物性分析仪在食品质构测定方面的应用
摘要：质地特性是食品极其重要的品质因素。

一般采用的感官评定方法主观因素偏重，而物性分析仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性，故其使用越来越广泛。

本文综述了物性分析仪的原理及其在小麦粉制品、肉制品、水产品和乳制品中的应用，以及存在的问题与展望。

质地特性如硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、凝胶强度等是食品极其重要的品质因素。

国内外多年来一直沿用感官评价来对其进行评价。

但由于感官评价的影响因素除了食品本身的色、香、味、质、形外，与评价员的嗜好、情绪、健康状况等不稳定因素有关，从而人为误差较大，存在着一定的缺陷。

因此国内外专家一直致力于研究客观、易行、标准化程度高的鉴定食用品质的方法，来准确地描述和控制质地，以确保评价结果的准确性。

1 物性分析仪的测定原理
德国人在1861年设计出世界上第一台食品品质特性测定仪，用来测定胶状物的稳定程度。

Szczenial等1963年确定了综合描述食品物性的“质构曲线解析法(TPA)”。

现多使用英国Stable Micro Systems Inc．生产的TA—XT2型和TA—HD物性分析仪。

物性分析仪主要包括主机、专用软件、备用探头及附件。

其基本结构一般是由一个能对样品产生变形作用的机械装置，一个用于盛装样品的容器和一个对力、时间和变形率进行记录的记录系统组成。

测试围绕着距离(distance)、时问(time)、作用力(force)三者进行测试和结果分析，也就是说，物性分析仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性，并可通过配备的专用软件对结果进行准确的数量化处理，以量化的指标来客观全面地评价食品，从而避免了人为因素对食品品质评价结果的主观影响。

2 常用的质构测定探头
2.1 圆柱形探头
用来对凝胶体、果胶、乳酸酪和人造奶油等作钻孔和穿透力测试以获得关于其坚硬度、坚固度和屈服点的数据。

钻孑L测试可用来测压缩力和剪切力。

2.2 圆锥形探头
作为圆锥透度计，测试奶酪、人造奶油等具有塑性的样本，测得的结果比流变学方法精确。

2.3 压榨板
用来测试诸如面包、水果、奶酪和鱼之类形状稳定不流动的产品。

可直接测或切成块测。

压榨测试要求被测样本面积小于压榨板，可测量压缩恢复、断裂方式和兼具粘着性和伸缩性的材料的蠕变特性。

2.4 球形探头
用于测量薄脆的片状食物的断裂性质。

还可用于锯齿测试，测量水果、奶酪和包裹着的材料的表面坚硬度。

2.5 咀嚼式探头
模仿门牙咬穿食物动作的模拟测试。

可以测试肉类样本的韧度和柔软度，还可以测生的和熟的蔬菜纤维。

3 物性分析仪在不同食品质构测定方面的应用
3.1 在小麦粉制品中的应用
不同筋力的小麦粉可加工成不同类型的食品。

糕点用筋力弱的小麦，面条和馒头等中式蒸煮食品使用中等筋力的小麦，而面包类食品适合筋力强的小麦。

而对不同筋力的小麦制品的评价主要采用感官评定的方法。

现把物性分析仪应用于食品品质评价，分析样品的色泽、坚实度、弹性、粘着性和脆性等，可将感官指标转化成具体的、可量化分析的数字指标，从而对小麦粉食用品质的评价提供了新的技术手段。

3.1.1 馒头
郭波莉等对19种小麦制成的馒头进行了TPA实验。

测试指标弹性、回复性与其感官品质相关显著。

弹性与馒头百克重量、内部结构均呈显著正相关；回复性与馒头外观形状呈显著负相关。

根据人们的膳食习惯，在外观品质(色泽、外观形状)较好、体积较大的基础上，认为物性分析仪测试的弹性和回复性数值越高，其品质越好。

3.1.2 面条
楚炎沛通过下压探头P／35、拉伸探头A/SPR、下压探头A／LKB—F、下压探头HDP/PFS 4种不同的探头对制作的面条进行了硬度、弹性、韧性、粘性测定。

表明物性分析仪评价参数与感官评定结果之间具有高度的相关性。

王灵昭等通过对不同配比的面粉制成的面条多次进行TPA、剪切和拉伸实验，得到TPA 实验中的硬度、胶着性、咀嚼性参数，剪切实验中的最大剪切力参数，拉伸实验中的拉断力参数均和面条感官评价中的筋道感、硬度、弹性呈高度显著正相关，故可分别用这5个参数代替感官来评价面条的筋道感、硬度、弹性具有较强的可行性。

拉伸实验中的拉断力参数和面条的滑口感呈高度显著负相关，故认为用拉断力参数可间接评价面条的滑口感特性。

3.1.3 面包
楚炎沛对制作的面包片采用压盘式测试探头P／35测试了硬度、弹性、粘聚性和粘着性。

表明硬度值与面包品质呈负相关，这个指标数值越大，面包吃起来就越硬，缺乏弹性、绵软、爽口的感觉；弹性值与面包品质呈正相关，数值越大，面包吃起来越柔软不筋道，爽口不粘牙。

同时魏益民的书中写道：粘聚性与面包体积、比容、外观形状、包心平滑度、纹理结构、弹柔性、总评分呈显著或极显著负相关；粘着性与面包外观形状、弹柔性、总评分呈显著负相关性。

孙辉等对面包心坚实度采用直径为36 mm的柱状探头进行测定的方法表明坚实度测试不仅可以评价不同品种小麦的面包烘焙性能，还可以用来研究不同添加剂成分或其他处理对延长面包货架期的作用嘲。

张铁松以8种品牌面粉为试验材料，使用物性测定仪测试了面团的硬度、弹性、粘力、粘着性、断裂力、断裂能量、断裂回复形变程度、回复能量、回复形变程度等9种指标，并通过相关分析研究了这些指标与面包品质(面包体积和弹性变化率)以及与小麦面粉的品质性状的相互关系。

研究结果表明：面团的硬度、粘力与面包的体积呈正相关，弹性与面包的体积呈负相关，粘力与24 h后室温下弹性变化率呈显著的正相关。

面团的质构特性与面粉的品质指标的相关性也非常明显。

3.2 肉制品
自从1926年warner发明了测量肉制品质地的仪器以来，肉品的质地测量已由模糊的感官评价逐步过渡到使用仪器进行准确的量值表述。

丁武等通过试验和数据分析，发现肉的嫩度可使用TA—X12物性仪的穿透法，测得的曲线中的第一个极值点(波峰)来得到较好的反映。

肉类含有丰富的蛋白质。

其测定对于判断肉的品质以及冷藏肉的新鲜程度有直接的意义。

蒋予箭等对冷却的猪肉进行了弹性测定。

通过一次压缩法试验，选择球形探头(SPherical Probe，P／0.5s)，定时对冷却肉的弹性进行测定。

Han—Jun Ma和D．A．Ledward通过物性测定仪对高压、高温作用的牛肉结构进行了TPA测试。

表明在20℃～60℃范围内随着温度和压力的增加，牛肉的硬度、咀嚼性、弹性、粘性都有增加，与牛肉的肌原纤维的变化有关。

A．Q．saLzili等通过咀嚼实验测试了羊肉不同部位的骨胳肌，把肌浆球蛋白和肌肉的韧性联系起来。

3.3 水产品
随着人们生活水平的提高，越来越多的水产加工食品受到了欢迎，从而对水产品的质构认识也越来越受到重视。

S．Slgurgisladottir等使用柱型和球型探头来测定新鲜的大马哈鱼片的硬度，用刀型探头来测定剪切力，得出从鱼头到尾部硬度和剪切力均呈增加的趋势，并且在鱼身中部位置更加可信，剪切力的方法比前两种按压方法更加适用于实际操作旧。

Jon Olav veland等使用物性分析仪对新鲜大马哈鱼和冰冻24 d的鱼进行了测试，得出鱼片的厚度在测试中起着重要的作用。

并且进一步对喂食和饥饿两周后杀的鱼进行了测试，发现在最初切碎储存的2d内，喂食的鱼比饥饿的鱼的硬度下降的七眇。

c-Alasalvar使用20 mm直径的柱型探头进行质构测定。

同样厚度的鱼片，从头到尾的硬度逐渐降低。

在储存过程中，随着时间的延长，相同部位的鱼片的硬度逐渐降低。

使用物性分析仪测定与感官和化学的结果有良好的一致。