質(zhì)構(gòu)儀及其在食品品質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用

紀(jì)宗亞

（山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，太原 030006）

質(zhì)構(gòu)儀及其在食品品質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用

紀(jì)宗亞*

（山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，太原 030006）

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(kāi)始應(yīng)用于各種食品的品質(zhì)檢測(cè)中。通過(guò)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)。

質(zhì)構(gòu)儀；構(gòu)造；工作原理；食品品質(zhì)；應(yīng)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(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(guó)內(nèi)外多年來(lái)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(guó)內(nèi)外專家一直致力于研究客觀、簡(jiǎn)單、易行、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的鑒定食品品質(zhì)的方法，來(lái)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

物性測(cè)試儀又叫質(zhì)構(gòu)儀，是用于客觀評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的主要儀器，近年來(lái)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(mén)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(guò)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(lái)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(pán)形、刀具、壓榨板、咀嚼性探頭等。如圓柱形探頭可以用來(lái)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(lái)測(cè)試諸如面包、水果、奶酪和魚(yú)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(mén)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(guò)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(guò)界面輸出質(zhì)構(gòu)測(cè)試曲線，如圖1所示。

圖1 TPA測(cè)試曲線圖

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(guò)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(kāi)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(zhǎng)度2/長(zhǎng)度1；黏聚性表示測(cè)試樣品經(jīng)過(guò)第一次壓縮變形后所表現(xiàn)出來(lái)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(guò)程中回彈的能力，是第一次壓縮循環(huán)過(guò)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(lái)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

雷激等認(rèn)為T(mén)PA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)。

王靈昭等通過(guò)測(cè)定認(rèn)為T(mén)PA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(lái)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

郭波莉等對(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

張鐵松以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(guò)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

丁武等通過(guò)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(lái)較好的量化反映。使用穿透法第一極值點(diǎn)來(lái)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。

Han-Jun Ma和D.A.Ledward通過(guò)物性測(cè)定儀對(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

鄭紅莉認(rèn)為通過(guò)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(shuō)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(shuō)明酸奶爽滑性、細(xì)膩度越差；負(fù)的力值說(shuō)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

潘秀娟等認(rèn)為隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)蘋(píng)果果肉會(huì)變得綿軟，果肉脆性降低，汁液豐富度明顯下降。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(píng)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(píng)果采后質(zhì)地的差別，結(jié)果反映了嘎拉較紅富士蘋(píng)果更易出現(xiàn)綿軟的質(zhì)地特性。

王海鷗等對(duì)蘋(píng)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(lái)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(lái)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(lái)。

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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(jì)宗亞，男，1989年出生，山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院在讀本科。

2011-08-24