質(zhì)構(gòu)儀及其在食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用綜述_林芳棟

1、生命科學(xué)儀器2009第7卷/5月刊技術(shù)與應(yīng)用1概述物性測(cè)試儀又叫質(zhì)構(gòu)儀,是用于客觀評(píng)價(jià)食品品質(zhì) 的主要儀器, 能夠根據(jù)樣品的物性特點(diǎn)做出數(shù)據(jù)化的 準(zhǔn)確表述, 由于其在食品行業(yè)的應(yīng)用逐漸廣泛, 測(cè)定 的物理性狀能較好的反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣, 已經(jīng)得到 了研究者們充分的肯定。 質(zhì)構(gòu)儀可以使用統(tǒng)一的測(cè)試 方法, 是精確的感官量化測(cè)量?jī)x器, 通過(guò)探頭以穩(wěn)定 速度進(jìn)行下壓、穿透樣品時(shí)受到的阻力來(lái)表示 1。質(zhì) 構(gòu)儀具有專門的分析軟件包, 它可以對(duì)儀器進(jìn)行控制, 選擇各種檢測(cè)分析模式, 并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)繪制檢測(cè)過(guò) 程曲線。 還擁有內(nèi)部計(jì)算功能, 可對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析計(jì)算, 并可將多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析, 獲

2、得有 效的物性分析結(jié)果 2。2質(zhì)構(gòu)儀的構(gòu)造及工作原理質(zhì)構(gòu)儀主要包括主機(jī)、專用軟件、備用探頭以 及附件。 其基本結(jié)構(gòu)一般是由一個(gè)能對(duì)樣品產(chǎn)生變形 作用的機(jī)械裝置, 一個(gè)用于盛裝樣品的容器和一個(gè)對(duì) 力、時(shí)間和變形率進(jìn)行記錄的記錄系統(tǒng)組成 2。質(zhì)構(gòu) 儀的主機(jī)與微機(jī)相連, 主機(jī)上的機(jī)械臂可以隨著凹槽 上下移動(dòng), 探頭與機(jī)械臂遠(yuǎn)端相接, 與探頭相對(duì)應(yīng)的 是主機(jī)的底座, 探頭和底座有10幾種不同的形狀和大 小 , 分 別 適 用 于 各 種 標(biāo) 本 3。 測(cè) 試 圍 繞 著 距 離 (distance 、時(shí)間(time 、 作用力(force 三者進(jìn)行測(cè) 試和結(jié)果分析, 也就是說(shuō), 質(zhì)構(gòu)儀所反映的主要是與

3、 力學(xué)特性有關(guān)的食品質(zhì)地特性,其結(jié)果具有較高的靈敏 性與客觀性, 并可通過(guò)配備的專用軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)量化處理,以量化的指標(biāo)來(lái)客觀全面地評(píng)價(jià)食 品, 從而避免了人為因素對(duì)食品品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀 影響 2。質(zhì)構(gòu)儀有許多配套探頭,如破裂測(cè)試探頭 HDP/ TPB、粘著性探頭 A/DS、輕型刀片 A/LKB、堅(jiān)實(shí)度 粘性測(cè)試探頭 HDP/PFS、抗拉測(cè)試探頭 A/SPR、柱 型探頭 P/35等。在用質(zhì)構(gòu)儀評(píng)價(jià)食品品質(zhì)時(shí),首先 要根據(jù)測(cè)試樣品選擇探頭的形狀、規(guī)格,然后再根 據(jù)探頭來(lái)選擇操作模式如壓縮模式或拉伸模式。 通過(guò) 不同種類的壓縮、切割、擠壓和拉伸模具進(jìn)行測(cè) 試, 得出能夠表示一些質(zhì)構(gòu)特性及

4、相關(guān)關(guān)系的一個(gè)曲 線圖 4。質(zhì)構(gòu)儀是模擬人的觸覺(jué),分析檢測(cè)觸覺(jué)中的物 理特征的儀器, 在其主機(jī)的機(jī)械臂和探頭連接處有一 個(gè)力學(xué)感應(yīng)器, 能感應(yīng)標(biāo)本對(duì)探頭的反作用力, 并將 這種力學(xué)信號(hào)傳遞給微機(jī), 在應(yīng)用軟件的處理下, 將 力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字和圖形顯示于顯示器上, 直接快 速地記錄標(biāo)本的受力情況 3。在計(jì)算機(jī)程序的控制 下, 可安裝不同傳感器的橫臂并在設(shè)定的速度下上下 移動(dòng),當(dāng)傳感器與被測(cè)物體接觸達(dá)到設(shè)定觸發(fā)力 (triggerforce 或觸發(fā)深度時(shí), 計(jì)算機(jī)以設(shè)定的紀(jì)錄速 度(單位時(shí)間采集的數(shù)據(jù)信息量開(kāi)始記錄,并在計(jì) 算機(jī)顯示器上同時(shí)繪出傳感器受力與其移動(dòng)時(shí)間或距 離的曲線。由于傳感器是在

5、設(shè)定的速度下勻速移動(dòng), 因此, 橫坐標(biāo)時(shí)間和距離可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換, 并可以進(jìn)一 步計(jì)算出被測(cè)物體的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系。 由于質(zhì)構(gòu)儀可 以裝配多種傳感器, 因此, 質(zhì)構(gòu)儀可以檢測(cè)食品多個(gè) 機(jī)械性能參數(shù)和感官評(píng)價(jià)參數(shù),包括拉伸、壓縮、剪質(zhì)構(gòu)儀及其在食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用綜述林芳棟,蔣珍菊 *,廖珊,游 娟,李朝學(xué)(西華大學(xué)生物工程學(xué)院,四川成都610039摘要 本文介紹了質(zhì)構(gòu)儀的構(gòu)造及工作原理,并對(duì)其在面條、大米、肉品等食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行 了綜述及展望。關(guān)鍵詞 質(zhì) 構(gòu) 儀;構(gòu)造;工 作 原 理;食 品 品 質(zhì);應(yīng)用基金項(xiàng)目:四川省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助;西華杯資助項(xiàng)目作者簡(jiǎn)介:林芳棟(1984河

6、南中牟人,西華大學(xué)食品科學(xué)在讀研究生,研究方向:食品營(yíng)養(yǎng)與安全;*通 訊 聯(lián) 系 人:蔣 珍 菊 ,女 , 博 士 ,副 教 授 ,碩 士 生 導(dǎo) 師; 研 究 方 向:高 分 子 改 性 及 其 應(yīng) 用 、 食 品 營(yíng) 養(yǎng) 與 安 全;E-mail:jiangzhenju。61生命科學(xué)儀器2009第7卷/5月刊 技術(shù)與應(yīng)用切以及扭轉(zhuǎn)等作用方式 5。3質(zhì)構(gòu)儀在不同食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用3.1質(zhì)構(gòu)儀在面制品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用小麥面粉是制作各種面制品的主要成分, 面粉品 質(zhì)直接影響面制品的質(zhì)量。 面團(tuán)是面包烘烤及其他發(fā) 酵制品的基礎(chǔ)物質(zhì), 面團(tuán)的某些物理品質(zhì)雖然與面筋 蛋白質(zhì)的特性緊密相聯(lián), 但是僅憑

7、蛋白質(zhì)、 面筋含量 和沉降值來(lái)評(píng)價(jià)面粉的品質(zhì)是不夠的, 面團(tuán)的流變學(xué) 特性越來(lái)越受到人們的重視。李卓瓦等認(rèn)為, 質(zhì)構(gòu)儀拉伸試驗(yàn)參數(shù)中的拉伸距 離與面團(tuán)的流變學(xué)特性指標(biāo)有很好的相關(guān)性, 拉斷力 與拉斷應(yīng)力能較好地反映面粉吸水率的大小, 拉伸距 離對(duì)反映面粉筋力強(qiáng)弱有很好的預(yù)測(cè)性, 質(zhì)構(gòu)儀拉伸 試驗(yàn)參數(shù)中的拉斷力與拉斷應(yīng)力與面粉粘度特性指標(biāo) 有密切關(guān)系 6。張華文等認(rèn)為, 雖然質(zhì)構(gòu)儀和拉伸儀這兩種拉伸 方法所測(cè)指標(biāo)的數(shù)值大小和單位不相同, 但用其評(píng)價(jià) 面筋筋力的結(jié)果是一致的, 所以質(zhì)構(gòu)儀的測(cè)定結(jié)果可 以代替拉伸儀的測(cè)定結(jié)果用于品質(zhì)評(píng)價(jià), 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定 的拉伸面積、 拉伸阻力、 延伸度和拉伸比例可用于

8、評(píng) 價(jià)面團(tuán)的強(qiáng)度、 彈性和延伸性, 可以較全面地評(píng)價(jià)和 確定面粉的品質(zhì)和適用范圍 7。雷激等認(rèn)為, 與面條感官評(píng)價(jià)指標(biāo)呈顯著相關(guān)的 質(zhì)構(gòu)儀TPA指標(biāo)為硬度、 彈性、 膠著性和恢復(fù)性, TPA 硬度和膠著性能較好反映面條感官適口性。 TPA硬度 和膠著性能部分反映面條表觀狀態(tài)和韌性, TPA彈性 和恢復(fù)性能部分反映面條粘性和光滑性。 除粘著性外, 不同品種間煮熟面條的質(zhì)構(gòu)儀指標(biāo)差異顯著,表明 TPA 硬度、彈性、粘聚性、膠著性和咀嚼性均可反映 品種間面條的質(zhì)地結(jié)構(gòu)差異, 可作為評(píng)價(jià)面條結(jié)構(gòu)特 性的客觀量化指標(biāo)。 所以, 質(zhì)構(gòu)儀TPA指標(biāo)硬度能較 好地反映面條的軟硬度和總評(píng)分, 但尚不能完全代替

9、感官評(píng)價(jià), 建議采用儀器量化測(cè)定和感官相結(jié)合的方 法評(píng)價(jià)面條品質(zhì) 8。王靈昭等通過(guò)測(cè)定, 認(rèn)為TPA實(shí)驗(yàn)中的Hardness、 Gumminess、Chewiness 參數(shù),剪切實(shí)驗(yàn)中的最大剪切 力參數(shù), 拉伸實(shí)驗(yàn)中的拉斷力參數(shù)均和面條感官評(píng)價(jià) 筋道感、 硬度、 彈性呈高度顯著正相關(guān)(=0.01水平, 分別用這 5個(gè)參數(shù)代替感官來(lái)評(píng)價(jià)面條的筋道感、硬 度、 彈性具有較強(qiáng)的可行性。 拉伸實(shí)驗(yàn)中的拉斷力參 數(shù)和面條的滑口感呈高度顯著負(fù)相關(guān)(=0.01水平, 認(rèn)為用拉斷力參數(shù)可間接評(píng)價(jià)面條的滑口感特性 9。 師俊玲等認(rèn)為, 由質(zhì)構(gòu)儀所測(cè)得的硬度和斷裂能 量可做為主要代表性指標(biāo)分別反映面條的粘彈性和筋

10、 力特性 10。3.2質(zhì)構(gòu)儀在大米品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用戰(zhàn)旭梅等通過(guò)對(duì) 13種稻谷樣品的蒸煮品質(zhì)指 標(biāo)、 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)及其相關(guān)性的研究, 發(fā)現(xiàn)米飯的彈性與 膨脹率、 碘藍(lán)值呈顯著的正相關(guān), 黏度與吸水率呈顯 著的正相關(guān), 黏著性與米湯干物質(zhì)也有顯著的相關(guān)性, 而回復(fù)能量、 回復(fù)形變等指標(biāo)與蒸煮品質(zhì)指標(biāo)間沒(méi)有 顯著的相關(guān)性。由于大米彈性、黏著性、硬度、黏度 與大米的蒸煮指標(biāo)之間存在顯著的相關(guān)性, 因此可以 用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定的彈性、黏著性、硬度、黏度來(lái)代替蒸 煮指標(biāo)中的碘鹽值、膨脹率、米湯干物質(zhì)、吸水率來(lái) 評(píng)價(jià)大米的食用品質(zhì) 11。3.3質(zhì)構(gòu)儀在肉制品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用丁武等通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析認(rèn)為,肉制品的嫩 度

11、可使用質(zhì)構(gòu)儀的穿透法測(cè)得的曲線中的第一個(gè)極值 點(diǎn)來(lái)較好的量化反映。 使用穿透法第一極值點(diǎn)來(lái)測(cè)量 肉制品的嫩度既準(zhǔn)確又便捷, 并提出標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試條 件:探頭測(cè)量模式為阻力測(cè)試(MeasureForcein C o m p r e s s i o n ;探頭運(yùn)行方式為循環(huán)方式(T o t a l Cycle;探頭下行速度和返回速度為 6.0mm/s,下行 距離為 20mm,每次數(shù)據(jù)采集量為 200,樣品厚度為 20mm 12。蔣予箭等通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析可知,肉的彈性 可使質(zhì)構(gòu)儀的一次壓縮法測(cè)最大力、 或一次壓縮法測(cè) 外力作功值的方法進(jìn)行測(cè)定, 兩種方法的彈性測(cè)量值 與感官對(duì)照值都有很好的相關(guān)性。

12、推薦使用一次壓縮 測(cè)量最大力的方法來(lái)測(cè)量肉的彈性, 既準(zhǔn)確又便捷,并 提出標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試條件 :探頭使用p/0.5s, 測(cè)量模式采用 measureforceincompression,運(yùn)行方式 Option 為: returntostart, 測(cè)式時(shí)探頭下行速度為 2.0mm/s, 探頭 返回速度為2.0mm/s, 探頭下行距離設(shè)置為4.0mm, 每 次數(shù)據(jù)采集量為 20013。3.4質(zhì)構(gòu)儀在酸奶品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用鄭紅莉認(rèn)為通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀的A/BE反擠壓裝置測(cè)定 的一系列力的變化可以反應(yīng)出酸奶的不同特性。 正的 力值和面積越大,說(shuō)明酸奶越稠厚、內(nèi)聚力越大,對(duì) 活塞下壓時(shí)的抵抗力越大, 也說(shuō)明酸奶爽滑性

13、、 細(xì)膩 度越差;負(fù)的力值說(shuō)明酸奶對(duì)活塞的附著性, 即力的 絕對(duì)值越大, 奶粘性越大, 活塞上提時(shí)粘在其上的越62生命科學(xué)儀器2009第7卷/5月刊技術(shù)與應(yīng)用多, 一般較稠的酸奶粘性較大。 從測(cè)試結(jié)果可以看出, 口感越粘稠的, 正的峰值力越大, 樣品越易粘探頭, 這 樣能很好的把酸奶的口感品嘗結(jié)果進(jìn)行量化 14。4總結(jié)及展望傳統(tǒng)的感官鑒定方法一直是食品品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要 手段, 雖然該方法最具權(quán)威性, 但是該方法不易標(biāo)準(zhǔn) 化, 而且在評(píng)價(jià)中易受評(píng)價(jià)員的嗜好、 品味等不穩(wěn)定 因素的影響, 從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性、 可比性差, 采用質(zhì)構(gòu)儀,可以克服感官鑒定方法中存在的不足。 質(zhì)構(gòu)儀在食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的

14、應(yīng)用也越來(lái)越廣泛, 除上 述食品外,還可用于蜂蜜、果醬、米線、餃子等多種 食品品質(zhì)的評(píng)價(jià), 其測(cè)定的結(jié)果具有較高的靈敏度和 客觀性,但應(yīng)注意的是:質(zhì)構(gòu)儀畢竟只是儀器,其測(cè) 定結(jié)果與口感品嘗會(huì)有一定得差距, 所以在進(jìn)行食品 品質(zhì)測(cè)定時(shí), 應(yīng)采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定與感官評(píng)定相結(jié)合的 方法。總的來(lái)說(shuō),質(zhì)構(gòu)儀的開(kāi)發(fā)前景是很廣闊的,只 要把其運(yùn)行機(jī)理和對(duì)樣品的檢測(cè)要求充分結(jié)合, 在一 定范圍內(nèi)就會(huì)得到我們需要的結(jié)果。參考文獻(xiàn)1李春紅,張明晶,潘家榮.物性測(cè)試儀在粘稠類食品品質(zhì)評(píng) 價(jià)上的應(yīng)用研究J.現(xiàn)器,2006,(6:111113. 2梁輝,戴志遠(yuǎn).物性分析儀在食品質(zhì)構(gòu)測(cè)定方面的應(yīng)用J.食 品研究與開(kāi)發(fā),200

15、6,(4:118119.3黃紀(jì)明,白樹(shù)民,朱德兵.質(zhì)構(gòu)儀在骨生物力學(xué)檢測(cè)中的應(yīng) 用J.中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志,2003,(8:276.4楚炎沛.物性測(cè)試儀在食品品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究J.糧食 與飼料工業(yè),2003,(7:4042.5李云飛,殷涌光,金萬(wàn)鎬.食品物性學(xué)M.北京:中國(guó)輕工業(yè)出 版社,2005:103107.6李卓瓦,王春,陳潔.質(zhì)構(gòu)儀拉伸試驗(yàn)在面粉品質(zhì)評(píng)價(jià)中的 應(yīng)用J.糧食加工,2006(4:9091.7張華文,田紀(jì)春,鄧志英,等.拉伸儀和質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定面團(tuán)拉伸 特性的比較分析J.作物學(xué)報(bào),2005(11:15211523. 8雷激,張艷,王德森,等.中國(guó)干白面條品質(zhì)評(píng)價(jià)方法研究J. 中國(guó)農(nóng)業(yè)

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