泡漬豇豆脆性的質構儀檢測方法

楊莉，陳玲，趙素娟，張馳松，陳祥貴，楊瀟*

1(西華大學 食品與生物工程學院，四川 成都，610039)2(成都市農林科學院，四川 成都，611130)

泡漬豇豆脆性的質構儀檢測方法

楊莉1，陳玲2*，趙素娟1，張馳松2，陳祥貴1，楊瀟1*

1(西華大學 食品與生物工程學院，四川 成都，610039)2(成都市農林科學院，四川 成都，611130)

文中建立了四川傳統(tǒng)泡菜——泡漬豇豆脆性的質構儀檢測方法。以TA.XT Plus型質構儀的穿刺模式進行脆性檢測，儀器參數為：P/2N-2 mm不銹鋼針形探頭、測前速度1.0 mm/s、測試速度3.0 mm/s、測后速度10.0 mm/s、測試距離6 mm、觸發(fā)力3 g、數據采集率400 pps、測試溫度為常溫、測試部位為豇豆無籽部位，以“咀嚼性”為檢測指標。結果顯示，“咀嚼性”的數值變化可以客觀地反映泡漬豇豆的脆性；對不同脆性的泡漬豇豆的檢測數據集中在100～500 g·s，檢測結果與感官評價一致，并能量化泡漬豇豆脆性指標。該脆性質構檢測方法客觀性強，靈敏度高，穩(wěn)定性好，可以滿足泡漬豇豆脆性定量檢測的需要。

泡漬豇豆；質構儀；穿刺模式；脆性

豇豆學名豆角，是我國常見蔬菜之一，其營養(yǎng)豐富，每100 g嫩豆莢含水85～89 g，蛋白質2.9～3.5 g，碳水化合物5～9 g，以及大量的維生素和礦物質[1]。四川省是豇豆的主產區(qū)之一，以豇豆為原料經泡漬加工而成的泡漬豇豆不僅富含大量益生菌，還具有“鮮、香、脆、爽”等獨特的風味和口感特點[2]。但對于泡漬豇豆主要質構特征“脆性”的研究，仍停留在傳統(tǒng)的感官評價階段。在食品脆性的質構研究中，DRAKE早在1963年就提出了口腔在咀嚼食物時捕捉聲音的方法來反映食物的脆性，進而創(chuàng)建了脆度的聲學測量技術[3]。隨著檢測技術的發(fā)展，目前食品質構學研究中普遍采用質構儀進行。質構儀又叫物性測試儀，可以對樣品的物性概念做出數據化的表述，具有客觀性強、操作簡便的特點[4-5]。

目前基于質構儀的泡漬豇豆脆性的質構分析研究還未見報道[6]。本研究在感官評價的基礎上建立了一套基于質構儀的泡漬豇豆的脆性分析方法。為保證方法的可靠性和靈敏度，分別對壓縮(compression)、穿刺(puncture)、剪切(shear)3種檢測模式進行了比較分析[7]，篩選出了最適的檢測模式。并對其觸發(fā)力、測試距離、測試速度等測試參數進行了優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

新鮮豇豆,購于普通大型超市的應季蔬菜區(qū)，選取常用常綠同一批次的豇豆品種；泡菜輔料,食用鹽購于普通大型超市。TA.XT Plus型質構儀,英國Stable Micro Systems公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 泡漬豇豆工藝

豇豆→挑選→洗滌→裝壇→注入鹽水→密封[8]

1.2.2 泡漬豇豆脆性感官評定與分級

取泡漬成熟的樣品，并選6位感官評定人員對豇豆的脆性、質地進行感官評價(表1)。每個測試樣品的感官評價總分通過加權統(tǒng)計計算，脆性的權重為0.7，質地的權重為0.3，總分10分[9]。感官評價總分的大小反應泡漬豇豆的脆性等級[10]。

1.2.3 質構分析模式的篩選方法

為篩選出適合的質構分析模式，以感官評價差異最大的Ⅰ級和Ⅳ級泡漬豇豆為對象，分別采用剪切、壓縮、穿刺3種模式進行檢測[11]，實驗中所用探頭參數見表2。

剪切模式主要用于觀察樣品受到剪切、切斷時應力的變化，適用于觀察表面堅硬以及內部質地變化的樣品[4]。每次可同時剪切5根同級別的豇豆，選擇HOP/BS探頭，調整測前速度為1.5 mm/s，測試速度為1.5 mm/s，測后速度為10.0 mm/s，測試距離為30 mm，觸發(fā)力為40 g，數據采集率為200 pps。

壓縮模式主要用于測定樣品的硬度。選擇SMSP/0.5的探頭，測前速度1.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測后速度10.0 mm/s，測試距離8 mm，觸發(fā)力5 g，數據采集率400 pps[12]。

表1 泡漬豇豆感官評價的定義與分級Table 1 Definition and classification of sensory evaluation of pickled cowpea

注：脆性的評定參照物：水豆腐=1，蘋果=3，酥糖=6，炒花生=9。

表2 探頭參數Table 2 Probe parameters

穿刺模式試驗是破壞性試驗，除了正向壓力外，還會產生剪切力，主要用于測試樣品的均質性[13]。本實驗使用P/2N-2 mm不銹鋼針形探頭。測前速度為1.0 mm/s，測試速度為2.0 mm/s，測后速度為10.0 mm/s，測試距離為6 mm，觸發(fā)力為5 g，數據采集率為400 pps。

檢測結果以力-時間曲線表示，由此得出對應的硬度、破裂程度、破裂強度、咀嚼性、膠著性、彈性、致密性等質構指標。

表3 質構參數的定義Table 3 Definition of texture parameters

1.2.4 測試參數優(yōu)化實驗

在篩選出最佳質構分析模式的基礎上，對感官評價鑒別出的Ⅰ至Ⅳ級泡漬豇豆進行檢測，并對該模式測試過程中的儀器參數如觸發(fā)力、測試距離、測試速度和豇豆測試部位進行優(yōu)化。選擇可使樣品檢測指標差異顯著且與感官評價相符程度最高的參數作為最佳測試條件。

2 結果分析

2.1 測試模式及指標篩選

選取感官評價差異最大的Ⅰ級和Ⅳ級泡漬豇豆樣本進行檢測，3個模式下的實驗結果如圖1所示。從圖1-a計算可知，在剪切模式下等級為Ⅰ和Ⅳ的泡漬豇豆在距離-力曲線上最主要的差異是破裂程度和硬度。但破裂程度在此模式下所受影響因素較多，極不穩(wěn)定。而硬度值卻是個相對穩(wěn)定的參數且Ⅰ和Ⅳ級樣品的硬度差異顯著(見表4)。故將硬度作為剪切模式的檢測指標。

從圖1-b計算可見，在壓縮模式下等級為Ⅰ和Ⅳ的泡漬豇豆在硬度、咀嚼性和彈性上的數值差異均不顯著(見表4)。所以壓縮模式下這些可能與脆性相關的指標均不能清晰地反映出泡漬豇豆脆性的區(qū)別。

在穿刺模式下檢測結果見圖1-c，為了使數據的比較有意義，規(guī)定所有粗細的泡漬豇豆使用相同的穿刺距離。在此模式下的檢測指標硬度、咀嚼性、致密性和破裂強度的變化如表4所示。其中由于泡漬豇豆的質構特點，破裂強度越大，意味著刺穿豇豆表皮的力越大，泡漬豇豆韌性越大；致密性越大，泡漬豇豆越致密，脆性越大。但Ⅰ和Ⅳ級的泡漬豇豆的破裂強度和致密性差異不顯著，因此破裂強度和致密性不宜作為反映豇豆脆性的指標，而樣品的硬度、咀嚼性則隨著脆性的增加發(fā)生顯著變化。但是硬度的變化易受泡漬豇豆形狀、粗細等因素影響，組內變異較大，而咀嚼性不僅組間差異顯著，且不易受其他因素的影響，組內變異也較小。因此，在穿刺模式下選擇咀嚼性作為檢測指標。

a-剪切模式力-時間圖；b-壓縮模式力-時間圖；c-穿刺模式力-時間圖圖1 泡漬豇豆質構檢測結果Fig.1 Pickled cowpea texture test results

表4 泡漬豇豆質構檢測數據(n=5)Table 4 Pickled cowpea texture test data (n=5)

注：*,p<0.05; **,p<0.01。相對相差d=(指標IV-指標I)/指標平均值×100%。

再對剪切模式下的硬度和穿刺模式下的咀嚼性進行綜合比較發(fā)現，硬度的組內變異程度大于咀嚼性，且相對相差小于咀嚼性。因此。選擇穿刺模式下的“咀嚼性”作為檢測泡漬豇豆脆性的測試模式和檢測指標[14-15]。

2.2 測試方法的優(yōu)化

對穿刺模式的操作參數進行優(yōu)化，取4個等級的泡漬豇豆若干，將數據采集率確定為400 pps，優(yōu)化指標觸發(fā)力、測試距離、測試速度[16]。

2.2.1 觸發(fā)力優(yōu)化

測試速度為2.0 mm/s，測試距離為6 mm，優(yōu)化觸發(fā)力。此時各樣本的咀嚼性如圖2所示。當觸發(fā)力為3 g的時候，樣本間的咀嚼性隨著樣本的脆性逐漸增加也呈現逐漸增加的趨勢，并且數據之間能夠分辨，甚至在樣本很軟的情況下，還可以分辨出其脆性。而當觸發(fā)力為4 g和5 g時，數據突變太大，且都有不能分辨的感官：觸發(fā)力為4 g時不能分辨Ⅱ級和Ⅲ級；觸發(fā)力為5 g時不能分辨Ⅲ級和Ⅳ級。所以，當觸發(fā)力為3 g的時候最佳。

圖2 優(yōu)化觸發(fā)力Fig.2 Optimization of the trigger force

2.2.2 測試距離優(yōu)化

測試速度為2.0 mm/s，觸發(fā)力為3 g，優(yōu)化測試距離。此時各樣本的咀嚼性如圖3所示。當測試距離為6 mm時，各樣本之間的咀嚼性隨著樣本的脆性逐漸增加也呈現逐漸增加的趨勢，并且數據之間的差異明顯，無論在很軟的地方還是很脆的地方，都可以呈現出來。而當測試距離為5 mm和7 mm時有不同的情況：測試距離為5 mm時，Ⅰ級和Ⅱ級的泡漬豇豆差異不顯著；測試距離為7 mm時，組間差異較大，但組內差異也增大。因此，測試距離優(yōu)化為6 mm。

圖3 優(yōu)化測試距離 Fig.3 Optimization of the test distance

2.2.3 測試速度優(yōu)化

觸發(fā)力3 g，測試距離6 mm，優(yōu)化測試速度。此時樣本的咀嚼性如圖4所示。當測試速度為1 mm/s時，數據雖然分布均勻，但是數據范圍窄，不能很好地反應大量樣本的脆性。而當測試速度為4 mm/s時，Ⅰ級和Ⅱ級的泡漬豇豆差異不顯著。當測試速度為2 mm/s時，Ⅱ級和Ⅲ級的泡漬豇豆差異較小，且在Ⅳ級時，數據跳躍性很大。因此，本實驗得出當測試速度為3 mm/s時最佳。

圖4 優(yōu)化測試速度Fig.4 Optimization of the test speed

2.2.4 測試部位優(yōu)化與方法驗證

根據優(yōu)化后的方法，將測試參數調整為測前速度：1.0 mm/s，測試速度3.0 mm/s，測后速度10.0 mm/s，測試距離6 mm，觸發(fā)力3 g，數據采集率400 pps，測試溫度常溫。據以上方法，對4種等級的泡漬豇豆不同部位進行質構檢測的咀嚼性如表5所示。

由表5可以看出，用穿刺模式以及優(yōu)化后的測試方法可以在咀嚼性的大小上反映泡漬豇豆的脆性。在測試泡漬豇豆脆性時，由于豇豆籽的影響，有籽處檢測結果的RSD值較大，而無籽處的檢測結果變異較小。故選擇無籽處進行豇豆脆性檢測。

表5 檢測部位優(yōu)化(n=5)Table 5 Optimization of the test site(n=5)

同時，穿刺模式得到的“咀嚼性”的數值能反映脆性的大小，其數據范圍集中在100～500 g·s之間，與感官評價一致，并可以量化的測量泡漬豇豆的脆性。

3 討論

在已有的研究中壓縮模式、穿刺模式、剪切模式都可被用于脆性檢測，但不同的操作模式反映的脆性類型不一樣[17]，壓縮模式通過樣品的形變量和壓力變化來反映脆性，主要應用于殼類脆片[18-19]；穿刺模式通過計算正向壓力和剪切反映脆性，主要應用于粉體、膠體、漿果[20]；剪切模式通過計算樣品的形變和剪切力反映脆性，主要應用于蔬菜、肉類。鑒于豇豆脆性的特點，實驗同時對這3種操作模式進行了研究，以求篩選出最佳的檢測模式。通過實驗發(fā)現由剪切模式得出的硬度和由穿刺模式得出的咀嚼性與脆性關系最密切，脆性越大，硬度、咀嚼性的值越大。但通過比較硬度和咀嚼性的組間相對相差發(fā)現，咀嚼性的組間相對相差更大，這意味著咀嚼性對于脆性檢測具有更好的靈敏度，可辨識出更加細微的脆性差異；同時咀嚼性的組內變異較小，具有更好的穩(wěn)定性。

感官評價得出4個等級的泡漬豇豆，優(yōu)化的穿刺模式檢測方法可將這4個脆性等級通過咀嚼性顯著的區(qū)分，因此可以通過穿刺模式測定咀嚼性來定量的表征泡漬豇豆的脆性。由于感官評價存在一定的主觀性，不能很好地區(qū)分脆性相近的樣品，本研究建立的質構檢測方法卻能很好的解決這一問題。通過本方法客觀且定量地反映泡漬豇豆的脆性，可以為泡漬豇豆的原料品種篩選和泡漬加工中菌種選育、工藝優(yōu)化研究提供客觀準確的質構學檢測數據。

4 結論

TA.XT Plus型質構儀的穿刺模式進行泡漬豇豆的脆性檢測時，儀器參數為：P/2N-2 mm不銹鋼針形探頭、測前速度1.0 mm/s、測試速度3.0 mm/s、測后速度10.0 mm/s、測試距離6 mm、觸發(fā)力3 g、數據采集率400 pps、測試溫度為常溫、測試部位為豇豆無籽處，以“咀嚼性”為檢測指標可以客觀地反映泡漬豇豆的脆性。驗證試驗表明，本方法客觀性強，靈敏度高，穩(wěn)定性好，可以滿足泡漬豇豆脆性定量檢測的需要。

[1] 中國農業(yè)百科全書總編輯部蔬菜卷編輯委員會.中國農業(yè)百科全書編輯部.中國農業(yè)百科全書(蔬菜卷)[M].北京：農業(yè)出版社,1990:44-46.

[2] 馮寬，陳玲，張其圣，等.豇豆泡漬加工物質成分變化規(guī)律研究[C].乳酸菌與生物工程:第八屆乳酸菌與健康國際研討會.成都:中國食品科學技術學會,2013:2.

[3] SAKURAI N,IWATANI S I,TERASAKI S,et al.Texture evaluation of cucumber by a new acoustic vibration method[J].Engei Gakkai Zasshi,2005,74(1):31-35.

[4] 朱丹實，李慧，曹雪慧，等.質構儀器分析在生鮮食品品質評價中的研究進展[J].食品科學,2014,35(7):264-269.

[5] 王靈昭，陸啟玉，袁傳光.用質構儀評價面條質地品質的研究[J].鄭州工程學院學報,2003,24(3):29-33.

[6] TUNICK M H.Food texture analysis in the 21st century [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,59(5):1 477-1 480.

[7] MICHAELl H T,CHARLES I O,AUDREY E T,et al.Critical evaluation of crispy and crunchy textures:A review [J].International Journal of Food Properties,2013,16(5):949-963.

[8] 李斐.泡菜的制作工藝及關鍵[J].中國調味品,2005(11):36-38.

[9] 張婷，吳燕燕，李來好，等.咸魚品質的質構與感官相關性分析[J].水產學報,2013,37(2):303-310.

[10] 吳謀成.食品分析與感官評定[M].北京:中國農業(yè)出版社,2002.

[11] SEYMOUR S K,ANN D D H A M.Crispness and crunchiness of selected low moisture foods[J].Journal of Texture Studies,1988,19(1):79-95.

[12] 姜松，王海鷗.TPA質構分析及測試條件對蘋果TPA質構分析的影響[J].食品科學,2004,25(12):68-71.

[13] 曹榮，李志超，劉淇，等.穿刺法分析海參質構特征[J].食品科學,2014,35(6):129-132.

[14] 吳有煒.試驗設計與數據處理[D].蘇州:蘇州大學出版社,2002.

[15] 李里特.食品物性學[M].北京:中國農業(yè)出版社,2001:96-100.

[16] YANG S,LI L,QI B,et al.Quality evaluation of crisp grass carp (Ctenopharyngodonidellus,C.ET V) based on instrumental texture analysis and cluster analysis[J].Food Analytical Methods,2015,8(8):2 107-2 114.

[17] KO? H,VINYARD C J,ESSICK G K,et al.Food oral processing:conversion of food structure to textural perception[J].Annu Rev Food Sci Technol 4,2013,4(3):237-266

[18] 余秀芳，馬美湖，楊芳，等.形變速率和壓縮程度對水煮蛋質構分析的影響 [J].食品科學,2010,31(21):147-151.

[19] ALVAREZ M,CANET W,LOPEZ M.Influence of deformation rate and degree of compression on textural parameters of potato and apple tissues in texture profile analysis[J].Eur Food Res Technol,2002,215(1):13-20.

[20] 楚炎沛.物性測試儀在食品品質評價中的應用研究[J].糧食與飼料工業(yè),2003,7(4):40-42.

Determinationofbrittlenessofpickledcowpeabytextureanalyzer

YANG Li1,CHEN Ling2*,ZHAO Su-juan1,ZHANG Chi-song2， CHEN Xiang-gui1，YANG Xiao1*

1 (School of Food and Biological Engineering,Xihua University,Chengdu 610039,China) 2(Chendu Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Chengdu 611130,China)

To establishment a method for detecting the brittleness of Sichuan traditional pickled cowpea.Method The brittleness detection was carried out with the puncture mode of the TA.XT Plus texture analyzer,and the test conditions were set up as follows:P/2N-2 mm stainless steel needle as the test probe,pre-test speed 1.0 mm/s,test speed 3.0 mm/s,post-test speed 10.0 mm/s,test distance 6 mm,trigger force 3 g,data acquisition rate 400 points per second，room temperature,seedless part of pickled cowpea,chewiness as detection index.The validation test showed that chewiness value reflected the strength of brittleness objectively,and data range was from 100 to 500 g·s,consisting with sensory evaluation.The method has the advantages of strong objectivity,high sensitivity and good stability,and can meet the needs of quantitative detection of brittleness of pickled cowpea.

pickled cowpea； texture analyzer； puncture mode； brittleness

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014402

碩士研究生(楊瀟博士,陳玲為通訊作者，E-mail：130760 14204@163.com，365683649@qq.com)。

四川省“十三五”科技支撐計劃項目(2016NZ0007；2013NZ055)；四川蔬菜創(chuàng)新團隊加工專用品種引進與選育項目

2017-03-29，改回日期：2017-05-18