質構儀在食品研究中的應用現狀

胡亞云

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌 712100）

食品的質地，如硬度、脆性、膠黏性、彈性、回復性等是評價食品品質的重要因素，其評價方法有感官評價法和儀器評價法。感官評價方法與評價員的情緒、健康狀況等有很大的關系，會造成較大的人為誤差，而儀器評價法因其具有客觀、易操作性等優點，越來越受到研究者的青睞。質構儀作為客觀評價食品品質的主要儀器，測定的物理性狀能較好的反映食品質量的優劣，在食品行業已被廣泛應用[1]。

1 質構儀在食品研究中的應用

1.1 質構儀測定結果與感官評定結果之間的相關性研究

質構儀測定結果與感官評定結果之間的相關性研究在谷物類、乳制品、肉及肉制品、海產品、果蔬、凝膠、休閑食品等各個領域均有報道，大多情況下，二者具有較高的相關性。張華文等對質構儀和拉伸儀測定面團特性進行比較得出質構儀的測定結果可以代替拉伸儀的測定結果用于品質評價，質構儀測定的拉伸面積、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例可用于評價面團的強度、彈性和延伸性，可以較全面地評價和確定面粉的品質和適用范圍[2]。雷激認為，質構儀TPA 指標硬度能較好地反映面條的軟硬度和總評分，但尚不能完全代替感官評價，建議采用儀器量化測定和感官相結合的方法評價面條品質[3]。孫輝等對面包心堅實度進行測定，表明堅實度測試不僅可以評價不同品種小麥的面包烘焙性能，還可以用來研究不同添加劑成分或其它處理對延長面包貨架期的作用[4]。戰旭梅等使用質構儀通過對13 種稻谷樣品的蒸煮品質指標、質構品質及其相關性的研究得出，可以用彈性、黏著性、硬度、黏度來代替蒸煮指標中的碘鹽值、膨脹率、米湯干物質、吸水率來評價大米的食用品質[5]。扶慶權通過對不同原料肉配比生產的西式火腿進行感官評定和質構儀分析，發現感官評定結果和質構儀測定結果具有一致性，生產企業可以對質構儀測定的結果作為對產品質量好壞的依據[6]。Alasalvar C 使用P/20 柱型探頭進行質構測定。同樣厚度的魚片，從頭到尾的硬度逐漸降低。在儲存過程中，隨著時間的延長，相同部位的魚片的硬度逐漸降低。使用物性分析儀測定與感官和化學的結果有良好的一致性[7]。Morkoren T 和Einen O 使用物性分析儀對熏魚和熏魚用魚的魚片進行了分析，并與感官評的結果做了比較。發現對熏魚感官硬度評定的結果與用儀器測定的熏魚用魚的數據有高度的相關性[8]。

1.2 質構儀應用于食品的質構分析

許多學者用質構儀分析食品在貯藏、保鮮、貨架期等過程中的質構變化特性，從而得出影響食品質變的質構特征。潘秀娟等應用TPA，對紅富士與嘎拉蘋果采后質地進行分析。確定出脆度、黏著性、凝聚性、回復性、咀嚼性5 項參數可用于比較紅富士與嘎拉蘋果采后質地的差別，實驗結果反映了嘎拉較紅富士蘋果更易出現綿軟的質地特性[9]。

徐惠萍等利用對粽子貨架期質地變化進行分析，結果表明，隨著貨架期的延長，水分含量的減少，粽子的硬度，咀嚼性增大。同時發現膠著性和咀嚼性是粽子質構變化最大的影響因素[10]。明建等選用研究超聲作用下兩角菱角淀粉糊凝膠質構特性的變化，結果表明：在不同超聲波作用條件下，不同濃度的兩角菱角淀粉糊所形成的凝膠質構特性顯著改變，延長超聲波作用時間和增加超聲強度，會降低凝膠的硬度、咀嚼性、膠著性、彈性、黏聚性以及回復性，并且隨著兩角菱角淀粉糊濃度的增大，其所形成凝膠的質構特性下降趨勢減緩[11]。張昆明等在葡萄貯藏期間果肉參數質地變化規律的TPA 表征中，得出TPA 測試反映了3 種保鮮膜內的葡萄果肉各項質地參數變化規律總體均呈現下降趨勢[12]。伍玉潔等用TPA 測試模式，研究水分活度對干制蝦仁產品的貨架壽命和質構的影響結果表明，當Aw 控制在0.86～0.9[水分含量約25%（質量分數）]時，常溫保藏的蝦仁干制產品在口感及微生物指標等方面可取得平衡[13]。

1.3 質構儀測試方法的建立及質構測試參數的優化

由于目前對于質構的評價沒有統一標準，而質構儀用于食品品質的評價越來越普及化，因此為了得到更具可信度的結果，許多研究者們致力于對質構的測試方法和測試參數的優化研究。

黃悅雄等采用拉伸測試模式以探頭提拉淀粉糊，測定糊絲的拉伸特性曲線，得出拉力與時間距離的關系圖，分析糊絲的形成和斷裂過程，可以從拉伸特性曲線的變化判斷計算糊絲的長度[14]。馬慶華等采用質構儀質地整果穿刺法進行試驗、通過對不同來源的冬棗進行質地檢測、Macro 程序編輯和測得數據的方差分析，建立一套適合鮮食棗果實的質地檢測方法[15]。解偉妮等在食品脆度的客觀表征及其通用測量公式的研究一文中，把質構測試所得的力、斜率、面積、面積/距離等參數與感官平均脆度值進行相關性分析，結果表明：斜率與感官脆度值具有最高的相關性，據此建立脆度指標的表征模型[16]。楊瑞征等使用探頭P/36R，TPA 測試模式對饅頭和面包的質構特性測定方法做了一系列研究，得到了比較可靠地樣品制備方法和質構測試的最佳條件，即饅頭最佳測試參數：壓縮程度50%、壓縮速度60 mm/min、饅頭放置時間30 min、饅頭樣品制作與測試溫度20 ℃；面包質構（硬度）測試參數以設置壓縮程度50 %、壓縮速度100 mm/min，取25%壓縮程度的硬度測定值為合適[17-19]。王虹等分別選用直徑為0.5 cm 和3 cm 探頭的，采用穿刺法，在不同果實、不同測試距離下測試番茄硬度，結果表明：隨著探頭測試距離的增加，反彈力增大；番茄橫向的果實硬度低于縱向[20]。李春紅等討論了不同探頭和運行參數對開口酥、牛排圈、蝦條、玉米花等休閑食品酥脆性的影響規律，結果表明，探頭和測試參數對于酥脆性有顯著影響[21]。

1.4 質構儀應用于果蔬貯藏、產品研發等過程中的工藝優化

利用質構儀檢測產品品質、優化產品研發工藝，是質構儀在食品品質測定方面的發展趨勢。

丁長河等用質構方法對傳統的酵頭饅頭進行測試，與工業化生產的饅頭相比較，發現傳統工藝制作的產品咀嚼性和凝聚性比較高，但是彈性上無太大差別[22]。王宇偉等對小麥粉擠壓膨化食品進行質構分析。通過統計計算發現，單片、兩片紋路90°交錯、兩片紋路縱向重疊3 種擠壓膨化的方法中，單片測試結果相對較好[23]。許永亮等使用質構儀測定了4 種工藝制作的米飯應力松弛曲線，研究米飯的應力松弛參數與化學成分的關系，為米飯蒸煮工藝的優化和新型炊具的開發提供基礎數據[24]。于世峰等在貯藏溫度和時間對五常大米米飯品質的影響一文中，對米飯的硬度和黏性進行測試，結合其它研究參數得出，米飯較適宜的貯藏溫度不宜高于-18 ℃，在0 ℃～4 ℃范圍內米飯宜老化[25]。在干酪生產中，凝乳是非常關鍵的步驟，直接影響干酪品質。而生牛乳的蛋白、脂肪含量，乳的pH，凝乳溫度，凝乳酶添加量，鈣的添加等許多因素影響干酪凝乳。從而對這些影響因素進行有效控制就非常重要。鄭小平等通過物性分析儀對凝乳的質構進行了研究，從而分析了不同影響因素對凝乳形成的影響程度，為凝乳工藝的確立提供了量化客觀依據[26]。林靜韻等同樣用TPA 模式，考察在超聲場中，不同超聲場條件、不同馬鈴薯淀粉糊濃度下，馬鈴薯淀粉凝膠強度的變化規律。實驗證明：不同超聲場作用條件對馬鈴薯淀粉糊的質構特性有明顯影響[27]。

1.5 質構儀應用于食品物性特征與生理生化機理方面的研究

果實、鮮肉等食品的質地變化與其生理指標之間有很大的關聯性。Rolle L 等在果皮硬度對釀酒葡萄脫水動力學的影響一文中，用穿刺法測試釀酒葡萄果皮硬度，用果皮破碎力度表示果皮硬度，通過研究得出對于特別成熟的葡萄，果皮破碎力度影響其干燥速率，對同一品種而言，最成熟的葡萄干燥速率下降，果皮硬度增加[28]。Segade SR 等選用TPA 測試法對不同區域的釀酒葡萄進行測試，得出可以用質構分析作為一個區別釀酒葡萄不同生長區域及其花青素可萃取行指數的指標[29]。Rolle L 等在葡萄種植密度和收獲時間對其成熟過程中酚類物質組成、酚類物質萃取性指數和質構特征影響一文中得出，堅硬的葡萄其酚類物質積累越多，表皮越厚的葡萄更利用酚類物質的提取。葡萄表皮硬度越大，提取的花青素越多[30]。

郝洪濤等探討TPA 測試肉制品品質質構特性的指標、意義和形成機理，并對肉制品的質構特性及其影響因素進行綜述。針對我國肉制品質構研究存在的問題，提出質構參數標準化研究的必要性，建議用肉制品質構指標取代感官評價方法指導肉制品研發工作[31]。MaHanjun 和LedwardDA 通過物性測定儀對高壓、高溫作用的牛肉結構進行了TPA 測試。表明在20 ℃～60 ℃范圍內隨著溫度和壓力的增加，牛肉的硬度、咀嚼性、彈性、黏性都有增加，與牛肉的肌原纖維的變化有關[32]。Sazili AQ 等通過咀嚼實驗測試了羊肉不同部位的骨胳肌，把肌漿球蛋白和肌肉的韌性聯系起來[33]。

2 問題與展望

綜上所述，在食品研究中，質構儀作為食品質構儀器測試的主要儀器應用非常廣泛。近年來，在國內具有了一定的應用基礎，但同時也存在著許多不足，仍需加強和完善。

1）質構儀測定結果和感官評定結果之間存在較高的相關性，但是，對于質構儀所測的結果，目前還無統一標準，因此，在測試方法的建立和質構參數的優化研究方面仍需加強。一直以來，食品的感官指標存在難以量化的問題，而且缺乏感官評定基本理論，如果能夠建立科學的感官評定方法和理論，獲得一套準確表達食品感官指標的量值，應用于食品工業實際生產中，能夠實現客觀方法代替主觀方法的變革，提高經濟效率，促進食品工業科學水平的發展。

2）自20 世紀90 年代以來，我國從國外引進了大量高精密度食品質構測試儀，但對儀器的研究與應用開發工作方面還不夠深入。質構測定結果目前主要停留在反映在質構儀的實際效用和評價某一種食品的質構特性上，而在新產品開發、產品質量控制方面應用不夠深入，一些研究者只是在做嘗試性的研究。這主要是由于在食品行業及相應的標準法規中缺少產品質構指標，產品的感官指標與質構指標參數還缺乏對應標準數據，不同產品的質構標準還有待建立，因此開發出一系列適于不同食品的綜合評價的測試參數和評價指標是擺在我們面前急于解決的問題。

3）食品質地的變化與食品生理生化指標之間有很大的關聯性。在國內，質構儀用于食品生理生化機理方面的研究微乎其微，國外報道也不是很多，如果能將物性特征和食品的成熟過程、衰老、腐爛變質過程等機理結合起來，將是質構儀在食品研究方面的一大突破。

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