食品质地测定方法与仪器介绍

质地（texture）是用机械的、触觉的方法，或在适当条件下，利用视觉和听觉感受器所感知到的产品所有流变学结构上的（几何图形）特征。一个物体的质地可以通过视觉（视觉质地）、触觉（触觉质地）和听觉（听觉质地）来感知。

对于食品的质地，原本是一个感觉的表现，但为了揭示质地的本质和更准确地描绘和控制食品质地，仪器测定又成为表征质地的一种方法。将食品质地的感官评价称为主观评价法（subjective method），而用仪器对食品质地定量的评价方法称为客观评价法（objective method）。

（一）质地侧试仪器及方法的选择

在进食时，口感（主要是触觉）对食品的可接受性有很大影响。在进行食品开发和评价时，对各种口感的描述词语非常丰富。为了产生一种能代替感官评价小组作为质地评价工具的机械，人们研制了许多质地测试仪器。但要防止盲目地使感官评价和仪器特征之间产生联系的倾向。例如，对于大米口感的评价，有人做了这样的实验：把典型的黏性粳米和松散的籼米分别调制成糊状，进行动态黏弹性实验，结果发现，口感认为是比较黏的粳米，实际弹性率和黏度小，相反籼米的黏性率却较大，这似乎感官黏度与物理学定义测定的黏度呈相反关系，口腔感觉到的“发黏”实际上是米饭在口中容易流动的性质。对面条“筋道”的评价也有类似的情况。因此，当用质地测定仪代替感官评价时，仪器和测定方式的选择以及使用的样品数量都非常重要。

仪器测定和感官评价质地的特点与区别如表4-3所示。从表中可以看出，仪器测定比起感官测定，虽然有重现性强、准确、方便等优点，但是，仅用一个指标的测定值来表达食品复杂的质地性质，尤其要表达感官综合特性评价则是很困难的。因此，必须指出，在对食品进行综合的嗜好性评价时，感官评价的方法往往是仪器无法替代的。

表4-3　仪器测定和感官评价特点的比较

测定仪器选择的原则首先要求从感官特征，即色泽、滋味、香味、外观、质地中找出最影响口感的特征因素。如果质地是一个比较重要的因素，就需要参照质地剖面分析方法，再进一步确定哪项质地特性是关键。然后，将这些质地特性按照分析评价和嗜好评价，分别进行感官评定。同时，按照分析评价的内容，选择相应的质地测定仪器和条件进行测定。最后，将感官评价值与仪器测定值进行相关性统计分析。根据分析结果，确定能代替感官评价的仪器测定方法。

（二）食品质地分析

食品的感官评价，特别是分析型感官评价，不仅需要具有一定判断能力的评价员，而且这种评价往往费时、费力且效率低，其结果也常受多种因素影响，很不稳定。因此，现在常采用仪器检测方法正确表示食品质地多面剖面性质，并与感官评价相结合评定食品的质地。食品质地性质的仪器测定可以分为基础力学测定、半经验测定和模拟力学测定。基础力学测定虽有许多优点（如定义明确、数据互换性强、便于对影响这一性质的因素进行分析等），但对于质地的评价来说，它却很难表现感官评价对食品质地那样的综合力学性质。如面团的软硬度、肉的嫩度等，很难用某一个单纯的力学性质表征。因此，食品质地的测定仪器多属于半经验或模拟测定。它的测定范围不像基础力学测定那样，变形保持在线性变化的微小范围，而是非线性的大变形或破坏性测定。

实用的食品质地测定仪器很多，一般按变形或破坏的方式可以分为7类，包括压缩破坏型、剪断型、切入型、插入型、搅拌型、食品流变仪、减压测试仪等。本节仅介绍燃破坏型、插入型、搅拌型三类仪器。

1.压缩破坏型测试仪

这类测定仪器多由食品质地研究人员根据所测定的对象和目的自行设计制成。比较典型的有质构测试仪（texturometer）、万能测试仪（universal test machine system）和压缩测试仪（conpresismeter）等。此处介绍质构测试仪。

质构测试仪是一种模仿口腔咀嚼动作测定食品质地性质的客观测定仪器。这种仪器可以数据形式表示质地多面剖析的特征，如硬度、弹性、内聚性、黏着性等。测定时柱形压头上下运动，像咀嚼食品一样，将载物器上的试料反复压碎。支持载物器的悬壁杆与应变计相连，可连续测定压头上下运动时试样所受压力、拉力，并通过以一定速度卷动的记录纸，记录力的变化。压头一般采用树脂制的直径18mm、高25mm的圆柱。实验开始时，在载物器上放上试样。然后，选择适当电压通电，使咀嚼力的曲线波形有合适大小。这样，在记录纸上就会得到如图4-16所示的曲线。此曲线反映了试样在咀嚼动作下，所受力随时间变化的破碎过程。从中可以分析出试样质地的全部特征。它被称为质地特征曲线（texture profile curve，TPC）。图4-16中的曲线从右至左记录了破碎动作的第一次（A1）和第二次（A2）力以及时间的变化。由这一曲线可以得到以下质地参数：

式中：H1——第一波峰高度；

U——所加电压。

式中：A1——第一波峰面积；

A2——第二波峰面积。

式中：C——用典型无弹力物质（如黏土）做相同实验时所测得的两次压缩接触点间距离；

B——用试样做相同实验时所测得的两次压缩接触点间距离。

式中：A3——面积；

U——所加电压。

式中：F——第一波峰最大压缩力与第一波谷作用力之差；

U——所加电压。

图4-16　典型TPC

2.利用质地多面分析法（TPA）测定食品质构

（1）原理。流变物料测试仪是围绕着距离、时间和作用力对实验对象进行物性和质构测定的仪器。当操作台表面的待测物与支架上的模具探头接触后，将受到压力或拉伸力等力的作用，作用在物体上的各种力信号传至压力传感器，压力传感器把力信号转换成电信号输出，经数控系统把电信号转换成数字信号，输入计算机专用分析软件实行自控，并储存起来用于数据分析，从而使食品的感官指标以定量化形式表示。

（2）主要仪器及试剂。

①仪器流变物料测试仪（英国SMS公司），TAXT-25型。

根据测定对象不同可选用相应的探头，如用柱形探头可测定果冻和软糖的硬度、脆度、弹性等参数，锥形探头可测定黄油及其他黏性物质的黏度，夹式模具可测定面条、食用膜的抗拉伸强度等。

②试剂食品增稠剂（琼脂、卡拉胶、果胶）、蔗糖、变性淀粉、柠檬酸、市售果冻（或自制）、面条等。

（3）实验步骤。(www.xing528.com)

①果冻的制备（自行确定配比）选用50mL烧杯，果冻样品的总体积控制在40mL。

②果冻的感官指标分析。

a.检测探头安装。选用编号为P/10柱形探头，垂直旋入测试工作台探头接口。

b.仪器校正。选用5kg砝码加至校正用的砝码架上，仪器自动对系统偏差进行补偿修正。

c.样品测定。

d.检测样品数据处理。点击Runmocro数据处理按钮，专用软件则可对选定样品进行数据自动处理，算出待测样品的8个感官量化指标。

③面条抗拉性测定。

a.选择夹式模具，编号A/TG。借助螺母紧固扳手安装夹式模具于测试工作台上。

b.把待测面条截成一定长度，固定于夹式模具。

c.测试。

（4）结果计算。

（5）注意事项。

①样品进行TPA测试时，可根据待测物直径大小选择适合直径的探头。

②样品进行TPA测试时，对测试探头的校正不能省略，因校正输入的测试样品高度参数被电脑记忆后，将有效控制测试探头能准确伸至所设定的样品深度。

③抗拉力测试时，在有效Distance（夹具测试移动的距离）参数设置条件下，若测试样品未能拉断，则Distance参数需重新设置。

3.插入型测试仪

插入型测试仪器既有专用装置（如针入度仪），也可以利用流变仪改装，也就是说把流变仪的感力头换成针状、圆板状、圆锥状或球状，就构成了插入型测试仪。一般针状、圆板状、圆锥状多用来测定高脂肪食品，如奶油、人造奶油、猪油等。而球状感力头多用来测试凝胶类食品。插入的方法一般以一定载荷垂直作用力，使感力头插入，或以一定速度将感力头插入试样。这里介绍冈田式果冻强度测试仪（Okada′s jelly tester）。

对于黏性的食品，用柱状、锥状冲头进行针入度测定，试样与冲头可保持密着状态。对高弹性凝胶食品（如果冻、布丁、鱼糜糕、香肠等），冲头插入时往往会产生破裂现象。于是冈田开发了端部为球形的冲头。球形冲头压入试样时，可根据力与变形的关系求出试样强度。冈田式测试仪工作原理如图4-17所示，冲头的加力由冲头上部水杯中水的重力产生。滴管以一定流量向水杯中注水，使压头插入试样，同时通过杠杆和指针在记录纸上画出插入深度。冲头球的直径为5mm。

图4-17　冈田式果冻强度测试仪

1.记录转筒；2.空转销；3.转筒调节台；4.压板杆；5.驱动轮；6.杠杆；7.平衡重；8.试样台；9.压头；10.水杯；11.滴管

4.搅拌型测试仪

搅拌型测试仪主要用于小麦粉的品质鉴定，代表性的测定仪器有布拉本德粉质仪（Brabender fannograph）和淀粉粉力测试仪（amylograph）。这些仪器的测定结果多以B.U.（Brabender Unit）为单位。

（1）布拉本德粉质仪。布拉本德粉质仪也称面团阻力仪，由调粉（揉面）器和动力测定计组成。测定原理是把小麦粉和水用调粉器的搅拌臂揉成一定硬度（consistency）的面团，并持续搅拌一段时间。与此同时，自动记录在揉面搅动过程中面团阻力的变化。以这个阻力变化曲线来分析面粉筋力、面团的形成特性和达到一定硬度时所需要的水分（也叫面粉的吸水率）。记录纸得出的面团阻力曲线称为面团的粉质曲线，如图4-30所示。由此曲线可得到以下物性参数。

①吸水率（waters absorption）Ab。小麦粉形成硬度为500B.U.的面团所需要的加水量，用对小麦粉的质量分数表示。一般来说，强力粉吸水率大一些，薄力粉小一些。

②面团形成时间（dough development time）DT。表示从搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间，也有把曲线顶边刚达到500B.U.所需时间称为达到时间（arrival time）AT。

③面团稳定度（stability）Stab。阻力曲线中心线最初开始上升到500～20B.U.至下降到500～20B.U.所需的时间。当然这段时间越长，说明面团加工稳定性越好。

④面团衰落度（weakness）Wk。曲线从开始下降时起12min后曲线的下降值。面团衰落度值越小，说明面团筋力越强。从阻力曲线最高点时间起5min后曲线的落差C称为耐受指数（tolerance index）。

⑤综合评价值（valorimeter value）VV。即用面团形成时间和衰落度综合评价的指标，是用本仪器附属的测定板在图上量出。如图4-18所示，根据面团阻力曲线的形状也可大体判断面粉的性质。

图4-18　布拉本德粉质仪测试的粉质曲线

（2）淀粉粉力测试仪。淀粉粉力测试仪是Brabender公司系列的另一种常用淀粉性质测定仪，属于外筒旋转式黏度计的一种，主要用来综合测定淀粉的性质，包括淀粉酶的影响和酶的活性。其原理为将面、水按一定量和比例和成面糊，放入一圆筒中。与圆筒配合有一形状如蜂窝煤冲头的搅盘，将搅盘插入盛面糊的圆筒中，然后按照一定的温度上升速度（1.5℃/min）加热面糊。同时转动搅盘，并自动记录搅盘所受到的扭力，就会得到一条淀粉黏度曲线。从该曲线可以得到如下物性指标：糊化开始温度（gelatinization temperature）GT、最高黏度温度（maximum viscosity temperature）MVT和最高黏度（maximum viscosity）MV。