基于TPA法與感官評價法研究果蔬凍干前后質地變化

中圖分類號：TS201.3 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2025）06-0012-08

DOI： 10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.06.003

Investigating Texture Changes of Fruits and Vegetables Before and After Freeze-Drying Using TPA and Sensory Evaluation Methods

WANG Yan， YANG Li*， LIU Xinqi， MA Yinan， ZHANG Huaqi， LUO Xiaokang （School of Chemical Engineering，Yunnan Vocational and Technical College of Transportation， Kunming 650500， China）

Abstract： This study investigated the texture changes offresh and freeze-dried fruitsandvegetables using TPA method and traditional sensory evaluation，and explored thefeasibilityof using TPAasan instrumental alternative to sensory evaluation.The study includedseven fruits（pineapple，dragon fruit，kiwifruit，lemon， apple，honey peach，and banana） and three vegetables（carrot，cucumber，and okra）.The results indicated that the hardness of most freeze -dried fruits and vegetables（such aspineapples and peaches） increased significantly，while thatof a few freeze-dried vegetables（such as carrots and okra） decreased.The changing trends of cohesiveness，elasticity，and chewiness vary，showed diferences.In the fresh state，there wasa significant correlation between the elasticity and chewiness of apples，pineapples，peaches，and bananas. However，this correlationweakened after freeze-drying.For kiwifruitsand okra，there was still a significant positive correlationbetween elasticityand chewiness after freeze $$ drying，which maightbe related to waterloss during the freeze -drying process. The TPA measurement results were highly consistent with the sensory evaluation.Parameters such as hardness，elasticity，and chewiness could effctively quantify the texture changes of freeze-dried fruits and vegetables.

Keywords： Fruits and vegetables; traditional sensory evaluation; TPA; freeze-drying

冷凍干燥技術（簡稱\"凍干\"是一種通過低溫升華去除水分的干燥方法，能較好地保留果蔬的風味和營養成分，逐漸成為一種廣泛應用的干燥手段-2。凍干過程中果蔬的質地變化是評價其品質的關鍵指標之一。凍干過程中，水分去除會對果蔬的細胞結構產生影響，導致細胞間隙增大，質地變脆或變硬。

為確保凍干后果蔬的口感和營養成分，采用科學的質地分析方法至關重要3-8。感官評價法通過人的感官體驗評價食品的口感與質地，操作相對直觀，但結果常受個體差異和主觀因素的影響，難以標準化和量化。近年來，質構儀作為精準檢測工具，多用于食品質地測定，尤其果蔬產品加工領域。其通過機械傳感器精確測量物理特性，提供更客觀與定量的數據。TPA法作為一種常見的質構儀測試方法，能夠模擬人類咀嚼動作，通過測定硬度、彈性、黏性等指標，為果蔬的質地分析提供科學依據。研究表明，質構儀TPA法與感官評價法在果蔬硬度與口感測量上具有較好的相關性。但也有研究指出，質構儀測量結果可能無法完全反映人類感官體驗，因為它側重物理力學特性，感官評價法依賴于人的感知。本研究旨在通過質構儀TPA法測定凍干前后果蔬的質地參數，并與傳統的感官評價法進行對比，分析數據相關性，以期為果蔬凍干過程中的果實質地變化檢測提供理論依據。

1材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗中的果蔬均購于昆明市某超市，水果有蘋果、菠蘿、弼猴桃、水蜜桃、香蕉、火龍果、檸檬共7種，蔬菜有胡蘿卜、黃瓜、秋葵3種。挑選色澤鮮艷、表皮光滑、無軟爛斑點、軟硬適中、無病蟲害與機械損傷、成熟度適中的果蔬。檸檬酸，分析純，河北創之源生物科技有限公司。

BCM-1600A型無菌工作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；LQJ-100F型真空凍干機，松源華興科技發展有限公司；BROOKFIELDCT3質構儀，美國Brookfield公司；FK-7912真空保鮮機，溫州市敏煌貿易有限公司。

1.2試驗方法

1.2.1新鮮樣品的預處理

對樣品進行洗凈、去皮、切片和裝盤處理。對不需要去皮的果蔬（如檸檬、黃瓜、葫蘆卜、秋葵、蘋果等）使用1% 檸檬酸溶液浸泡 5～10min 后，用清水沖洗干凈；對需要去皮的水果（如弼猴桃、水蜜桃等），清洗后去皮。根據GB/T21389—2008標準，使用游標卡尺測定果肉厚度，切片厚度控制在 3～5mm ，并在 3min 內完成，避免樣品氧化，最后裝盤備用。

1.2.2凍干樣品的制備

（1）凍干樣品的預處理

預處理方法同1.2.1新鮮樣品的預處理步驟，且每片果蔬之間保持 1～2cm 的間隙，保證凍干過程中每片果蔬都有充分的空氣流通。

（2）凍干樣品的制備工藝

凍干樣品的制備工藝包括預凍、升華干燥、解析干燥。為了匹配不同果蔬的成分特性、水分存在形式及結構特點，在保證凍干效率的同時，最大程度地保留果蔬營養、風味和形態，具體實驗參數如表1所示。

1.2.3 不同果蔬的果實質地評價

采用TPA法和感官評價法對10種果蔬凍干前后的質地進行評價，并比較兩種方法的結果。感官評分標準見表2。

（1）感官評價法

感官品質評價采用排列檢查法，由10名同學組成感官評價小組，對不同品種的果蔬進行評價，評價者根據個人對果實質地的感受填寫排序檢驗表，每種樣品取3塊，重復3次，滿分20分。

（2）TPA 法

每種樣品平行測量5次。測試模式為穿刺測試，1mm 不銹鋼圓柱形探頭，測試前速度 1.0mm/s ，測試速度 0.5mm/s ，測試后速度 1.0mm/s ，觸發力 4.5g ，穿刺距離 3～10mm ，返回速度 10.0mm/s ，數據采集率 ?500 點/s。

1.3 數據分析

利用Excel2007軟件進行數據處理和制表，利用SPSS11.0軟件進行數據統計分析。

2結果與分析

2.1 感官評價

由表3可知，所有果蔬凍干后硬度均顯著增加。這是由于凍干過程中水分大量流失，果蔬組織結構發生變化，從而變得更加緊實。凍干前具有一定彈性的果蔬，如蘋果、獼猴桃、水蜜桃、火龍果等，凍干后幾乎失去彈性，質地變得酥脆。菠蘿、檸檬、胡蘿卜、黃瓜、秋葵等果蔬本身彈性較小，凍干后幾乎完全失去彈性，質地變得硬脆。水分的去除導致果蔬細胞失去支撐，彈性物質的結構發生變化，導致彈性喪失，果蔬凍干后的脆性顯著提高。凍干前脆性較低、不易折斷或破碎的果蔬，如蘋果、菠蘿、弼猴桃、水蜜桃、香蕉、火龍果、檸檬、胡蘿卜、秋葵，凍干后變得易于折斷或破碎；原本脆性較高的黃瓜，凍干后脆性進一步增強。水分減少使果蔬的結構變得脆弱，外力作用下更易斷裂。凍干前具有一定黏性的果蔬，如水蜜桃、香蕉、秋葵，凍干后黏性極低，幾乎無黏性；其他原本黏性較低的果蔬，如蘋果、菠蘿、弼猴桃、火龍果、檸檬、胡蘿卜、黃瓜，凍干后同樣失去黏性，水分和黏性物質的減少是黏性消失的主要原因。

2.2凍干前后TPA參數測試及分析

對凍干前后TPA參數進行分析（見表4），發現不同果蔬在凍干前后各項檢測指標存在明顯差異，這些差異與果蔬的初始質地[1I-I3]、水分含量[14]、細胞結構[15-17]等因素密切相關。

2.2.1 硬度

蘋果、菠蘿、弼猴桃、水蜜桃、香蕉、火龍果、檸檬、黃瓜，這些果蔬在凍干后硬度相較于凍干前有明顯的增加。如菠蘿從 830.10g 增至 2366.90g ，香蕉從 50.5g 增至 708.0g? 。硬度增加的原因可能是凍干過程是在低溫環境下將果蔬中的水分直接從固態升華為氣態，水分的大量減少使果蔬細胞失去支撐，細胞結構發生塌陷和收縮，從而導致硬度增加。隨著水分的去除，果蔬中的糖類、蛋白質、纖維素等物質濃度相對提高，這些物質相互作用形成更緊密的結構，增強了果蔬的硬度。

胡蘿卜、秋葵凍干后硬度降低，胡蘿卜從1055.80 g降至 505.90g ，秋葵從 671.60g 降至 492.80g 。硬度降低的原因可能如下：一是細胞結構變化。水分脫出致細胞塌陷，冰晶損傷細胞膜，細胞支撐與連接變弱；二是成分改變，凍干過程使果膠降解、蛋白質變性，細胞間黏結力與內部結構穩定性受損；三是內部形成空隙和多孔結構。物質間支撐和摩擦阻力減小，受力時易變形，難以維持原有硬度。

2.2.2 內聚性

菠蘿、蘋果、秋葵、水蜜桃、香蕉凍干后內聚性提升，如菠蘿凍干后內聚性從0.01升至0.14。可能原因如下：一是水分脫出，細胞內物質濃度增加，分子間距離拉近，相互作用力增強；二是凍干過程中部分物質發生變性、交聯，如蛋白質變性后相互纏繞，多糖等發生交聯，形成更緊密結構；三是冰晶升華后留下的空間，使原本分散的成分重新排列聚集，增強了整體內聚性，從而使這些果蔬凍干后內聚性提升。

胡蘿卜、火龍果、弼猴桃、檸檬、黃瓜凍干后內聚性降低或無明顯變化，如胡蘿卜凍干后內聚性從0.02降至0.01。可能原因如下：一是細胞結構被破壞，凍干時水分凍結成冰晶，冰晶生長撐破或損傷細胞，細胞完整性受損，內聚性降低；二是成分變化，凍干過程中果膠等維持結構的成分降解，蛋白質等成分變性，細胞間黏連和內部支撐減弱；三是多孔結構影響，水分升華形成多孔結構，內部空隙大，物質間聯系松散，內聚性變差或無明顯提升。

2.2.3彈性

菠蘿、蘋果、水蜜桃、黃瓜凍干后彈性升高，如秋葵凍干后彈性從0.16升至 0.26 。可能原因如下：一是水分脫出，細胞內高分子物質（如果膠、蛋白質）濃度增加，分子間作用力增強，形成更緊密的網狀結構，提升彈性；二是冰晶升華產生的多孔結構賦予一定緩沖空間，受力時可通過孔隙變形儲能，卸載后恢復形狀；三是多糖在低溫真空環境下發生輕度交聯，增強結構韌性，從而使彈性升高。

胡蘿卜、火龍果、秋葵、香蕉、弼猴桃凍干后彈性降低，可能原因如下：一是凍干過程中果蔬內部水分凍結成冰晶，冰晶升華后留下孔隙，使細胞結構變得疏松多孔。二是低溫預凍使細胞內外同時形成冰晶，細胞壁結構被破壞，導致彈性降低。三是部分營養成分在凍干過程中流失，影響了果蔬的彈性。

2.2.4 咀嚼性

菠蘿、火龍果、蘋果、水蜜桃、香蕉、檸檬、黃瓜凍干后咀嚼性顯著升高，如菠蘿凍干后咀嚼性從 0.50g 升至132.25g 。可能原因如下：一是咀嚼性與硬度、內聚性、彈性等綜合相關，凍干后硬度增加，且結構更緊實，咀嚼時需消耗更多能量；二是初始水分高、纖維豐富的果蔬，凍干后水分流失使硬度和結構緊實度提升，咀嚼性隨之大幅增加。

胡蘿卜、秋葵凍干后咀嚼性降低，如胡蘿卜凍干后咀嚼性從 2.98g 降至 0.14g 。可能原因如下：一是凍干過程破壞了胡蘿卜和秋葵的細胞結構，使其在咀嚼時更易破碎，不消耗大量能量；二是凍干后果蔬脆性增加而非韌性增加，咀嚼時易斷裂成小塊，也會導致咀嚼性降低。

2.3凍干前后TPA質地參數的變化相關性分析

質地特性是一個涉及多參數、多指標的復雜品質屬性。TPA能夠提供更加量化、客觀、精確和標準化的質構數據，這對于食品研發、質量控制和性能分析更為有效，因此針對TPA結果進行分析。本研究對10種不同果蔬在凍干前后的硬度、內聚性、彈性和咀嚼性進行相關性分析見表5。由表5可知，新鮮蘋果、新鮮菠蘿、新鮮水蜜桃和新鮮香蕉的彈性和咀嚼性呈顯著正相關，表明這些新鮮水果的彈性越大，咀嚼性也越強。然而，經過凍干處理后，這種相關性明顯減弱。進一步觀察凍干果蔬數據發現，凍干弼猴桃和凍干秋葵的彈性和咀嚼性仍呈顯著正相關，而凍干黃瓜的硬度與咀嚼性也表現出顯著正相關，這可能與冷凍干燥過程中水分流失有關。總體而言，大多數果蔬在新鮮狀態下表現出顯著的相關性，但在凍干后相關性減弱。因此，TPA法中的硬度、彈性和咀嚼性均可作為分析果蔬凍干前后質地變化的有效依據。通過對比表3和表5可知，凍干過程普遍增加了果蔬的硬度，降低了彈性、脆性和黏性。TPA參數（硬度、彈性、內聚性、咀嚼性）與感官評價（硬度、彈性、脆性和黏性）之間存在顯著的相關性。雖然感官評價存在主觀因素，但TPA法的定量測試為質地特性提供了客觀依據，兩者結合能夠為果蔬的質量控制和評定提供更為全面的信息[8-20]。

3結論

本研究采用TPA測試法和感官評價法，深入分析凍干前后果蔬的質地變化，結果表明，TPA測試法能有效地定量評估凍干果蔬的質地變化，且與感官評價法的結果高度一致。這一發現驗證了質構儀在果蔬凍干質地評估中的可行性，為儀器替代傳統感官評價提供了理論依據。通過分析凍干前后TPA質地參數的變化發現，大多數果蔬在新鮮狀態下質地特征的相關性顯著，而凍干后的果蔬相關性較弱。這表明凍干過程對果蔬質地的影響較為復雜，且凍干后果蔬的質地特性可能發生顯著變化。硬度、彈性和咀嚼性是影響果蔬質地感知的重要參數，且在TPA測試法中具有較好的可重復性和客觀性，這些參數可作為分析果蔬凍干前后質地變化的可靠依據。本研究不僅為果蔬凍干質地變化的定量分析提供了新視角，也為質構儀在食品質量檢測中的應用提供了有力支撐。然而，本研究存在一定局限性。首先，僅選擇了部分典型果蔬作為研究對象，未來可擴展至更多種類果蔬，并深入探討凍干過程中的質地變化機制；其次，感官評價法的主觀性仍對研究結果產生影響，未來研究可進一步探討如何優化實驗設計以降低個體差異的影響。

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