分析中，直接影響咀嚼性 (Chewiness)、膠著性(Chewiness)及凝聚性(Cohesiveness)。在TPA圖中，第一次下壓區(qū)段內(nèi)最大力量值。

脆度(Fracturability) :針對樣品有酥脆外殼(外皮)者樣品所獨(dú)有，多數(shù)樣品都無法測得此參數(shù)。在TPA圖中，硬度之前出現(xiàn)的較小峰值。

粘性(Adhesiveness) :樣品經(jīng)過加壓變形之后，樣品表面若有黏性，會產(chǎn)生負(fù)向的力量。在食品領(lǐng)域可以解釋為黏牙性口感。在TPA圖中，為第一個(gè)負(fù)峰的面積（A3）或者最大值。

彈性(Springiness) :食物在第一咬結(jié)束與第二口開始之間可以恢復(fù)的高度。在TPA圖中為T2 / T1

咀嚼性(Chewiness):咀嚼性被定義為膠著性x彈性?？梢越忉尀榫捉拦腆w食物所需的能量。難以精確測量，因?yàn)榫捉郎婕皦嚎s、剪切、穿刺、粉碎、撕裂、切割等，另外也與口腔狀況有關(guān)(唾液分泌、體溫)。這個(gè)參數(shù)主要用在固體、半固體的口感描述上。在TPA圖中，膠著性x彈性 = A2 / A1 x 硬度 x 彈性。

膠著性(Gumminess) :膠著性被定義為硬度x凝聚力。半固體食品的一個(gè)特點(diǎn)就是具有低硬度，高凝聚力。因此這項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)該用于描述半固體食品的口感所使用。在TPA圖中，膠著性= A2 / A1 x 硬度。

粘聚性(Cohesiveness) :凝聚力被定義為第一壓縮與第二壓縮正受力面積的比值。抗拉伸強(qiáng)度是凝聚力的一種體現(xiàn)，如果凝聚較佳樣品，顯示探頭也較容易保持干凈。通常測試凝聚力相較脆性、咀嚼性和膠著性為較次要參數(shù)。在TPA圖中，黏聚性= A2 / A1。

回復(fù)性(Resilience):韌性是一種測量樣品如何恢復(fù)變形的指針包括了速度和力量兩方面。定義為第一下壓時(shí)，形變目標(biāo)之前面積與形變目標(biāo)之后的面積比值。在量測的時(shí)候需要注意樣品的恢復(fù)狀況，一般而言會使用一個(gè)較慢的測試速度已達(dá)到使樣品有足夠時(shí)間恢復(fù)的狀況。也能確保這個(gè)特性的準(zhǔn)確性。在TPA圖中，回復(fù)性= A5 / A4

4.質(zhì)構(gòu)儀在食品質(zhì)構(gòu)分析中的重要性

(1) 食品質(zhì)構(gòu)的感官分析容易受到人為因素的影響如個(gè)人喜好、個(gè)人生理狀態(tài)、個(gè)人感官閾值等，結(jié)果具有主觀性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果的真實(shí)性、重復(fù)性和穩(wěn)定性大大收到影響。而質(zhì)構(gòu)儀不受人為因素的影響，具有客觀性，大大提高了數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性和重復(fù)性。
(2) 質(zhì)構(gòu)儀能夠?qū)κ称返馁|(zhì)構(gòu)作出數(shù)據(jù)化的描述，對食品的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行量化，從而為揭示各種感官刺激的起因，研究探明對感官刺激的感知的原理和方法提供了條件。
(3) 通過質(zhì)構(gòu)儀研究食品原料配方對食品質(zhì)構(gòu)的影響，可以預(yù)測食品原料的加入或加入多少將對食品的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生何種影響，對原料的加入和產(chǎn)品研發(fā)有很多幫助。
(4) 通過質(zhì)構(gòu)儀研究食品加工工藝對食品質(zhì)構(gòu)的影響，預(yù)言采用某種加工工藝后將對食品的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生何種影響，可用于幫助調(diào)整食品生產(chǎn)工藝。
(5) 通過質(zhì)構(gòu)儀來測定不同批次產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)，對食品生產(chǎn)原料和最終產(chǎn)品實(shí)施自動質(zhì)量控制。
(6) 通過質(zhì)構(gòu)儀來對市面上銷售好的產(chǎn)品或者口碑比較好的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析，為我們研發(fā)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

5 質(zhì)構(gòu)儀的分類及功能

（1）多功能質(zhì)構(gòu)儀

多功能質(zhì)構(gòu)儀可以測定果蔬、烘焙食品、肉制品、乳制品、休閑食品等樣品的硬度、脆性、粘附度、松弛、柔軟性、斷裂強(qiáng)度、膠粘性、回復(fù)性、彈性、摩擦系數(shù)、屈服應(yīng)力、延展性、凝膠強(qiáng)度、成熟度等多個(gè)指標(biāo)。

另外，在實(shí)驗(yàn)過程中，測試距離，測試速度，測試模式等等高度可調(diào)，探頭400多套可選，可以獲得多個(gè)產(chǎn)品的多個(gè)指標(biāo)，功能非常強(qiáng)大。非常適合適用于食品類科研院所和高校的物性研究和教學(xué)應(yīng)用，食品類企業(yè)原料質(zhì)量控制、配方研究、生產(chǎn)工藝研究、質(zhì)量控制和產(chǎn)品研發(fā)等應(yīng)用。

（2）單功能質(zhì)構(gòu)儀

單功能質(zhì)構(gòu)儀相對多功能質(zhì)構(gòu)儀來說，具有測試距離、測試速度、測試模式固定、專一性強(qiáng)、測試結(jié)果目的性強(qiáng)（只為獲取某個(gè)特定質(zhì)構(gòu)參數(shù)）、操作簡便（無需復(fù)雜培訓(xùn)，一鍵操作，結(jié)果實(shí)時(shí)自動顯示）等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)器可便攜，方便戶外和移動實(shí)地操作檢測。

單功能質(zhì)構(gòu)儀檢測針對性非常強(qiáng)，往往衍生出很多別名，如專門用于測定凝膠強(qiáng)度的凝膠強(qiáng)度測定儀、專門用于測試肉嫩度的肉嫩度儀以及用于測試魚糜彈性的彈性測試儀等等，所以，單功能質(zhì)構(gòu)儀非常適合于企業(yè)用于產(chǎn)品的質(zhì)量控制及產(chǎn)品的研發(fā)，以及學(xué)校的教學(xué)演示。