物性質(zhì)構(gòu)儀在食品面制品和果蔬品的應(yīng)用

質(zhì)構(gòu)儀在食品面制品和果蔬品的應(yīng)用

質(zhì)地特性是食品特別重要的品質(zhì)因素，物性質(zhì)構(gòu)儀能夠較好的反映出食品的這一重要品質(zhì)因素，已經(jīng)開始應(yīng)用于各種食品的品質(zhì)檢測(cè)中。通過介紹質(zhì)構(gòu)儀的構(gòu)造及工作原理，介紹其在面制品、肉制品、奶制品和果蔬等不同樣品測(cè)試時(shí)探頭的使用，參數(shù)的設(shè)定以及其他測(cè)試條件的設(shè)置，給科研工作者提供一定的參考依據(jù)。

食品的硬度、脆性、彈性、黏著性和咀嚼性等反映了食品的質(zhì)構(gòu)特性。食品品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法主要有感官評(píng)價(jià)和儀器評(píng)價(jià)。國內(nèi)外多年來一直沿用的方法是感官評(píng)價(jià)，即利用感官品嘗對(duì)食品進(jìn)行評(píng)判分析，除外觀特征外，評(píng)價(jià)項(xiàng)目是以口感為實(shí)質(zhì)性評(píng)價(jià)內(nèi)容。口感評(píng)價(jià)易受評(píng)價(jià)員的嗜好、品味等不穩(wěn)定因素的影響，從而較難做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，導(dǎo)致主觀評(píng)價(jià)的人為誤差較大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性、可比性差。目前國內(nèi)外專家一直致力于研究客觀、簡單、易行、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的鑒定食品品質(zhì)的方法，來準(zhǔn)確的描述和控制質(zhì)地，以確保評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀準(zhǔn)確性。

1 質(zhì)構(gòu)儀的構(gòu)造及工作原理

，是用于客觀評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的主要儀器，近年來隨著其在食品行業(yè)的廣泛應(yīng)用，得到了科技工作者的充分肯定。質(zhì)構(gòu)儀具有專門的分析軟件包，可以選擇各種檢測(cè)分析模式，并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)繪制檢測(cè)過程曲線。他還擁有內(nèi)部計(jì)算功能，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，并可對(duì)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，獲得有效的物性分析結(jié)果。

質(zhì)構(gòu)儀由主機(jī)、專用軟件、備用探頭及附件組成。其基本結(jié)構(gòu)是由一個(gè)能對(duì)樣品產(chǎn)生變形作用的機(jī)械裝置，一個(gè)用于盛裝樣品的容器和一個(gè)對(duì)力、時(shí)間和變形率進(jìn)行記錄的記錄系統(tǒng)組成。質(zhì)構(gòu)儀的主機(jī)與微機(jī)相連，主機(jī)上的機(jī)械臂可以隨著凹槽上下移動(dòng)，探頭與機(jī)械臂遠(yuǎn)端相接，與探頭相對(duì)應(yīng)的是主機(jī)的底座，探頭和底座有十幾種不同的形狀和大小，分別適用于各種樣品。質(zhì)構(gòu)儀所反映的主要是與力學(xué)特性有關(guān)的食品質(zhì)地特性，其結(jié)果具有較高的靈敏性與客觀性，并可對(duì)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)量化處理，以量化的指標(biāo)來客觀全面地評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)，從而避免了人為因素對(duì)食品品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀影響。

儀器設(shè)計(jì)有多種探頭可供選擇，如：圓柱形、圓錐形、球型、針形、盤形、刀具、壓榨板、咀嚼性探頭等。如圓柱形探頭可以用來對(duì)凝膠體、果膠、乳酸酪和人造奶油等作鉆孔和穿透力測(cè)試以獲得關(guān)于其堅(jiān)硬度、堅(jiān)固度和屈服點(diǎn)的數(shù)據(jù)；圓錐形探頭可以作為圓錐透度計(jì)，測(cè)試奶酪、人造奶油等具有塑性的樣本；壓榨板用來測(cè)試諸如面包、水果、奶酪和魚之類形狀穩(wěn)定不流動(dòng)的產(chǎn)品；球形探頭用于測(cè)量薄脆的片狀食物的斷裂性質(zhì)；鋸齒測(cè)試探頭可測(cè)量水果、奶酪和包裹著的材料的表面堅(jiān)硬度；咀嚼式探頭可模仿門牙咬穿食物的動(dòng)作進(jìn)行模

擬測(cè)試。

TPA （Texture Profile Analysis） 質(zhì)構(gòu)分析方法建立于 1967 年左右，適用于通用的質(zhì)構(gòu)測(cè)定儀。TPA質(zhì)構(gòu)測(cè)試又被稱為兩次咀嚼測(cè)試 （Two Bite Test，TBT），主要是通過模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，對(duì)固體半固體樣品進(jìn)行兩次壓縮，測(cè)試與微機(jī)連接，通過界面輸出質(zhì)構(gòu)測(cè)試曲線，如圖 1 所示

從圖 1 中可以分析質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)，所獲得的指標(biāo)有:脆性、硬度、黏著性、彈性、黏聚性、膠著性、咀嚼性和恢復(fù)性等。脆性是第一次壓縮過程中，若是產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，曲線中出現(xiàn)一個(gè)明顯的峰，此峰值就定義為脆性；硬度是第一次壓縮時(shí)的最大峰值，多數(shù)樣品的硬度值出現(xiàn)在最大變形處；黏著性是第一次壓縮曲線達(dá)到零點(diǎn)到第二次壓縮曲線開始之間的曲線的負(fù)面積 （圖 1 中的面積 3）；彈性是變形樣品在去除壓力后恢復(fù)到變形前的高度比率，用第二次壓縮與第一次壓縮的高度比值表示，即長度 2/ 長度 1；黏聚性表示測(cè)試樣品經(jīng)過第一次壓縮變形后所表現(xiàn)出來的對(duì)第二次壓縮的相對(duì)抵抗能力，在曲線上表現(xiàn)為兩次壓縮所做正功之比，即面積 2/ 面積 1；膠著性只用于描述半固態(tài)測(cè)試樣品的黏性特性，數(shù)值上用硬度和黏聚性的乘積表示，即硬度×黏聚性；咀嚼性只用于描述固態(tài)測(cè)試樣品，數(shù)值上用膠黏性和彈性的乘積表示；恢復(fù)性表示樣品在第一次壓縮過程中回彈的能力，是第一次

壓縮循環(huán)過程中返回樣品所釋放的彈性能與壓縮時(shí)探頭的耗能之比，在曲線上用面積 5 和面積 4 的比值來表示，即面積 5/ 面積 4。

2 物性分析儀在不同食品質(zhì)構(gòu)測(cè)定方面的應(yīng)用

2.1 質(zhì)構(gòu)儀在面制品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

2.1.1 在面條品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

李文等認(rèn)為通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀） TPA 評(píng)價(jià)與面條感官評(píng)價(jià)顯著相關(guān)。TPA 指標(biāo)中硬度和膠著性能較好反映面條感官適口性，彈性和恢復(fù)性能部分反映面條黏性和光滑性。除黏著性外，不同品種間煮熟面條的質(zhì)構(gòu)儀指標(biāo)差異顯著，表明 TPA 硬度、彈性、黏聚性、膠著性和咀嚼性均可反映品種間面條的質(zhì)地結(jié)構(gòu)差異，可作為評(píng)價(jià)面條結(jié)構(gòu)特性的客觀量化指標(biāo)。所以，質(zhì)構(gòu)儀 TPA 指標(biāo)硬度能較好地反映面條的軟硬度和總評(píng)分，但尚不能完全代替感官評(píng)價(jià)，建議采用儀器量化測(cè)定和感官相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)面條品質(zhì)。

韓樂等通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）認(rèn)為 TPA 試驗(yàn)中的硬度、膠著性、咀嚼性參數(shù)，剪切試驗(yàn)中的最大剪切力參數(shù)，拉伸試驗(yàn)中的拉斷力參數(shù)均和面條感官評(píng)價(jià)筋道感、硬度、彈性呈高度顯著正相關(guān)，分別用這 5個(gè)參數(shù)代替感官來評(píng)價(jià)面條的筋道感、硬度、彈性具有較強(qiáng)的可行性。拉伸試驗(yàn)中的拉斷力參數(shù)和面條的滑口感呈高度顯著負(fù)相關(guān)，認(rèn)為用拉斷力參數(shù)可間接評(píng)價(jià)面條的滑口感特性。

2.1.2 饅頭

吳昊等通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）等對(duì) 19 種小麥制成的饅頭進(jìn)行了 TPA試驗(yàn)。測(cè)試指標(biāo)彈性、恢復(fù)性與其感官品質(zhì)顯著相關(guān)。彈性與饅頭百克重量、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均顯著相關(guān)；恢復(fù)性與饅頭外觀形狀呈顯著負(fù)相關(guān)。根據(jù)人們的膳食習(xí)慣，在外觀品質(zhì)(色澤、外觀形狀)較好、體積較大的基礎(chǔ)上，認(rèn)為物性分析儀測(cè)試的彈性和恢復(fù)性數(shù)值越高，其品質(zhì)越好。

2.1.3 面包

張鐵林等通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）以 8 種品牌面粉為試驗(yàn)材料，使用物性測(cè)定儀測(cè)試了面團(tuán)的硬度、彈性、粘力、黏著性、斷裂力、斷裂能量、斷裂恢復(fù)形變程度、恢復(fù)能量、恢復(fù)形變程度等 9 種指標(biāo)，并通過相關(guān)分析研究了這些指標(biāo)與面包品質(zhì) （面包體積和彈性變化率） 以及小麥粉的品質(zhì)性狀的相互關(guān)系。研究結(jié)果表明：面團(tuán)的硬度、粘力與面包的體積呈正相關(guān)，彈性與面包的體積呈負(fù)相關(guān)，粘力與 24 h 后窒溫下彈性變化率呈顯著的正相關(guān)。面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性與面粉的品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性也非常明顯。

2.2 質(zhì)構(gòu)儀在肉制品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用張軍等通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，肉制品的嫩度可使用質(zhì)構(gòu)儀的穿透法測(cè)得的曲線中的第一個(gè)極值點(diǎn)來較好的量化反映。使用穿透法第一極值點(diǎn)來測(cè)量肉制品的嫩度既準(zhǔn)確又便捷，并提出標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試條件：探頭測(cè)量模式為阻力測(cè)試；探頭運(yùn)行方式為循環(huán)方式；探頭下行速度和返回速度為 6.0 mm / s，下行距離為 20 mm，每次數(shù)據(jù)采集量為 200，樣品厚度為 20 mm。

周碩等通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）對(duì)高壓、高溫作用的牛肉結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 TPA 測(cè)試。表明在 20 ℃～60 ℃范圍內(nèi)隨著溫度和壓力的增加，牛肉的硬度、咀嚼性、彈性、黏性都有增加，與牛肉的肌原纖維的變化有關(guān)。

2.3 質(zhì)構(gòu)儀在奶制品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

紅莉認(rèn)為通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）的 A/BE 反擠壓裝置測(cè)定的一系列力的變化可以反應(yīng)出酸奶的不同特性。正的力值和面積越大，說明酸奶越稠厚、內(nèi)聚力越大，對(duì)活塞下壓時(shí)的抵抗力越大，也說明酸奶爽滑性、細(xì)膩度越差；負(fù)的力值說明酸奶對(duì)活塞的附著性，即力的絕對(duì)值越大，奶黏性越大，活塞上提時(shí)黏在其上的越多，一般較稠的酸奶黏性較大。從測(cè)試結(jié)果可以看出，口感越黏稠的，正的峰值力越大，樣品越易粘探頭，這樣能很好的把酸奶的口感品嘗結(jié)果進(jìn)行量化。

2.4 質(zhì)構(gòu)儀在果蔬品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

潘秀等認(rèn)為隨著貯藏時(shí)間的延長蘋果果肉會(huì)變得綿軟，果肉脆性降低，汁液豐富度明顯下降。盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀） TPA 試驗(yàn)的各項(xiàng)參數(shù)能夠在不同方面反映蘋果果肉的這種變化特性。結(jié)果顯示，果肉黏著性與硬度、脆度、凝聚性等質(zhì)地參數(shù)值呈負(fù)相關(guān)；果肉凝聚性與硬度、恢復(fù)性、咀嚼性參數(shù)值有較好的正相關(guān)性 （R = 0.86～0.95）；果肉彈性值與其他參數(shù)值相關(guān)性較差，而恢復(fù)性與彈性以及黏著性以外的質(zhì)地參數(shù)值有較好的正相關(guān)性 （R = 0.67～0.95）。

確定脆度、黏著性、凝聚性、恢復(fù)性、咀嚼性 5 項(xiàng)參數(shù)用于比較紅富士與嘎拉蘋果采后質(zhì)地的差別，結(jié)果反映了嘎拉較紅富士蘋果更易出現(xiàn)綿軟的質(zhì)地特性。

海鷗等通過盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）對(duì)蘋果切片進(jìn)行了 TPA 測(cè)試，探索了壓縮速率和壓縮程度對(duì) Fl、硬度、內(nèi)聚性、恢復(fù)性的影響。結(jié)果表明，壓縮速率對(duì)四個(gè)參數(shù)的影響不顯著；而壓縮程度對(duì)四個(gè)參數(shù)影響顯著。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合出壓縮程度對(duì)內(nèi)聚性和恢復(fù)性的影響模型，擬合水平 P= 0.001，R2 分別達(dá)到 0.946、0.907，擬合模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 總結(jié)與展望

采用盛泰儀器ST-Z16物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀），可以克服感官鑒定方法中存在的不足。TPA 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多食品的質(zhì)構(gòu)測(cè)定，給質(zhì)構(gòu)研究人員帶來了極大的方便，其測(cè)定的結(jié)果具有較高的靈敏度和客觀性。但應(yīng)注意的是：質(zhì)構(gòu)儀畢竟只是儀器，其測(cè)定結(jié)果與口感品嘗會(huì)有一定得差距，所以在進(jìn)行食品品質(zhì)測(cè)定時(shí)，應(yīng)采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定與感官評(píng)定相結(jié)合的方法。獲得儀器測(cè)量和感官測(cè)試測(cè)量質(zhì)構(gòu)時(shí)的高度相關(guān)性，一直是眾多學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)家們的目標(biāo)，我們相信隨著科學(xué)工作者對(duì)這方面研究的深入，越來越多的物性分析儀測(cè)試參數(shù)和感規(guī)指標(biāo)將會(huì)建立起來。