質構儀及其在食品品質檢測方面的應用

紀宗亞

（山西大學生命科學學院，太原 030006）

質構儀及其在食品品質檢測方面的應用

紀宗亞*

（山西大學生命科學學院，太原 030006）

質地特性是食品特別重要的品質因素，物性質構儀能夠較好的反映出食品的這一重要品質因素，已經開始應用于各種食品的品質檢測中。通過介紹質構儀的構造及工作原理，介紹其在面制品、肉制品、奶制品和果蔬等不同樣品測試時探頭的使用，參數的設定以及其他測試條件的設置，給科研工作者提供一定的參考依據。

質構儀；構造；工作原理；食品品質；應用

食品的硬度、脆性、彈性、黏著性和咀嚼性等反映了食品的質構特性。食品品質的評價方法主要有感官評價和儀器評價。國內外多年來一直沿用的方法是感官評價，即利用感官品嘗對食品進行評判分析，除外觀特征外，評價項目是以口感為實質性評價內容。口感評價易受評價員的嗜好、品味等不穩定因素的影響，從而較難做出準確評價，導致主觀評價的人為誤差較大，實驗結果的可靠性、可比性差。目前國內外專家一直致力于研究客觀、簡單、易行、標準化程度高的鑒定食品品質的方法，來準確的描述和控制質地，以確保評價結果的客觀準確性。

1 質構儀的構造及工作原理

物性測試儀又叫質構儀，是用于客觀評價食品品質的主要儀器，近年來隨著其在食品行業的廣泛應用，得到了科技工作者的充分肯定。質構儀具有專門的分析軟件包，可以選擇各種檢測分析模式，并實時傳輸數據繪制檢測過程曲線。他還擁有內部計算功能，對有效數據進行分析計算，并可對多組實驗數據進行比較分析，獲得有效的物性分析結果。

質構儀由主機、專用軟件、備用探頭及附件組成。其基本結構是由一個能對樣品產生變形作用的機械裝置，一個用于盛裝樣品的容器和一個對力、時間和變形率進行記錄的記錄系統組成。質構儀的主機與微機相連，主機上的機械臂可以隨著凹槽上下移動，探頭與機械臂遠端相接，與探頭相對應的是主機的底座，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。質構儀所反映的主要是與力學特性有關的食品質地特性，其結果具有較高的靈敏性與客觀性，并可對結果進行準確的數量化處理，以量化的指標來客觀全面地評價產品品質，從而避免了人為因素對食品品質評價結果的主觀影響。

儀器設計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凝膠體、果膠、乳酸酪和人造奶油等作鉆孔和穿透力測試以獲得關于其堅硬度、堅固度和屈服點的數據；圓錐形探頭可以作為圓錐透度計，測試奶酪、人造奶油等具有塑性的樣本；壓榨板用來測試諸如面包、水果、奶酪和魚之類形狀穩定不流動的產品；球形探頭用于測量薄脆的片狀食物的斷裂性質；鋸齒測試探頭可測量水果、奶酪和包裹著的材料的表面堅硬度；咀嚼式探頭可模仿門牙咬穿食物的動作進行模擬測試。

TPA（Texture Profile Analysis） 質構分析方法建立于1967年左右，適用于通用的質構測定儀。TPA質構測試又被稱為兩次咀嚼測試（Two Bite Test，TBT），主要是通過模擬人口腔的咀嚼運動，對固體半固體樣品進行兩次壓縮，測試與微機連接，通過界面輸出質構測試曲線，如圖1所示。

圖1 TPA測試曲線圖

從圖1中可以分析質構特性參數，所獲得的指標有：脆性、硬度、黏著性、彈性、黏聚性、膠著性、咀嚼性和恢復性等。脆性是第一次壓縮過程中，若是產生破裂現象，曲線中出現一個明顯的峰，此峰值就定義為脆性；硬度是第一次壓縮時的最大峰值，多數樣品的硬度值出現在最大變形處；黏著性是第一次壓縮曲線達到零點到第二次壓縮曲線開始之間的曲線的負面積（圖1中的面積3）；彈性是變形樣品在去除壓力后恢復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；黏聚性表示測試樣品經過第一次壓縮變形后所表現出來的對第二次壓縮的相對抵抗能力，在曲線上表現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測試樣品的黏性特性，數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測試樣品，數值上用膠黏性和彈性的乘積表示；恢復性表示樣品在第一次壓縮過程中回彈的能力，是第一次壓縮循環過程中返回樣品所釋放的彈性能與壓縮時探頭的耗能之比，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構測定方面的應用

2.1 質構儀在面制品品質評價中的應用

2.1.1 在面條品質評價中的應用

雷激等認為TPA評價與面條感官評價顯著相關。TPA指標中硬度和膠著性能較好反映面條感官適口性，彈性和恢復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構儀指標差異顯著，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地結構差異，可作為評價面條結構特性的客觀量化指標。所以，質構儀TPA指標硬度能較好地反映面條的軟硬度和總評分，但尚不能完全代替感官評價，建議采用儀器量化測定和感官相結合的方法評價面條品質。

王靈昭等通過測定認為TPA試驗中的硬度、膠著性、咀嚼性參數，剪切試驗中的最大剪切力參數，拉伸試驗中的拉斷力參數均和面條感官評價筋道感、硬度、彈性呈高度顯著正相關，分別用這5個參數代替感官來評價面條的筋道感、硬度、彈性具有較強的可行性。拉伸試驗中的拉斷力參數和面條的滑口感呈高度顯著負相關，認為用拉斷力參數可間接評價面條的滑口感特性。

2.1.2 饅頭

郭波莉等對19種小麥制成的饅頭進行了TPA試驗。測試指標彈性、恢復性與其感官品質顯著相關。彈性與饅頭百克重量、內部結構均顯著相關；恢復性與饅頭外觀形狀呈顯著負相關。根據人們的膳食習慣，在外觀品質（色澤、外觀形狀）較好、體積較大的基礎上，認為物性分析儀測試的彈性和恢復性數值越高，其品質越好。

2.1.3 面包

張鐵松以8種品牌面粉為試驗材料，使用物性測定儀測試了面團的硬度、彈性、粘力、黏著性、斷裂力、斷裂能量、斷裂恢復形變程度、恢復能量、恢復形變程度等9種指標，并通過相關分析研究了這些指標與面包品質（面包體積和彈性變化率）以及小麥粉的品質性狀的相互關系。研究結果表明：面團的硬度、粘力與面包的體積呈正相關，彈性與面包的體積呈負相關，粘力與24 h后窒溫下彈性變化率呈顯著的正相關。面團的質構特性與面粉的品質指標的相關性也非常明顯。

2.2 質構儀在肉制品品質評價中的應用

丁武等通過試驗和數據分析認為，肉制品的嫩度可使用質構儀的穿透法測得的曲線中的第一個極值點來較好的量化反映。使用穿透法第一極值點來測量肉制品的嫩度既準確又便捷，并提出標準化的測試條件：探頭測量模式為阻力測試；探頭運行方式為循環方式；探頭下行速度和返回速度為6.0 mm/s，下行距離為20 mm，每次數據采集量為200，樣品厚度為20 mm。

Han-Jun Ma和D.A.Ledward通過物性測定儀對高壓、高溫作用的牛肉結構進行了TPA測試。表明在20℃～60℃范圍內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。

2.3 質構儀在奶制品品質評價中的應用

鄭紅莉認為通過質構儀的A/BE反擠壓裝置測定的一系列力的變化可以反應出酸奶的不同特性。正的力值和面積越大，說明酸奶越稠厚、內聚力越大，對活塞下壓時的抵抗力越大，也說明酸奶爽滑性、細膩度越差；負的力值說明酸奶對活塞的附著性，即力的絕對值越大，奶黏性越大，活塞上提時黏在其上的越多，一般較稠的酸奶黏性較大。從測試結果可以看出，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果進行量化。

2.4 質構儀在果蔬品質評價中的應用

潘秀娟等認為隨著貯藏時間的延長蘋果果肉會變得綿軟，果肉脆性降低，汁液豐富度明顯下降。質構儀TPA試驗的各項參數能夠在不同方面反映蘋果果肉的這種變化特性。結果顯示，果肉黏著性與硬度、脆度、凝聚性等質地參數值呈負相關；果肉凝聚性與硬度、恢復性、咀嚼性參數值有較好的正相關性（R=0.86～0.95）；果肉彈性值與其他參數值相關性較差，而恢復性與彈性以及黏著性以外的質地參數值有較好的正相關性（R=0.67～0.95）。確定脆度、黏著性、凝聚性、恢復性、咀嚼性5項參數用于比較紅富士與嘎拉蘋果采后質地的差別，結果反映了嘎拉較紅富士蘋果更易出現綿軟的質地特性。

王海鷗等對蘋果切片進行了TPA測試，探索了壓縮速率和壓縮程度對Fl、硬度、內聚性、恢復性的影響。結果表明，壓縮速率對四個參數的影響不顯著；而壓縮程度對四個參數影響顯著。根據試驗結果擬合出壓縮程度對內聚性和恢復性的影響模型，擬合水平P=0.001，R2分別達到0.946、0.907，擬合模型具有統計學意義。

3 總結與展望

采用質構儀，可以克服感官鑒定方法中存在的不足。TPA已經廣泛應用于許多食品的質構測定，給質構研究人員帶來了極大的方便，其測定的結果具有較高的靈敏度和客觀性。但應注意的是：質構儀畢竟只是儀器，其測定結果與口感品嘗會有一定得差距，所以在進行食品品質測定時，應采用質構儀測定與感官評定相結合的方法。獲得儀器測量和感官測試測量質構時的高度相關性，一直是眾多學科領域科學家們的目標，我們相信隨著科學工作者對這方面研究的深入，越來越多的物性分析儀測試參數和感規指標將會建立起來。

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Application of texture analyzer in the assessment for food quality

JI Zong-ya*
（College oflife sciences，Shanxi university，Taiyuan 030006，China）

The texture feature is particularlyimportant food qualityfactor,while the physical nature ofthe texture analyzer just can better reflect the factors.It nowhas been applied in a variety of food quality testing.This article describes the structure and howthe texture analyzer works.And in the testingofdifferent samples such as flour products， meat，dairyproducts， fruits and vegetables， we can give the researchers a frame ofreference such as the use ofthe probe，parameter settings and the settings ofother test conditions.

texture analyzer； structure；work principle； food quality； application

TS207.3

A

1673-6004（2011）03-0022-04

*紀宗亞，男，1989年出生，山西大學生命科學學院在讀本科。

2011-08-24