質構儀在食品科研及加工和研發(fā)中的重要性

1. 什么是食品質構？
  食品的質構是指眼睛、口中的豁膜及肌肉所感覺到的食品的性質，包括粗細、滑爽、顆粒感等，ISO(標準化組織)規(guī)定的食品質構是指用“力學的、觸覺的、可能的話還包括視覺的、聽覺的方法能夠感知的食品流變學特性的綜合感覺”。

2. 食品質構的重要性   
  產(chǎn)品的質構影響產(chǎn)品五個方面的特性：第yi，質構影響食品食用時的口感質量；第二，質構影響產(chǎn)品的加工過程，如粘度過小的產(chǎn)品充填在面包夾層中很難沉積在面包的表面，又如我們開發(fā)脂肪替代的低脂產(chǎn)品時，構建合適的粘度來獲得合理的口感，但如果產(chǎn)品過粘，可能很難通過板式熱交換器進行殺菌等；第三，質構影響產(chǎn)品的風味特性。一些親水膠體、碳水化合物以及淀粉通過與風味成分的結合而影響風味成分的釋放。現(xiàn)在許多研究都集中于怎樣利用這種結合來使低脂食品的風味釋放與高脂食品相匹配，最終達到相似的口感；第四，質構與產(chǎn)品的穩(wěn)定性有關。一個食品體系中，若發(fā)生相分離，則其質構一定很差，食用時的口感質量也很差。第五，質構也影響產(chǎn)品的顏色和外觀，雖然是間接的影響，但也確實影響產(chǎn)品的顏色、平滑度和光澤度等性質。

3. 如何分析食品質構？
  感官分析 人類在進食時，可以分成七步質構感官體驗。第yi步是表面質構，這包括食品到達嘴邊的感覺和產(chǎn)品總的質構外觀。接下來的兩步是部分的壓縮和口咬的動作，這是一個力學的過程，合在一起，決定產(chǎn)品的彈性、硬度和內聚性。第yi次咀嚼揭示了咬的許多特性包括在口中的粘性和食品的密度。咀嚼過程揭示了樣品 的水分吸附和食品的密度在這一階段，食品風味釋放可以進行評估。當咀嚼繼續(xù)直到吞咽時，產(chǎn)品的所有濕度和吃的愉悅程度變得非常重要。質構評估的第六個階段 是溶化率，即食品在口腔中的溶化程度。第七個階段是回顧階段，即在吞咽后，回顧產(chǎn)品在口中的感覺。
  儀器分析  儀器分析食品的質構基于食品的流變科學，即材料的變形和流動特性的測量。儀器分析主要是模擬口腔的運動，對樣品進行壓縮，變形，從而能分析出食品的質構。主要包括食品質構儀、粘度計、果蔬硬度計等物性分析儀器。其中質構儀在食品領域應用廣，測定指標最多，包括硬度、粘性、彈性、回復性、咀嚼性、脆性、黏聚性等指標。雖然質構儀不能*模擬人的口腔運動，但是獲得的質構參數(shù)或者指標能夠很好地反映食品的口感或者質構。

例如：從典型的全質構分析(TPA)曲線中獲取我們所需的質構參數(shù)

典型TPA測試曲線

質構參數(shù)的定義及計算：

硬度 (Hardness) : 直接反應口感的一項指標，在質地剖面分析中，直接影響咀嚼性 (Chewiness)、膠著性(Chewiness)及凝聚性(Cohesiveness)。在TPA圖中，第yi次下壓區(qū)段內最大力量值。

脆度 (Fracturability) : 針對樣品有酥脆外殼(外皮)者樣品所*，多數(shù)樣品都無法測得此參數(shù)。在TPA圖中， 硬度之前出現(xiàn)的較小峰值。

粘性 (Adhesiveness) : 樣品經(jīng)過加壓變形之后，樣品表面若有黏性，會產(chǎn)生負向的力量。在食品領域可以解釋為黏牙性口感。在TPA圖中，為*個負峰的面積（A3）或者最大值。

彈性 (Springiness) : 食物在*咬結束與第二口開始之間可以恢復的高度。在TPA圖中為T2 / T1

咀嚼性 (Chewiness) : 咀嚼性被定義為膠著性x彈性。可以解釋為咀嚼固體食物所需的能量。難以測量，因為咀嚼涉及壓縮、剪切、穿刺、粉碎、撕裂、切割等，另外也與口腔狀況有關(唾液分泌、體溫)。這個參數(shù)主要用在固體、半固體的口感描述上。在TPA圖中， 咀嚼性 = A2 / A1 x 硬度 x 彈性。

膠著性 (Gumminess) : 膠著性被定義為硬度x凝聚力。半固體食品的一個特點就是具有低硬度，高凝聚力。因此這項指標應該用于描述半固體食品的口感所使用。在TPA圖中， 膠著性= A2 / A1 x 硬度。

粘聚性 (Cohesiveness) : 凝聚力被定義為*壓縮與第二壓縮正受力面積的比值。抗拉伸強度是凝聚力的一種體現(xiàn)，如果凝聚較佳樣品，顯示探頭也較容易保持干凈。通常測試凝聚力相較脆性、咀嚼性和膠著性為較次要參數(shù)。在TPA圖中， 黏聚性= A2 / A1。

回復性 (Resilience) : 韌性是一種測量樣品如何恢復變形的指針包括了速度和力量兩方面。定義為*下壓時，形變目標之前面積與形變目標之后的面積比值。在量測的時候需要注意樣品的恢復狀況，一般而言會使用一個較慢的測試速度已達到使樣品有足夠時間恢復的狀況。也能確保這個特性的準確性。在TPA圖中，回復性= A5 / A4

4. 質構儀在食品質構分析中的重要性

(1) 食品質構的感官分析容易受到人為因素的影響如個人喜好、個人狀態(tài)、個人感官閾值等，結果具有主觀性，導致數(shù)據(jù)結果的真實性、重復性和穩(wěn)定性大大收到影響。而質構儀不受人為因素的影響，具有客觀性，大大提高了數(shù)據(jù)的真實性、可靠性和重復性。
(2) 質構儀能夠對食品的質構作出數(shù)據(jù)化的描述，對食品的質構特性進行量化，從而為揭示各種感官刺激的起因，研究探明對感官刺激的感知的原理和方法提供了條件。
(3) 通過質構儀研究食品原料配方對食品質構的影響，可以預測食品原料的加入或加入多少將對食品的質構產(chǎn)生何種影響，對原料的加入和產(chǎn)品研發(fā)有很多幫助。
(4) 通過質構儀研究食品加工工藝對食品質構的影響，預言采用某種加工工藝后將對食品的質構產(chǎn)生何種影響，可用于幫助調整食品生產(chǎn)工藝。
(5) 通過質構儀來測定不同批次產(chǎn)品的質構，對食品生產(chǎn)原料和終端產(chǎn)品實施自動質量控制。
(6) 通過質構儀來對市面上銷售好的產(chǎn)品或者口碑比較好的產(chǎn)品進行質構分析，為我們研發(fā)新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

5. 質構儀的分類及功能

（1）研究型質構儀（物性分析儀）

  研究型質構儀可以測定果蔬、烘焙食品、肉制品、乳制品、休閑食品等樣品的硬度、脆性、粘附度、松弛、柔軟性、斷裂強度、膠粘性、回復性、彈性、摩擦系數(shù)、屈服應力、延展性、凝膠強度、成熟度等多個指標。

  另外，在實驗過程中，測試距離，測試速度，測試模式等等高度可調，探頭400多套可選，可以獲得多個產(chǎn)品的多個指標，功能非常強大。非常適合適用于科研院所和高校的物性研究與教學應用，企業(yè)和工廠的原料質量控制、配方研究、生產(chǎn)工藝研究、質量控制和產(chǎn)品研發(fā)等。

（2）實用型質構儀（物性分析儀）

  上海騰拔儀器科技有限公司Rapid TA實用型國產(chǎn)質構儀，具有實用性強、測試領域廣泛、測試指標豐富、操作方便（無需復雜培訓，一鍵操作，結果實時自動顯示）等優(yōu)點。

  該款儀器價格實惠，非常適合于高校、職業(yè)院校和科研院所的科研與教學，企業(yè)產(chǎn)品的質量控制與研發(fā)。