泡渍豇豆脆性的质构仪检测方法

杨莉，陈玲，赵素娟，张驰松，陈祥贵，杨潇*

1(西华大学 食品与生物工程学院，四川 成都，610039)2(成都市农林科学院，四川 成都，611130)

泡渍豇豆脆性的质构仪检测方法

杨莉1，陈玲2*，赵素娟1，张驰松2，陈祥贵1，杨潇1*

1(西华大学 食品与生物工程学院，四川 成都，610039)2(成都市农林科学院，四川 成都，611130)

文中建立了四川传统泡菜——泡渍豇豆脆性的质构仪检测方法。以TA.XT Plus型质构仪的穿刺模式进行脆性检测，仪器参数为：P/2N-2 mm不锈钢针形探头、测前速度1.0 mm/s、测试速度3.0 mm/s、测后速度10.0 mm/s、测试距离6 mm、触发力3 g、数据采集率400 pps、测试温度为常温、测试部位为豇豆无籽部位，以“咀嚼性”为检测指标。结果显示，“咀嚼性”的数值变化可以客观地反映泡渍豇豆的脆性；对不同脆性的泡渍豇豆的检测数据集中在100～500 g·s，检测结果与感官评价一致，并能量化泡渍豇豆脆性指标。该脆性质构检测方法客观性强，灵敏度高，稳定性好，可以满足泡渍豇豆脆性定量检测的需要。

泡渍豇豆；质构仪；穿刺模式；脆性

豇豆学名豆角，是我国常见蔬菜之一，其营养丰富，每100 g嫩豆荚含水85～89 g，蛋白质2.9～3.5 g，碳水化合物5～9 g，以及大量的维生素和矿物质[1]。四川省是豇豆的主产区之一，以豇豆为原料经泡渍加工而成的泡渍豇豆不仅富含大量益生菌，还具有“鲜、香、脆、爽”等独特的风味和口感特点[2]。但对于泡渍豇豆主要质构特征“脆性”的研究，仍停留在传统的感官评价阶段。在食品脆性的质构研究中，DRAKE早在1963年就提出了口腔在咀嚼食物时捕捉声音的方法来反映食物的脆性，进而创建了脆度的声学测量技术[3]。随着检测技术的发展，目前食品质构学研究中普遍采用质构仪进行。质构仪又叫物性测试仪，可以对样品的物性概念做出数据化的表述，具有客观性强、操作简便的特点[4-5]。

目前基于质构仪的泡渍豇豆脆性的质构分析研究还未见报道[6]。本研究在感官评价的基础上建立了一套基于质构仪的泡渍豇豆的脆性分析方法。为保证方法的可靠性和灵敏度，分别对压缩(compression)、穿刺(puncture)、剪切(shear)3种检测模式进行了比较分析[7]，筛选出了最适的检测模式。并对其触发力、测试距离、测试速度等测试参数进行了优化。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

新鲜豇豆,购于普通大型超市的应季蔬菜区，选取常用常绿同一批次的豇豆品种；泡菜辅料,食用盐购于普通大型超市。TA.XT Plus型质构仪,英国Stable Micro Systems公司。

1.2 实验方法

1.2.1 泡渍豇豆工艺

豇豆→挑选→洗涤→装坛→注入盐水→密封[8]

1.2.2 泡渍豇豆脆性感官评定与分级

取泡渍成熟的样品，并选6位感官评定人员对豇豆的脆性、质地进行感官评价(表1)。每个测试样品的感官评价总分通过加权统计计算，脆性的权重为0.7，质地的权重为0.3，总分10分[9]。感官评价总分的大小反应泡渍豇豆的脆性等级[10]。

1.2.3 质构分析模式的筛选方法

为筛选出适合的质构分析模式，以感官评价差异最大的Ⅰ级和Ⅳ级泡渍豇豆为对象，分别采用剪切、压缩、穿刺3种模式进行检测[11]，实验中所用探头参数见表2。

剪切模式主要用于观察样品受到剪切、切断时应力的变化，适用于观察表面坚硬以及内部质地变化的样品[4]。每次可同时剪切5根同级别的豇豆，选择HOP/BS探头，调整测前速度为1.5 mm/s，测试速度为1.5 mm/s，测后速度为10.0 mm/s，测试距离为30 mm，触发力为40 g，数据采集率为200 pps。

压缩模式主要用于测定样品的硬度。选择SMSP/0.5的探头，测前速度1.0 mm/s，测试速度2.0 mm/s，测后速度10.0 mm/s，测试距离8 mm，触发力5 g，数据采集率400 pps[12]。

表1 泡渍豇豆感官评价的定义与分级Table 1 Definition and classification of sensory evaluation of pickled cowpea

注：脆性的评定参照物：水豆腐=1，苹果=3，酥糖=6，炒花生=9。

表2 探头参数Table 2 Probe parameters

穿刺模式试验是破坏性试验，除了正向压力外，还会产生剪切力，主要用于测试样品的均质性[13]。本实验使用P/2N-2 mm不锈钢针形探头。测前速度为1.0 mm/s，测试速度为2.0 mm/s，测后速度为10.0 mm/s，测试距离为6 mm，触发力为5 g，数据采集率为400 pps。

检测结果以力-时间曲线表示，由此得出对应的硬度、破裂程度、破裂强度、咀嚼性、胶着性、弹性、致密性等质构指标。

表3 质构参数的定义Table 3 Definition of texture parameters

1.2.4 测试参数优化实验

在筛选出最佳质构分析模式的基础上，对感官评价鉴别出的Ⅰ至Ⅳ级泡渍豇豆进行检测，并对该模式测试过程中的仪器参数如触发力、测试距离、测试速度和豇豆测试部位进行优化。选择可使样品检测指标差异显著且与感官评价相符程度最高的参数作为最佳测试条件。

2 结果分析

2.1 测试模式及指标筛选

选取感官评价差异最大的Ⅰ级和Ⅳ级泡渍豇豆样本进行检测，3个模式下的实验结果如图1所示。从图1-a计算可知，在剪切模式下等级为Ⅰ和Ⅳ的泡渍豇豆在距离-力曲线上最主要的差异是破裂程度和硬度。但破裂程度在此模式下所受影响因素较多，极不稳定。而硬度值却是个相对稳定的参数且Ⅰ和Ⅳ级样品的硬度差异显著(见表4)。故将硬度作为剪切模式的检测指标。

从图1-b计算可见，在压缩模式下等级为Ⅰ和Ⅳ的泡渍豇豆在硬度、咀嚼性和弹性上的数值差异均不显著(见表4)。所以压缩模式下这些可能与脆性相关的指标均不能清晰地反映出泡渍豇豆脆性的区别。

在穿刺模式下检测结果见图1-c，为了使数据的比较有意义，规定所有粗细的泡渍豇豆使用相同的穿刺距离。在此模式下的检测指标硬度、咀嚼性、致密性和破裂强度的变化如表4所示。其中由于泡渍豇豆的质构特点，破裂强度越大，意味着刺穿豇豆表皮的力越大，泡渍豇豆韧性越大；致密性越大，泡渍豇豆越致密，脆性越大。但Ⅰ和Ⅳ级的泡渍豇豆的破裂强度和致密性差异不显著，因此破裂强度和致密性不宜作为反映豇豆脆性的指标，而样品的硬度、咀嚼性则随着脆性的增加发生显著变化。但是硬度的变化易受泡渍豇豆形状、粗细等因素影响，组内变异较大，而咀嚼性不仅组间差异显著，且不易受其他因素的影响，组内变异也较小。因此，在穿刺模式下选择咀嚼性作为检测指标。

a-剪切模式力-时间图；b-压缩模式力-时间图；c-穿刺模式力-时间图图1 泡渍豇豆质构检测结果Fig.1 Pickled cowpea texture test results

表4 泡渍豇豆质构检测数据(n=5)Table 4 Pickled cowpea texture test data (n=5)

注：*,p<0.05; **,p<0.01。相对相差d=(指标IV-指标I)/指标平均值×100%。

再对剪切模式下的硬度和穿刺模式下的咀嚼性进行综合比较发现，硬度的组内变异程度大于咀嚼性，且相对相差小于咀嚼性。因此。选择穿刺模式下的“咀嚼性”作为检测泡渍豇豆脆性的测试模式和检测指标[14-15]。

2.2 测试方法的优化

对穿刺模式的操作参数进行优化，取4个等级的泡渍豇豆若干，将数据采集率确定为400 pps，优化指标触发力、测试距离、测试速度[16]。

2.2.1 触发力优化

测试速度为2.0 mm/s，测试距离为6 mm，优化触发力。此时各样本的咀嚼性如图2所示。当触发力为3 g的时候，样本间的咀嚼性随着样本的脆性逐渐增加也呈现逐渐增加的趋势，并且数据之间能够分辨，甚至在样本很软的情况下，还可以分辨出其脆性。而当触发力为4 g和5 g时，数据突变太大，且都有不能分辨的感官：触发力为4 g时不能分辨Ⅱ级和Ⅲ级；触发力为5 g时不能分辨Ⅲ级和Ⅳ级。所以，当触发力为3 g的时候最佳。

图2 优化触发力Fig.2 Optimization of the trigger force

2.2.2 测试距离优化

测试速度为2.0 mm/s，触发力为3 g，优化测试距离。此时各样本的咀嚼性如图3所示。当测试距离为6 mm时，各样本之间的咀嚼性随着样本的脆性逐渐增加也呈现逐渐增加的趋势，并且数据之间的差异明显，无论在很软的地方还是很脆的地方，都可以呈现出来。而当测试距离为5 mm和7 mm时有不同的情况：测试距离为5 mm时，Ⅰ级和Ⅱ级的泡渍豇豆差异不显著；测试距离为7 mm时，组间差异较大，但组内差异也增大。因此，测试距离优化为6 mm。

图3 优化测试距离 Fig.3 Optimization of the test distance

2.2.3 测试速度优化

触发力3 g，测试距离6 mm，优化测试速度。此时样本的咀嚼性如图4所示。当测试速度为1 mm/s时，数据虽然分布均匀，但是数据范围窄，不能很好地反应大量样本的脆性。而当测试速度为4 mm/s时，Ⅰ级和Ⅱ级的泡渍豇豆差异不显著。当测试速度为2 mm/s时，Ⅱ级和Ⅲ级的泡渍豇豆差异较小，且在Ⅳ级时，数据跳跃性很大。因此，本实验得出当测试速度为3 mm/s时最佳。

图4 优化测试速度Fig.4 Optimization of the test speed

2.2.4 测试部位优化与方法验证

根据优化后的方法，将测试参数调整为测前速度：1.0 mm/s，测试速度3.0 mm/s，测后速度10.0 mm/s，测试距离6 mm，触发力3 g，数据采集率400 pps，测试温度常温。据以上方法，对4种等级的泡渍豇豆不同部位进行质构检测的咀嚼性如表5所示。

由表5可以看出，用穿刺模式以及优化后的测试方法可以在咀嚼性的大小上反映泡渍豇豆的脆性。在测试泡渍豇豆脆性时，由于豇豆籽的影响，有籽处检测结果的RSD值较大，而无籽处的检测结果变异较小。故选择无籽处进行豇豆脆性检测。

表5 检测部位优化(n=5)Table 5 Optimization of the test site(n=5)

同时，穿刺模式得到的“咀嚼性”的数值能反映脆性的大小，其数据范围集中在100～500 g·s之间，与感官评价一致，并可以量化的测量泡渍豇豆的脆性。

3 讨论

在已有的研究中压缩模式、穿刺模式、剪切模式都可被用于脆性检测，但不同的操作模式反映的脆性类型不一样[17]，压缩模式通过样品的形变量和压力变化来反映脆性，主要应用于壳类脆片[18-19]；穿刺模式通过计算正向压力和剪切反映脆性，主要应用于粉体、胶体、浆果[20]；剪切模式通过计算样品的形变和剪切力反映脆性，主要应用于蔬菜、肉类。鉴于豇豆脆性的特点，实验同时对这3种操作模式进行了研究，以求筛选出最佳的检测模式。通过实验发现由剪切模式得出的硬度和由穿刺模式得出的咀嚼性与脆性关系最密切，脆性越大，硬度、咀嚼性的值越大。但通过比较硬度和咀嚼性的组间相对相差发现，咀嚼性的组间相对相差更大，这意味着咀嚼性对于脆性检测具有更好的灵敏度，可辨识出更加细微的脆性差异；同时咀嚼性的组内变异较小，具有更好的稳定性。

感官评价得出4个等级的泡渍豇豆，优化的穿刺模式检测方法可将这4个脆性等级通过咀嚼性显著的区分，因此可以通过穿刺模式测定咀嚼性来定量的表征泡渍豇豆的脆性。由于感官评价存在一定的主观性，不能很好地区分脆性相近的样品，本研究建立的质构检测方法却能很好的解决这一问题。通过本方法客观且定量地反映泡渍豇豆的脆性，可以为泡渍豇豆的原料品种筛选和泡渍加工中菌种选育、工艺优化研究提供客观准确的质构学检测数据。

4 结论

TA.XT Plus型质构仪的穿刺模式进行泡渍豇豆的脆性检测时，仪器参数为：P/2N-2 mm不锈钢针形探头、测前速度1.0 mm/s、测试速度3.0 mm/s、测后速度10.0 mm/s、测试距离6 mm、触发力3 g、数据采集率400 pps、测试温度为常温、测试部位为豇豆无籽处，以“咀嚼性”为检测指标可以客观地反映泡渍豇豆的脆性。验证试验表明，本方法客观性强，灵敏度高，稳定性好，可以满足泡渍豇豆脆性定量检测的需要。

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Determinationofbrittlenessofpickledcowpeabytextureanalyzer

YANG Li1,CHEN Ling2*,ZHAO Su-juan1,ZHANG Chi-song2， CHEN Xiang-gui1，YANG Xiao1*

1 (School of Food and Biological Engineering,Xihua University,Chengdu 610039,China) 2(Chendu Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Chengdu 611130,China)

To establishment a method for detecting the brittleness of Sichuan traditional pickled cowpea.Method The brittleness detection was carried out with the puncture mode of the TA.XT Plus texture analyzer,and the test conditions were set up as follows:P/2N-2 mm stainless steel needle as the test probe,pre-test speed 1.0 mm/s,test speed 3.0 mm/s,post-test speed 10.0 mm/s,test distance 6 mm,trigger force 3 g,data acquisition rate 400 points per second，room temperature,seedless part of pickled cowpea,chewiness as detection index.The validation test showed that chewiness value reflected the strength of brittleness objectively,and data range was from 100 to 500 g·s,consisting with sensory evaluation.The method has the advantages of strong objectivity,high sensitivity and good stability,and can meet the needs of quantitative detection of brittleness of pickled cowpea.

pickled cowpea； texture analyzer； puncture mode； brittleness

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014402

硕士研究生(杨潇博士,陈玲为通讯作者，E-mail：130760 14204@163.com，365683649@qq.com)。

四川省“十三五”科技支撑计划项目(2016NZ0007；2013NZ055)；四川蔬菜创新团队加工专用品种引进与选育项目

2017-03-29，改回日期：2017-05-18