質(zhì)構(gòu)儀在食品研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

胡亞云

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌 712100）

食品的質(zhì)地，如硬度、脆性、膠黏性、彈性、回復(fù)性等是評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的重要因素，其評(píng)價(jià)方法有感官評(píng)價(jià)法和儀器評(píng)價(jià)法。感官評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)員的情緒、健康狀況等有很大的關(guān)系，會(huì)造成較大的人為誤差，而儀器評(píng)價(jià)法因其具有客觀、易操作性等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到研究者的青睞。質(zhì)構(gòu)儀作為客觀評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的主要儀器，測(cè)定的物理性狀能較好的反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣，在食品行業(yè)已被廣泛應(yīng)用[1]。

1 質(zhì)構(gòu)儀在食品研究中的應(yīng)用

1.1 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定結(jié)果與感官評(píng)定結(jié)果之間的相關(guān)性研究

質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定結(jié)果與感官評(píng)定結(jié)果之間的相關(guān)性研究在谷物類、乳制品、肉及肉制品、海產(chǎn)品、果蔬、凝膠、休閑食品等各個(gè)領(lǐng)域均有報(bào)道，大多情況下，二者具有較高的相關(guān)性。張華文等對(duì)質(zhì)構(gòu)儀和拉伸儀測(cè)定面團(tuán)特性進(jìn)行比較得出質(zhì)構(gòu)儀的測(cè)定結(jié)果可以代替拉伸儀的測(cè)定結(jié)果用于品質(zhì)評(píng)價(jià)，質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定的拉伸面積、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例可用于評(píng)價(jià)面團(tuán)的強(qiáng)度、彈性和延伸性，可以較全面地評(píng)價(jià)和確定面粉的品質(zhì)和適用范圍[2]。雷激認(rèn)為，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)[3]。孫輝等對(duì)面包心堅(jiān)實(shí)度進(jìn)行測(cè)定，表明堅(jiān)實(shí)度測(cè)試不僅可以評(píng)價(jià)不同品種小麥的面包烘焙性能，還可以用來(lái)研究不同添加劑成分或其它處理對(duì)延長(zhǎng)面包貨架期的作用[4]。戰(zhàn)旭梅等使用質(zhì)構(gòu)儀通過(guò)對(duì)13 種稻谷樣品的蒸煮品質(zhì)指標(biāo)、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)及其相關(guān)性的研究得出，可以用彈性、黏著性、硬度、黏度來(lái)代替蒸煮指標(biāo)中的碘鹽值、膨脹率、米湯干物質(zhì)、吸水率來(lái)評(píng)價(jià)大米的食用品質(zhì)[5]。扶慶權(quán)通過(guò)對(duì)不同原料肉配比生產(chǎn)的西式火腿進(jìn)行感官評(píng)定和質(zhì)構(gòu)儀分析，發(fā)現(xiàn)感官評(píng)定結(jié)果和質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定結(jié)果具有一致性，生產(chǎn)企業(yè)可以對(duì)質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定的結(jié)果作為對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量好壞的依據(jù)[6]。Alasalvar C 使用P/20 柱型探頭進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。同樣厚度的魚(yú)片，從頭到尾的硬度逐漸降低。在儲(chǔ)存過(guò)程中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，相同部位的魚(yú)片的硬度逐漸降低。使用物性分析儀測(cè)定與感官和化學(xué)的結(jié)果有良好的一致性[7]。Morkoren T 和Einen O 使用物性分析儀對(duì)熏魚(yú)和熏魚(yú)用魚(yú)的魚(yú)片進(jìn)行了分析，并與感官評(píng)的結(jié)果做了比較。發(fā)現(xiàn)對(duì)熏魚(yú)感官硬度評(píng)定的結(jié)果與用儀器測(cè)定的熏魚(yú)用魚(yú)的數(shù)據(jù)有高度的相關(guān)性[8]。

1.2 質(zhì)構(gòu)儀應(yīng)用于食品的質(zhì)構(gòu)分析

許多學(xué)者用質(zhì)構(gòu)儀分析食品在貯藏、保鮮、貨架期等過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)變化特性，從而得出影響食品質(zhì)變的質(zhì)構(gòu)特征。潘秀娟等應(yīng)用TPA，對(duì)紅富士與嘎拉蘋果采后質(zhì)地進(jìn)行分析。確定出脆度、黏著性、凝聚性、回復(fù)性、咀嚼性5 項(xiàng)參數(shù)可用于比較紅富士與嘎拉蘋果采后質(zhì)地的差別，實(shí)驗(yàn)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[9]。

徐惠萍等利用對(duì)粽子貨架期質(zhì)地變化進(jìn)行分析，結(jié)果表明，隨著貨架期的延長(zhǎng)，水分含量的減少，粽子的硬度，咀嚼性增大。同時(shí)發(fā)現(xiàn)膠著性和咀嚼性是粽子質(zhì)構(gòu)變化最大的影響因素[10]。明建等選用研究超聲作用下兩角菱角淀粉糊凝膠質(zhì)構(gòu)特性的變化，結(jié)果表明：在不同超聲波作用條件下，不同濃度的兩角菱角淀粉糊所形成的凝膠質(zhì)構(gòu)特性顯著改變，延長(zhǎng)超聲波作用時(shí)間和增加超聲強(qiáng)度，會(huì)降低凝膠的硬度、咀嚼性、膠著性、彈性、黏聚性以及回復(fù)性，并且隨著兩角菱角淀粉糊濃度的增大，其所形成凝膠的質(zhì)構(gòu)特性下降趨勢(shì)減緩[11]。張昆明等在葡萄貯藏期間果肉參數(shù)質(zhì)地變化規(guī)律的TPA 表征中，得出TPA 測(cè)試反映了3 種保鮮膜內(nèi)的葡萄果肉各項(xiàng)質(zhì)地參數(shù)變化規(guī)律總體均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[12]。伍玉潔等用TPA 測(cè)試模式，研究水分活度對(duì)干制蝦仁產(chǎn)品的貨架壽命和質(zhì)構(gòu)的影響結(jié)果表明，當(dāng)Aw 控制在0.86～0.9[水分含量約25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）]時(shí)，常溫保藏的蝦仁干制產(chǎn)品在口感及微生物指標(biāo)等方面可取得平衡[13]。

1.3 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試方法的建立及質(zhì)構(gòu)測(cè)試參數(shù)的優(yōu)化

由于目前對(duì)于質(zhì)構(gòu)的評(píng)價(jià)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而質(zhì)構(gòu)儀用于食品品質(zhì)的評(píng)價(jià)越來(lái)越普及化，因此為了得到更具可信度的結(jié)果，許多研究者們致力于對(duì)質(zhì)構(gòu)的測(cè)試方法和測(cè)試參數(shù)的優(yōu)化研究。

黃悅雄等采用拉伸測(cè)試模式以探頭提拉淀粉糊，測(cè)定糊絲的拉伸特性曲線，得出拉力與時(shí)間距離的關(guān)系圖，分析糊絲的形成和斷裂過(guò)程，可以從拉伸特性曲線的變化判斷計(jì)算糊絲的長(zhǎng)度[14]。馬慶華等采用質(zhì)構(gòu)儀質(zhì)地整果穿刺法進(jìn)行試驗(yàn)、通過(guò)對(duì)不同來(lái)源的冬棗進(jìn)行質(zhì)地檢測(cè)、Macro 程序編輯和測(cè)得數(shù)據(jù)的方差分析，建立一套適合鮮食棗果實(shí)的質(zhì)地檢測(cè)方法[15]。解偉妮等在食品脆度的客觀表征及其通用測(cè)量公式的研究一文中，把質(zhì)構(gòu)測(cè)試所得的力、斜率、面積、面積/距離等參數(shù)與感官平均脆度值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明：斜率與感官脆度值具有最高的相關(guān)性，據(jù)此建立脆度指標(biāo)的表征模型[16]。楊瑞征等使用探頭P/36R，TPA 測(cè)試模式對(duì)饅頭和面包的質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定方法做了一系列研究，得到了比較可靠地樣品制備方法和質(zhì)構(gòu)測(cè)試的最佳條件，即饅頭最佳測(cè)試參數(shù)：壓縮程度50%、壓縮速度60 mm/min、饅頭放置時(shí)間30 min、饅頭樣品制作與測(cè)試溫度20 ℃；面包質(zhì)構(gòu)（硬度）測(cè)試參數(shù)以設(shè)置壓縮程度50 %、壓縮速度100 mm/min，取25%壓縮程度的硬度測(cè)定值為合適[17-19]。王虹等分別選用直徑為0.5 cm 和3 cm 探頭的，采用穿刺法，在不同果實(shí)、不同測(cè)試距離下測(cè)試番茄硬度，結(jié)果表明：隨著探頭測(cè)試距離的增加，反彈力增大；番茄橫向的果實(shí)硬度低于縱向[20]。李春紅等討論了不同探頭和運(yùn)行參數(shù)對(duì)開(kāi)口酥、牛排圈、蝦條、玉米花等休閑食品酥脆性的影響規(guī)律，結(jié)果表明，探頭和測(cè)試參數(shù)對(duì)于酥脆性有顯著影響[21]。

1.4 質(zhì)構(gòu)儀應(yīng)用于果蔬貯藏、產(chǎn)品研發(fā)等過(guò)程中的工藝優(yōu)化

利用質(zhì)構(gòu)儀檢測(cè)產(chǎn)品品質(zhì)、優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)工藝，是質(zhì)構(gòu)儀在食品品質(zhì)測(cè)定方面的發(fā)展趨勢(shì)。

丁長(zhǎng)河等用質(zhì)構(gòu)方法對(duì)傳統(tǒng)的酵頭饅頭進(jìn)行測(cè)試，與工業(yè)化生產(chǎn)的饅頭相比較，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝制作的產(chǎn)品咀嚼性和凝聚性比較高，但是彈性上無(wú)太大差別[22]。王宇偉等對(duì)小麥粉擠壓膨化食品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，單片、兩片紋路90°交錯(cuò)、兩片紋路縱向重疊3 種擠壓膨化的方法中，單片測(cè)試結(jié)果相對(duì)較好[23]。許永亮等使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定了4 種工藝制作的米飯應(yīng)力松弛曲線，研究米飯的應(yīng)力松弛參數(shù)與化學(xué)成分的關(guān)系，為米飯蒸煮工藝的優(yōu)化和新型炊具的開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[24]。于世峰等在貯藏溫度和時(shí)間對(duì)五常大米米飯品質(zhì)的影響一文中，對(duì)米飯的硬度和黏性進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合其它研究參數(shù)得出，米飯較適宜的貯藏溫度不宜高于-18 ℃，在0 ℃～4 ℃范圍內(nèi)米飯宜老化[25]。在干酪生產(chǎn)中，凝乳是非常關(guān)鍵的步驟，直接影響干酪品質(zhì)。而生牛乳的蛋白、脂肪含量，乳的pH，凝乳溫度，凝乳酶添加量，鈣的添加等許多因素影響干酪凝乳。從而對(duì)這些影響因素進(jìn)行有效控制就非常重要。鄭小平等通過(guò)物性分析儀對(duì)凝乳的質(zhì)構(gòu)進(jìn)行了研究，從而分析了不同影響因素對(duì)凝乳形成的影響程度，為凝乳工藝的確立提供了量化客觀依據(jù)[26]。林靜韻等同樣用TPA 模式，考察在超聲場(chǎng)中，不同超聲場(chǎng)條件、不同馬鈴薯淀粉糊濃度下，馬鈴薯淀粉凝膠強(qiáng)度的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)證明：不同超聲場(chǎng)作用條件對(duì)馬鈴薯淀粉糊的質(zhì)構(gòu)特性有明顯影響[27]。

1.5 質(zhì)構(gòu)儀應(yīng)用于食品物性特征與生理生化機(jī)理方面的研究

果實(shí)、鮮肉等食品的質(zhì)地變化與其生理指標(biāo)之間有很大的關(guān)聯(lián)性。Rolle L 等在果皮硬度對(duì)釀酒葡萄脫水動(dòng)力學(xué)的影響一文中，用穿刺法測(cè)試釀酒葡萄果皮硬度，用果皮破碎力度表示果皮硬度，通過(guò)研究得出對(duì)于特別成熟的葡萄，果皮破碎力度影響其干燥速率，對(duì)同一品種而言，最成熟的葡萄干燥速率下降，果皮硬度增加[28]。Segade SR 等選用TPA 測(cè)試法對(duì)不同區(qū)域的釀酒葡萄進(jìn)行測(cè)試，得出可以用質(zhì)構(gòu)分析作為一個(gè)區(qū)別釀酒葡萄不同生長(zhǎng)區(qū)域及其花青素可萃取行指數(shù)的指標(biāo)[29]。Rolle L 等在葡萄種植密度和收獲時(shí)間對(duì)其成熟過(guò)程中酚類物質(zhì)組成、酚類物質(zhì)萃取性指數(shù)和質(zhì)構(gòu)特征影響一文中得出，堅(jiān)硬的葡萄其酚類物質(zhì)積累越多，表皮越厚的葡萄更利用酚類物質(zhì)的提取。葡萄表皮硬度越大，提取的花青素越多[30]。

郝洪濤等探討TPA 測(cè)試肉制品品質(zhì)質(zhì)構(gòu)特性的指標(biāo)、意義和形成機(jī)理，并對(duì)肉制品的質(zhì)構(gòu)特性及其影響因素進(jìn)行綜述。針對(duì)我國(guó)肉制品質(zhì)構(gòu)研究存在的問(wèn)題，提出質(zhì)構(gòu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究的必要性，建議用肉制品質(zhì)構(gòu)指標(biāo)取代感官評(píng)價(jià)方法指導(dǎo)肉制品研發(fā)工作[31]。MaHanjun 和LedwardDA 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)[32]。Sazili AQ 等通過(guò)咀嚼實(shí)驗(yàn)測(cè)試了羊肉不同部位的骨胳肌，把肌漿球蛋白和肌肉的韌性聯(lián)系起來(lái)[33]。

2 問(wèn)題與展望

綜上所述，在食品研究中，質(zhì)構(gòu)儀作為食品質(zhì)構(gòu)儀器測(cè)試的主要儀器應(yīng)用非常廣泛。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)具有了一定的應(yīng)用基礎(chǔ)，但同時(shí)也存在著許多不足，仍需加強(qiáng)和完善。

1）質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定結(jié)果和感官評(píng)定結(jié)果之間存在較高的相關(guān)性，但是，對(duì)于質(zhì)構(gòu)儀所測(cè)的結(jié)果，目前還無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此，在測(cè)試方法的建立和質(zhì)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究方面仍需加強(qiáng)。一直以來(lái)，食品的感官指標(biāo)存在難以量化的問(wèn)題，而且缺乏感官評(píng)定基本理論，如果能夠建立科學(xué)的感官評(píng)定方法和理論，獲得一套準(zhǔn)確表達(dá)食品感官指標(biāo)的量值，應(yīng)用于食品工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，能夠?qū)崿F(xiàn)客觀方法代替主觀方法的變革，提高經(jīng)濟(jì)效率，促進(jìn)食品工業(yè)科學(xué)水平的發(fā)展。

2）自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了大量高精密度食品質(zhì)構(gòu)測(cè)試儀，但對(duì)儀器的研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作方面還不夠深入。質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果目前主要停留在反映在質(zhì)構(gòu)儀的實(shí)際效用和評(píng)價(jià)某一種食品的質(zhì)構(gòu)特性上，而在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量控制方面應(yīng)用不夠深入，一些研究者只是在做嘗試性的研究。這主要是由于在食品行業(yè)及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)中缺少產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，產(chǎn)品的感官指標(biāo)與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)參數(shù)還缺乏對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，不同產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)還有待建立，因此開(kāi)發(fā)出一系列適于不同食品的綜合評(píng)價(jià)的測(cè)試參數(shù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)是擺在我們面前急于解決的問(wèn)題。

3）食品質(zhì)地的變化與食品生理生化指標(biāo)之間有很大的關(guān)聯(lián)性。在國(guó)內(nèi)，質(zhì)構(gòu)儀用于食品生理生化機(jī)理方面的研究微乎其微，國(guó)外報(bào)道也不是很多，如果能將物性特征和食品的成熟過(guò)程、衰老、腐爛變質(zhì)過(guò)程等機(jī)理結(jié)合起來(lái)，將是質(zhì)構(gòu)儀在食品研究方面的一大突破。

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