质构仪在食品研究中的应用现状

胡亚云

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌 712100）

食品的质地，如硬度、脆性、胶黏性、弹性、回复性等是评价食品品质的重要因素，其评价方法有感官评价法和仪器评价法。感官评价方法与评价员的情绪、健康状况等有很大的关系，会造成较大的人为误差，而仪器评价法因其具有客观、易操作性等优点，越来越受到研究者的青睐。质构仪作为客观评价食品品质的主要仪器，测定的物理性状能较好的反映食品质量的优劣，在食品行业已被广泛应用[1]。

1 质构仪在食品研究中的应用

1.1 质构仪测定结果与感官评定结果之间的相关性研究

质构仪测定结果与感官评定结果之间的相关性研究在谷物类、乳制品、肉及肉制品、海产品、果蔬、凝胶、休闲食品等各个领域均有报道，大多情况下，二者具有较高的相关性。张华文等对质构仪和拉伸仪测定面团特性进行比较得出质构仪的测定结果可以代替拉伸仪的测定结果用于品质评价，质构仪测定的拉伸面积、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例可用于评价面团的强度、弹性和延伸性，可以较全面地评价和确定面粉的品质和适用范围[2]。雷激认为，质构仪TPA 指标硬度能较好地反映面条的软硬度和总评分，但尚不能完全代替感官评价，建议采用仪器量化测定和感官相结合的方法评价面条品质[3]。孙辉等对面包心坚实度进行测定，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它处理对延长面包货架期的作用[4]。战旭梅等使用质构仪通过对13 种稻谷样品的蒸煮品质指标、质构品质及其相关性的研究得出，可以用弹性、黏着性、硬度、黏度来代替蒸煮指标中的碘盐值、膨胀率、米汤干物质、吸水率来评价大米的食用品质[5]。扶庆权通过对不同原料肉配比生产的西式火腿进行感官评定和质构仪分析，发现感官评定结果和质构仪测定结果具有一致性，生产企业可以对质构仪测定的结果作为对产品质量好坏的依据[6]。Alasalvar C 使用P/20 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性[7]。Morkoren T 和Einen O 使用物性分析仪对熏鱼和熏鱼用鱼的鱼片进行了分析，并与感官评的结果做了比较。发现对熏鱼感官硬度评定的结果与用仪器测定的熏鱼用鱼的数据有高度的相关性[8]。

1.2 质构仪应用于食品的质构分析

许多学者用质构仪分析食品在贮藏、保鲜、货架期等过程中的质构变化特性，从而得出影响食品质变的质构特征。潘秀娟等应用TPA，对红富士与嘎拉苹果采后质地进行分析。确定出脆度、黏着性、凝聚性、回复性、咀嚼性5 项参数可用于比较红富士与嘎拉苹果采后质地的差别，实验结果反映了嘎拉较红富士苹果更易出现绵软的质地特性[9]。

徐惠萍等利用对粽子货架期质地变化进行分析，结果表明，随着货架期的延长，水分含量的减少，粽子的硬度，咀嚼性增大。同时发现胶着性和咀嚼性是粽子质构变化最大的影响因素[10]。明建等选用研究超声作用下两角菱角淀粉糊凝胶质构特性的变化，结果表明：在不同超声波作用条件下，不同浓度的两角菱角淀粉糊所形成的凝胶质构特性显著改变，延长超声波作用时间和增加超声强度，会降低凝胶的硬度、咀嚼性、胶着性、弹性、黏聚性以及回复性，并且随着两角菱角淀粉糊浓度的增大，其所形成凝胶的质构特性下降趋势减缓[11]。张昆明等在葡萄贮藏期间果肉参数质地变化规律的TPA 表征中，得出TPA 测试反映了3 种保鲜膜内的葡萄果肉各项质地参数变化规律总体均呈现下降趋势[12]。伍玉洁等用TPA 测试模式，研究水分活度对干制虾仁产品的货架寿命和质构的影响结果表明，当Aw 控制在0.86～0.9[水分含量约25%（质量分数）]时，常温保藏的虾仁干制产品在口感及微生物指标等方面可取得平衡[13]。

1.3 质构仪测试方法的建立及质构测试参数的优化

由于目前对于质构的评价没有统一标准，而质构仪用于食品品质的评价越来越普及化，因此为了得到更具可信度的结果，许多研究者们致力于对质构的测试方法和测试参数的优化研究。

黄悦雄等采用拉伸测试模式以探头提拉淀粉糊，测定糊丝的拉伸特性曲线，得出拉力与时间距离的关系图，分析糊丝的形成和断裂过程，可以从拉伸特性曲线的变化判断计算糊丝的长度[14]。马庆华等采用质构仪质地整果穿刺法进行试验、通过对不同来源的冬枣进行质地检测、Macro 程序编辑和测得数据的方差分析，建立一套适合鲜食枣果实的质地检测方法[15]。解伟妮等在食品脆度的客观表征及其通用测量公式的研究一文中，把质构测试所得的力、斜率、面积、面积/距离等参数与感官平均脆度值进行相关性分析，结果表明：斜率与感官脆度值具有最高的相关性，据此建立脆度指标的表征模型[16]。杨瑞征等使用探头P/36R，TPA 测试模式对馒头和面包的质构特性测定方法做了一系列研究，得到了比较可靠地样品制备方法和质构测试的最佳条件，即馒头最佳测试参数：压缩程度50%、压缩速度60 mm/min、馒头放置时间30 min、馒头样品制作与测试温度20 ℃；面包质构（硬度）测试参数以设置压缩程度50 %、压缩速度100 mm/min，取25%压缩程度的硬度测定值为合适[17-19]。王虹等分别选用直径为0.5 cm 和3 cm 探头的，采用穿刺法，在不同果实、不同测试距离下测试番茄硬度，结果表明：随着探头测试距离的增加，反弹力增大；番茄横向的果实硬度低于纵向[20]。李春红等讨论了不同探头和运行参数对开口酥、牛排圈、虾条、玉米花等休闲食品酥脆性的影响规律，结果表明，探头和测试参数对于酥脆性有显著影响[21]。

1.4 质构仪应用于果蔬贮藏、产品研发等过程中的工艺优化

利用质构仪检测产品品质、优化产品研发工艺，是质构仪在食品品质测定方面的发展趋势。

丁长河等用质构方法对传统的酵头馒头进行测试，与工业化生产的馒头相比较，发现传统工艺制作的产品咀嚼性和凝聚性比较高，但是弹性上无太大差别[22]。王宇伟等对小麦粉挤压膨化食品进行质构分析。通过统计计算发现，单片、两片纹路90°交错、两片纹路纵向重叠3 种挤压膨化的方法中，单片测试结果相对较好[23]。许永亮等使用质构仪测定了4 种工艺制作的米饭应力松弛曲线，研究米饭的应力松弛参数与化学成分的关系，为米饭蒸煮工艺的优化和新型炊具的开发提供基础数据[24]。于世峰等在贮藏温度和时间对五常大米米饭品质的影响一文中，对米饭的硬度和黏性进行测试，结合其它研究参数得出，米饭较适宜的贮藏温度不宜高于-18 ℃，在0 ℃～4 ℃范围内米饭宜老化[25]。在干酪生产中，凝乳是非常关键的步骤，直接影响干酪品质。而生牛乳的蛋白、脂肪含量，乳的pH，凝乳温度，凝乳酶添加量，钙的添加等许多因素影响干酪凝乳。从而对这些影响因素进行有效控制就非常重要。郑小平等通过物性分析仪对凝乳的质构进行了研究，从而分析了不同影响因素对凝乳形成的影响程度，为凝乳工艺的确立提供了量化客观依据[26]。林静韵等同样用TPA 模式，考察在超声场中，不同超声场条件、不同马铃薯淀粉糊浓度下，马铃薯淀粉凝胶强度的变化规律。实验证明：不同超声场作用条件对马铃薯淀粉糊的质构特性有明显影响[27]。

1.5 质构仪应用于食品物性特征与生理生化机理方面的研究

果实、鲜肉等食品的质地变化与其生理指标之间有很大的关联性。Rolle L 等在果皮硬度对酿酒葡萄脱水动力学的影响一文中，用穿刺法测试酿酒葡萄果皮硬度，用果皮破碎力度表示果皮硬度，通过研究得出对于特别成熟的葡萄，果皮破碎力度影响其干燥速率，对同一品种而言，最成熟的葡萄干燥速率下降，果皮硬度增加[28]。Segade SR 等选用TPA 测试法对不同区域的酿酒葡萄进行测试，得出可以用质构分析作为一个区别酿酒葡萄不同生长区域及其花青素可萃取行指数的指标[29]。Rolle L 等在葡萄种植密度和收获时间对其成熟过程中酚类物质组成、酚类物质萃取性指数和质构特征影响一文中得出，坚硬的葡萄其酚类物质积累越多，表皮越厚的葡萄更利用酚类物质的提取。葡萄表皮硬度越大，提取的花青素越多[30]。

郝洪涛等探讨TPA 测试肉制品品质质构特性的指标、意义和形成机理，并对肉制品的质构特性及其影响因素进行综述。针对我国肉制品质构研究存在的问题，提出质构参数标准化研究的必要性，建议用肉制品质构指标取代感官评价方法指导肉制品研发工作[31]。MaHanjun 和LedwardDA 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、黏性都有增加，与牛肉的肌原纤维的变化有关[32]。Sazili AQ 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[33]。

2 问题与展望

综上所述，在食品研究中，质构仪作为食品质构仪器测试的主要仪器应用非常广泛。近年来，在国内具有了一定的应用基础，但同时也存在着许多不足，仍需加强和完善。

1）质构仪测定结果和感官评定结果之间存在较高的相关性，但是，对于质构仪所测的结果，目前还无统一标准，因此，在测试方法的建立和质构参数的优化研究方面仍需加强。一直以来，食品的感官指标存在难以量化的问题，而且缺乏感官评定基本理论，如果能够建立科学的感官评定方法和理论，获得一套准确表达食品感官指标的量值，应用于食品工业实际生产中，能够实现客观方法代替主观方法的变革，提高经济效率，促进食品工业科学水平的发展。

2）自20 世纪90 年代以来，我国从国外引进了大量高精密度食品质构测试仪，但对仪器的研究与应用开发工作方面还不够深入。质构测定结果目前主要停留在反映在质构仪的实际效用和评价某一种食品的质构特性上，而在新产品开发、产品质量控制方面应用不够深入，一些研究者只是在做尝试性的研究。这主要是由于在食品行业及相应的标准法规中缺少产品质构指标，产品的感官指标与质构指标参数还缺乏对应标准数据，不同产品的质构标准还有待建立，因此开发出一系列适于不同食品的综合评价的测试参数和评价指标是摆在我们面前急于解决的问题。

3）食品质地的变化与食品生理生化指标之间有很大的关联性。在国内，质构仪用于食品生理生化机理方面的研究微乎其微，国外报道也不是很多，如果能将物性特征和食品的成熟过程、衰老、腐烂变质过程等机理结合起来，将是质构仪在食品研究方面的一大突破。

[1]李里特.食品物性学[M].北京：中国农业出版社,2001：96-100

[2]张华文,田纪春,邓志英,等.拉伸仪和质构仪测定面团拉伸特性的比较分析[J].作物学报,2005,31(11)：1521-1523

[3]雷激,张艳,王德森,等.中国干白面条品质评价方法研究[J].中国农业科学,2004,37(12)：2000-2005

[4]孙辉,吴尚军,蒋薇莉.小麦食用品质的感官评定和仪器评价[J].粮油食品科技,2004,12(1)：25-28

[5]战旭梅,郑铁松,陶锦鸿.质构仪在大米品质评价中的应用研究[J].食品科学,2007,28(9)：62-65

[6]扶庆权.原料肉配比对西式火腿感官指标和质构特性的影响[J].南京晓庄学院学报,2011,27(3)：34-36

[7]Alasalvar C,Taylor KD,ksüz A,et al.Freshness assessment of cultured sea bream (Sparus aurata) by chemical,physical and sensory methods[J].Food chemistry，2001(72)：33-40

[8]Morkoren T,Einen O.Sensory and Instrumental Texture Analyses of Atlantic Salmon[J].Journal of food science,2003,68(4)：1493-1497

[9]潘秀娟,屠康.红富士苹果采后品质变化的破坏与非破坏检测研究[J].西北农林科技大学学报：自然科学版,2004,32(9)：38-42

[10]徐惠萍,顾振宇,韩剑众,等.粽子货架期质构特性变化的研究[J].食品工业,2009,31(6)：26-28

[11]明建,邓科,谭晶.超声波处理对菱角淀粉糊凝胶质构特性的影响[J].食品科学,2009,30(19)：81-84

[12]张昆明,张平,李志文,等.葡萄贮藏期间果肉质地参数变化规律的TPA 表征[J].食品与生物技术学报,2011,30(3)：353-358

[13]伍玉洁,杨瑞金,刘言宁.水分活度对干制虾仁产品的货架寿命和质构的影响[J].水产科学,2006,25(4)：175-178

[14]黄悦雄,刘振翔,黄立新.质构仪测定淀粉糊糊丝长度的方法[J].食品科学,2005,26(3)：83-86

[15]马庆华,王贵禧,梁丽松.质构仪穿刺试验检测冬枣质地品质方法的建立[J].中国农业科学,2011,44(6)：1210-1217

[16]解伟妮,陈建杨.食品脆度的客观表征及其通用测量公式的研究[J].食品科学,2011,31(3)：150-152

[17]杨瑞征,任小利,毛根武,等.面包质构特性测定方法的研究(Ⅳ)—面包质构测试条件对面包硬度测定值的影响[J].粮食贮藏,2011,40(4)：38-41

[18]刘建伟,杨瑞征,毛根武,等.馒头质构特性测定方法的研究(Ⅲ)—馒头质构测试的最佳条件探讨[J].粮食与饲料工业,2011,39(11)：11-18

[19]毛根武,董德良,杨瑞征,等.面包质构特性测定方法的研究(Ⅴ)—压缩程度和压缩速度对面包硬度测定值得影响[J].粮食贮藏,2011,40(3)：43-46

[20]王虹,周心智,杨丽,等.质构仪测定番茄硬度方法的比较[J].南方农业,2009,3(11)：40-43

[21]李春红,潘家荣,张波.物性测试仪对休闲食品酥脆性的测量[J].现代科学仪器,2008,25(6)：59-62

[22]丁长河,戚光册,侯丽芬,等.老酵头馒头的品质特征[J].中国粮油学报,2007,22(3)：17-20

[23]王宇伟,李汴生,阮征,等.小麦粉挤压膨化食品的质构分析方法[J].食品工业科技,2007,28(2)：114-119

[24]许永亮,熊善柏,赵思明,等.蒸煮工艺和化学成分对米饭应力松弛特性的影响[J].农业工程学报,2007,23(10)：235-238

[25]于世锋,马莺.贮藏温度和时间对五常大米米饭品质的影响[J].食品科学,2010,31(2)：250-254

[26]郑小平,郭本恒,陈有容.从质构角度考虑干酪凝乳工艺参数[J].乳业科学与技术,2003,26(2)：54-56

[27]林静韵,李琳,李坚斌,等.马铃薯淀粉糊在超声场中凝胶质构特性的变化研究[J].食品科学,2007,28(8)：120-123

[28]Rolle L,Caudana A,Giacosa S,et al.Influence of skin hardness on dehydration kinetics of wine grapes[J].Society of chemical industry,2011,91：505-511

[29]Segade SR,Giacosa S,Gerbi V,et al.Berry skin thickness an main texture parameter to predict anthocyanin extractability in winegrapes[J].LWT-Food science and technology,2011,44：392-398

[30]Rolle L,Torchio F,Giacosa S,et al.Influence of grape density and harvest date on changes in phenolic composition,phenol extractability indices,and instrumental texture properties during ripening[J].Journal of agricultural and food chemistry,2011,59：8796-8805

[31]郝红涛,赵改名,柳艳霞,等.肉类制品的质构特性及其研究进展[J].食品与机械,2009,25(3)：125-128

[32]Ma Hanjun,Ledward DA.High pressure/thermal treatment effects on the texture of beef muscle[J].Meat science,2004,68：347-355

[33]Sazili AQ,Parr T,Sensky PL,et al.The relationship between slow and fast myosin heavy chain content,calpastatin and meat tenderness in different ovine skeletal muscles[J].Meat science,2005,69：17-25