质构仪在食品面食和果蔬品的应用

质构仪在食品面食和果蔬品的应用

质地特性是食品特别重要的品质因素，物性质构仪能够较好的反映出食品的这一重要品质因素，已经开始应用于各种食品的品质检测中。通过介绍质构仪的构造及工作原理，介绍其在面制品、肉制品、奶制品和果蔬等不同样品测试时探头的使用，参数的设定以及其他测试条件的设置，给科研工作者提供一定的参考依据。

食品的硬度、脆性、弹性、黏着性和咀嚼性等反映了食品的质构特性。食品品质的评价方法主要有感官评价和仪器评价。国内外多年来一直沿用的方法是感官评价，即利用感官品尝对食品进行评判分析，除外观特征外，评价项目是以口感为实质性评价内容。口感评价易受评价员的嗜好、品味等不稳定因素的影响，从而较难做出准确评价，导致主观评价的人为误差较大，实验结果的可靠性、可比性差。目前国内外专家一直致力于研究客观、简单、易行、标准化程度高的鉴定食品品质的方法，来准确的描述和控制质地，以确保评价结果的客观准确性。

1 质构仪的构造及工作原理

物性测试仪又叫质构仪，是用于客观评价食品品质的主要仪器，近年来随着其在食品行业的广泛应用，得到了科技工作者的充分肯定。质构仪具有专门的分析软件包，可以选择各种检测分析模式，并实时传输数据绘制检测过程曲线。他还拥有内部计算功能，对有效数据进行分析计算，并可对多组实验数据进行比较分析，获得有效的物性分析结果。

质构仪由主机、专用软件、备用探头及附件组成。其基本结构是由一个能对样品产生变形作用的机械装置，一个用于盛装样品的容器和一个对力、时间和变形率进行记录的记录系统组成。质构仪的主机与微机相连，主机上的机械臂可以随着凹槽上下移动，探头与机械臂远端相接，与探头相对应的是主机的底座，探头和底座有十几种不同的形状和大小，分别适用于各种样品。质构仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性，并可对结果进行准确的数量化处理，以量化的指标来客观全面地评价产品品质，从而避免了人为因素对食品品质评价结果的主观影响。

仪器设计有多种探头可供选择，如：圆柱形、圆锥形、球型、针形、盘形、刀具、压榨板、咀嚼性探头等。如圆柱形探头可以用来对凝胶体、果胶、乳酸酪和人造奶油等作钻孔和穿透力测试以获得关于其坚硬度、坚固度和屈服点的数据；圆锥形探头可以作为圆锥透度计，测试奶酪、人造奶油等具有塑性的样本；压榨板用来测试诸如面包、水果、奶酪和鱼之类形状稳定不流动的产品；球形探头用于测量薄脆的片状食物的断裂性质；锯齿测试探头可测量水果、奶酪和包裹着的材料的表面坚硬度；咀嚼式探头可模仿门牙咬穿食物的动作进行模

拟测试。

TPA （Texture Profile Analysis） 质构分析方法建立于 1967 年左右，适用于通用的质构测定仪。TPA质构测试又被称为两次咀嚼测试 （Two Bite Test，TBT），主要是通过模拟人口腔的咀嚼运动，对固体半固体样品进行两次压缩，测试与微机连接，通过界面输出质构测试曲线，如图 1 所示

从图 1 中可以分析质构特性参数，所获得的指标有:脆性、硬度、黏着性、弹性、黏聚性、胶着性、咀嚼性和恢复性等。脆性是第一次压缩过程中，若是产生破裂现象，曲线中出现一个明显的峰，此峰值就定义为脆性；硬度是第一次压缩时的最大峰值，多数样品的硬度值出现在最大变形处；黏着性是第一次压缩曲线达到零点到第二次压缩曲线开始之间的曲线的负面积 （图 1 中的面积 3）；弹性是变形样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率，用第二次压缩与第一次压缩的高度比值表示，即长度 2/ 长度 1；黏聚性表示测试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力，在曲线上表现为两次压缩所做正功之比，即面积 2/ 面积 1；胶着性只用于描述半固态测试样品的黏性特性，数值上用硬度和黏聚性的乘积表示，即硬度×黏聚性；咀嚼性只用于描述固态测试样品，数值上用胶黏性和弹性的乘积表示；恢复性表示样品在第一次压缩过程中回弹的能力，是第一次

压缩循环过程中返回样品所释放的弹性能与压缩时探头的耗能之比，在曲线上用面积 5 和面积 4 的比值来表示，即面积 5/ 面积 4。

2 物性分析仪在不同食品质构测定方面的应用

2.1 质构仪在面制品品质评价中的应用

2.1.1 在面条品质评价中的应用

李文等认为通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪） TPA 评价与面条感官评价显著相关。TPA 指标中硬度和胶着性能较好反映面条感官适口性，弹性和恢复性能部分反映面条黏性和光滑性。除黏着性外，不同品种间煮熟面条的质构仪指标差异显著，表明 TPA 硬度、弹性、黏聚性、胶着性和咀嚼性均可反映品种间面条的质地结构差异，可作为评价面条结构特性的客观量化指标。所以，质构仪 TPA 指标硬度能较好地反映面条的软硬度和总评分，但尚不能完全代替感官评价，建议采用仪器量化测定和感官相结合的方法评价面条品质。

韩乐等通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）认为 TPA 试验中的硬度、胶着性、咀嚼性参数，剪切试验中的最大剪切力参数，拉伸试验中的拉断力参数均和面条感官评价筋道感、硬度、弹性呈高度显著正相关，分别用这 5个参数代替感官来评价面条的筋道感、硬度、弹性具有较强的可行性。拉伸试验中的拉断力参数和面条的滑口感呈高度显著负相关，认为用拉断力参数可间接评价面条的滑口感特性。

2.1.2 馒头

吴昊等通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）等对 19 种小麦制成的馒头进行了 TPA试验。测试指标弹性、恢复性与其感官品质显著相关。弹性与馒头百克重量、内部结构均显著相关；恢复性与馒头外观形状呈显著负相关。根据人们的膳食习惯，在外观品质(色泽、外观形状)较好、体积较大的基础上，认为物性分析仪测试的弹性和恢复性数值越高，其品质越好。

2.1.3 面包

张铁林等通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）以 8 种品牌面粉为试验材料，使用物性测定仪测试了面团的硬度、弹性、粘力、黏着性、断裂力、断裂能量、断裂恢复形变程度、恢复能量、恢复形变程度等 9 种指标，并通过相关分析研究了这些指标与面包品质 （面包体积和弹性变化率） 以及小麦粉的品质性状的相互关系。研究结果表明：面团的硬度、粘力与面包的体积呈正相关，弹性与面包的体积呈负相关，粘力与 24 h 后窒温下弹性变化率呈显著的正相关。面团的质构特性与面粉的品质指标的相关性也非常明显。

2.2 质构仪在肉制品品质评价中的应用张军等通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）试验和数据分析认为，肉制品的嫩度可使用质构仪的穿透法测得的曲线中的第一个极值点来较好的量化反映。使用穿透法第一极值点来测量肉制品的嫩度既准确又便捷，并提出标准化的测试条件：探头测量模式为阻力测试；探头运行方式为循环方式；探头下行速度和返回速度为 6.0 mm / s，下行距离为 20 mm，每次数据采集量为 200，样品厚度为 20 mm。

周硕等通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）对高压、高温作用的牛肉结构进行了 TPA 测试。表明在 20 ℃～60 ℃范围内随着温度和压力的增加，牛肉的硬度、咀嚼性、弹性、黏性都有增加，与牛肉的肌原纤维的变化有关。

2.3 质构仪在奶制品品质评价中的应用

红莉认为通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）的 A/BE 反挤压装置测定的一系列力的变化可以反应出酸奶的不同特性。正的力值和面积越大，说明酸奶越稠厚、内聚力越大，对活塞下压时的抵抗力越大，也说明酸奶爽滑性、细腻度越差；负的力值说明酸奶对活塞的附着性，即力的绝对值越大，奶黏性越大，活塞上提时黏在其上的越多，一般较稠的酸奶黏性较大。从测试结果可以看出，口感越黏稠的，正的峰值力越大，样品越易粘探头，这样能很好的把酸奶的口感品尝结果进行量化。

2.4 质构仪在果蔬品质评价中的应用

潘秀等认为随着贮藏时间的延长苹果果肉会变得绵软，果肉脆性降低，汁液丰富度明显下降。盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪） TPA 试验的各项参数能够在不同方面反映苹果果肉的这种变化特性。结果显示，果肉黏着性与硬度、脆度、凝聚性等质地参数值呈负相关；果肉凝聚性与硬度、恢复性、咀嚼性参数值有较好的正相关性 （R = 0.86～0.95）；果肉弹性值与其他参数值相关性较差，而恢复性与弹性以及黏着性以外的质地参数值有较好的正相关性 （R = 0.67～0.95）。

确定脆度、黏着性、凝聚性、恢复性、咀嚼性 5 项参数用于比较红富士与嘎拉苹果采后质地的差别，结果反映了嘎拉较红富士苹果更易出现绵软的质地特性。

海鸥等通过盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪）对苹果切片进行了 TPA 测试，探索了压缩速率和压缩程度对 Fl、硬度、内聚性、恢复性的影响。结果表明，压缩速率对四个参数的影响不显著；而压缩程度对四个参数影响显著。根据试验结果拟合出压缩程度对内聚性和恢复性的影响模型，拟合水平 P= 0.001，R2 分别达到 0.946、0.907，拟合模型具有统计学意义。

3 总结与展望

采用盛泰仪器ST-Z16物性分析仪（质构仪），可以克服感官鉴定方法中存在的不足。TPA 已经广泛应用于许多食品的质构测定，给质构研究人员带来了极大的方便，其测定的结果具有较高的灵敏度和客观性。但应注意的是：质构仪毕竟只是仪器，其测定结果与口感品尝会有一定得差距，所以在进行食品品质测定时，应采用质构仪测定与感官评定相结合的方法。获得仪器测量和感官测试测量质构时的高度相关性，一直是众多学科领域科学家们的目标，我们相信随着科学工作者对这方面研究的深入，越来越多的物性分析仪测试参数和感规指标将会建立起来。