面粉和肉制品中硬度，延展性检测方案(质构仪)

实验科学与技术第5卷 第2期 维普资讯 http：//www.cqvip.com实验科学与技术2007年4月 TPA 质构分析模式在食品研究中的应用 孙彩玲*** ，田纪春，张永祥 (山东农业大学农学院 山东泰安 271018) 摘要：阐述了质构仪 TPA(Texture Profile Analysis)测试模式的定义和原理，介绍了 TPA 模式在面条、面包等面制品，肉制品，凝胶，奶制品和水果等不同样品测试时探头的使用，参数的设定以及其他测试条件的设置，给科研工作者提供一定的参考依据。 关键词： TPA模式；探头；测试条件 中图分类号： TS207.3 文献标识码： B 文章编号：1672-4550(2007)02-0001-04 Application of TPA Test Mode in the Study of Food SUN Cai-ling， TIAN Ji-chun； ZHANG Yong-xiang (Agronomy College， Shandong Agricultural UniversityyTaian Shangdong 271018， China) Abstract： This paper expounds the definition and theory of TPA test mode and introduces the usage of the probe， thesetting of the parameters and the test condition in TPA test， which are conducted on noodle， bread， meat， gel， milk， fruitetc. This will provide some guidance for the researchers. Key words： TPA； prode； test condition 引 言 质构仪(Texture Analyser)又叫物性测试仪， 可对样品的物性概念作出数据化的表述，仪器设计有多种探头可供选择，在国内外很多研究机构的重要研究仪器和研究手段，是业内公认的物性(质构)标准检测仪器，尤其近年来随着食品加工行业的不断发展，质构仪这种客观性强，操作性强的仪器越来越受到研究人员的青睐，已开发出可用于粮油食品、面制品、米制品、谷物、糖果、肉制品、凝胶、休闲食品、宠物食品、果蔬等产品的测试研究的多种探头和拉伸、黏度、压缩、剪切、穿刺、断裂弯曲、挤出等多种测试模式，拥有 AACC，AOAC， AIB，， ASTM，FINAT，， PSTC， AFERA，AEN/ISO， GMIA 等多家机构认证的食品，尤其在食品分析上可分析食品的嫩度、硬度、脆性、黏性、弹性、咀嚼性、拉伸强度、抗压强度、穿透强度、内聚性、黏附性、松弛性、果蔬新鲜度、食物加工法、恢复度、破坏强度、张力、断裂强度、破 裂点、剥离强度、铺展性等等，也可用于检测包装材料的硬度、弯曲强度、弹性、抗拉伸强度、穿透强度等多种参数。而在质构仪的多种测试模式中，TPA(Texture Profile Analysis)无疑是应用最广泛的一种测试模式，研究者可根据测试样品的不同，准备合适的样品，设计最佳测试条件，得到研究所需的结果，近年来，在各领域应用非常广泛。本文根据研究实践和结合别人的研究资料，将质构仪的TPA 实验方法加以总结，仅供科研工作者参考。本文中的探头和测试条件均以英国 StableMicro System公司生产的TA. XTplus 型质构仪的探头及测试条件为准。 2 TPA模式的原理和参数 TPA 质构分析方法建立于1967年左右，适用于通用的质构测定仪。TPA 质构测试又被称为两次咀嚼测试(Two Bite Test， TBT) 主要是通过模拟人口腔的咀嚼运动，对固体半固体样品进行两次压缩，测试与微机连接，通过界面输出质构测试曲 ( ·[收稿日期]2007-01-02 ) ( [基金项目] 国家“十五”科技攻关技术项目(2004BA520A12-2)；农业部农业结构调整重大技术研究专项(05-02- 02B)。 ) ( ***[作者简介]孙彩玲(1966-)， 女 ，实验师，主要从事谷物品质的检测研究。 ) 线，如图1所示，从中可以分析质构特性参数，可根据样品的种类和研究者的目的重点分析其中的几个指标，所获得的指标及其分析方法见表1。 图1 TPA实验的质地特征曲线 表1 TPA参数及其定义 3 TPA 模式在不同样品测试中的应用 3.1 TPA在面粉制品中的应用 TPA模式在面粉制品中主要用于测试煮熟面条、面包、馒头，其次有饼干、蛋糕、方便面的物理特性，实验者可根据不同样品和实验目的选用不同形状和型号的探头(Probe)，再确定不同的测试条件，测试条件主要包括探头测试前探头下降速率(Pre-Test Speed， 单位： mm/s)、测试速率(Test Speed，单位： mm/s)、测试后探头上升速率(Post-Test Speed，单位： mm/s)，探头压缩样品的距离(distance，单位： mm)或压缩程度(或下压形变，即压缩至样品的厚度， Strain，%)，压缩距离和压缩程度只设一项，还有两次压缩停留间隔时间(s)，感应力的大小(g)，数据采集速率(p/s)等。不同的测试条件所获得的曲线和数据结果不同，下面将主要样品的常见测试方法逐一列出，供参考。 3.1.1 面条类 煮熟干面条或鲜面条的 TPA 测试常用的探头为轻型刀片 A/ LKB，一般将面条单根或数根并排置于质构仪的测定平台上，测前速率、测试速率和测后速率均可设为：0.8mm/s，如面条厚度均匀一致可直接设压缩距离，比如厚度为1 mm的面条可设为0.7 mm，也可设压缩程度为70%，两次压缩停留间隔为10s； 数据采集速率为 400 p/s；触发值为5g。主要研究指标为硬度、粘聚性、弹性、回复性，其次是咀嚼性、胶着性，面条的蒸煮时间，煮后面条的放置时间对各参数的影响很大，尽量要保持各样品的一致性，才能得出可靠的结论。 3.1.2 面包馒头类 参照标准方法制成的面包、馒头样品用切片机切成25 mm 或 20 mm 的片状或其他规格样品，采用一定直径的平底圆柱形探头，常用 P100、P50、P36、P35、P25系列探头。测试速率根据探头型号确定，主要研究指标为硬度、粘聚性、弹性、回复性，其次是咀嚼性、胶着性。 (1)面包。样品20 mm 厚， P50探头，将面包每侧切去1cm厚的边，然后取10 mm×23 mm大小的样品放在平台上进行实验。实验参数如下：测试前速率1.0 mm/s，测试后速率0.5 mm/s， 测试速率0.5 mm/s，压缩程度90%，感应力0.1 kg；两次压缩间隔时间1s，数据采集速率为 200 p/s。 (2)馒头。切取2个25 mm×25 mm ×25 mm的正立方体，将其放在测试平台上用探头进行压缩实验，测试前速率2.00 mm/s，测试和测试后速率1.0 mm/s，压缩程度60%。两次压缩间隔时间10s。也可用切片机将馒头沿竖直方向切成厚度为25 mm 的均匀薄片，取中心2片，使用P/25探头，TPA模式，挤压测试前速率1.00 mm/s，测试速率0.800 mm/s，测试后速率0.800 mm/s，压缩距离6.0mm；两次压缩间隔时间3s。 3.1.3 饼干和糕点 常用圆柱形探头，如饼干， P50探头，测试前速率1.00 mm/s，测试速率0.50 mm/s，测试后速率0.5mm/s， 压缩程度90%，数据采集速率为200 p/s；蛋糕， 采用 P25探头，测试前的速率为5 mm/s， 测试时的速率为2mm/s，测试后速率下压距离为5mm，两次压缩间隔时间为2s。 3.2 TPA在肉制品中的应用 肉制品主要有香肠、发酵香肠，可将样品整体或切成圆柱形测试，探头宜采用圆柱形探头。主要研究指标为硬度、弹性、粘聚性、咀嚼性。如： (1)香肠。P50探头，测试前速率2 mm/s，测试后速率10 mm/s，测试速率10 mm/s，两次压缩间隔时间5s，压缩程度为40%。 (2)鸡肉肠。P/5探头，测试前的速率为1.0mm/s，测试速率0.5 mm/s， 测试后速率10.0 mm/s，测试距离5cm，间隔时间5s，引发力5 g。 (3)发酵香肠。使用英国 Stevens 生产的 QTS-25质构仪，将样品切成1 cm ×1 cm×1 cm的方块，直径为41 mm 的T型金属探头，压缩程度为50%，测定速率50 mm/min。 (4)肉糜。采用直径 20mm 的平底柱形P/20探头，测试前速率1.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s， 测试后速率1.0 mm/s， 压缩程度30%，停留间隔3s；数据采集速率为200 p/s；触发值20 g，主要研究硬度、弹性，胶黏性，内聚力。 (5)鱼。P35探头，测试前速率1.00 mm/s， 测试速率1.00 mm/s， 测试后速率1.00 mm/s ，压缩程度为30%，两次压缩间隔时间5.00s， 触发力5.0g，数据采集速率为400 p/s。 (6)鸡肉肠。P/5圆柱形不锈钢探头，测试前速率1.0mm/s，测试速率0.5 mm/s， 测后速率10.0 mm/s， 测试距离5cm， 两次压缩的间隔时间为5.00 s， 触发力为5.0 g. (7)西式蒸煮火腿。选用 P50 探头。TPA测定条件，测试前速率2 mm/s；测试速率10 mm/s，测试后速率10 mm/s，测定间隔时间 5 s。 3.3 TPA 在凝胶研究中的应用 主要有淀粉凝胶、蛋白凝胶等，可根据样品的大小使用圆柱形探头，主要研究指标为硬度、粘聚性、弹性、回复性，胶着性等，一般要求在室温下进行。 (1)淀粉凝胶。将配制好的淀粉凝胶于25℃用 Texture AnalyzerP1/K 探头测定，测定参数为测试前速率1.0 mm/s， 测试速率1.0 mm/s， 测试后速率1.0 mm/s，测定距离8.00 mm， 触发力为5.0g，数据采集速率为200 p/s。 (2)蛋白凝胶。P5.5探头，测试前速率为1.0 mm/s，测试速率为0.5 mm/s， 测试后速率为10 mm/s， 测试距离5mm，感应力5g。 (3)蛋白凝胶。探头型号： P0.25，测试前速率：1.0mm，测试速率：1.0mm，测试后速率：1.0mm， 距试距离：12mm，测定程度：凝胶厚度的40%，感应力：1.0g，数据采集速率为400p/s探头两次测定间隔时间：3.00s。 (4)蛋白凝胶。选用 P/5头头，测试前速率2.0 mm/s， 压缩程度为80%，测试速率1.0 mm/s，测试后速率5mm/s，引发力10 g， 数据采集速率为200 p/s。 (5)魔芋胶。采用P/0.5探头，测试前速率为5 mm/s， 测试速率1 mm/s，测试后速率与测试速率一致，压缩程度为50%，停留时间3 mim， 触发值5 g. (6)米粉凝胶。将凝胶切成8 mm 厚的小块，P/36R探头，压缩程度为50%，测试前的速率为1mm/s，测试速率和测试后的上升速率均为lmm/s. 3.4 TPA在水果类的应用 苹果、桃等样品去皮切片处理，采用圆柱形探头P/50、P/5等，如： (1)苹果。使用内径14 mm的打孔器取样，然后用切分宽度4.5 mm 的双刀切取居中部位小圆柱体试样，将试样置于 TA. XT 2i 质构仪平台，参数设置为：测试前速率1.00 mm/s，测试速率0.5 mm/s，测试后速率1.00 mm/s， 两次压缩中间间隔5s，压缩程度为60%，触发力值0.1N。主要研究硬度、脆度、黏着性、弹性、回复性、凝聚性、胶性、咀嚼性。 (2)葡萄。去皮后用 SMS P/100 型平板探头，研究硬度、弹性、凝聚性、咀嚼性， TPA 参数。压缩程度为30%，测试速率为1.0 mm/s，触发力为5.0 go (3)桃。纵向均匀取直径10 mm、厚度5 mm的果肉圆片，置于 TA1XT2i 质地分析仪， P/50 探 头，测试前速率5.00 mm/s，测试速率0.20 mm/s，测试后速率5.00 mm/s， 2次压缩中间间隔5 min， 压缩程度为50%，触发力值0.2N。 (4)桃。采用直径为100的平板圆柱探头对试样进行 TPA 测试。测试参数如下：测试前速率、测试速率、测后速率都为1 mm/s， 压缩程度为60%，停留间隔为5 s。 (5)苹果。P/50 探头下试验参数设置为：探头预压速率5.00 mm/s，下压速率1.00 mm/s，压后上行速率5.00 mm/s，2次压缩中间停顿5.00 s，试样受压变形为40%，触发力值0.20N。 3.5 TPA在乳制品研究中的应用 乳制品主要有干酪、酸奶等产品，如： (1)干酪。可切成直径15 cm 高、10cm的圆柱体，主要研究硬度、黏着性、凝聚性、弹性、胶性、咀嚼性等。硬质干酪设定参数， 英国 Stevens生产的QTS-25质构仪，探头类型为P/ 50，测试前速率为5.0 mm/s， 测试速率为1.0 mm/s，测试后速率为5.0 mm/s 下压变形为50%，触发力为0.2N. (2)软质干酪。设定参数，探头类头为 P/5，测试前速率为5.0 mm/s， 测试速率为1.0 mm/s，测试后速率为5.0 mm/s 压缩程度为30%，触发力为0.2N。 (3)酸奶。柱型 AEC 探头，盘径35mm，测试前速率2.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s，测试后速率1.0 mm/s，压缩程度15%，感应力5g。 3.6 其他 (1)豆腐。QTS-25质构仪，圆柱形探头，直径7 mm， 测试速率15 mm/min， 引发力2g，形变25%，两次压缩间隔时间1s。 (2)豆腐凝胶体。圆柱状探头 P/6(直径6mm)，测试前速率2mm/s，测试速率1mm/s，测试后速率2mm/s，压缩程度为70%。 (3)米饭。将糊化后的米粒外形完整的按一定方向均匀放置在质构仪测试平台上，以 P/45探头下压至形变90%，主要评价样品的硬度、黏度、回弹性、耐嚼性等质构品质特征参数。 (4)米饭团。探头类型P/50， 制成直径5cm，厚度2 cm 的柱状饭团，室温下测试前速率510 mm/s，测试速率1.0 mm/s， 测试后速率5.0 mm/s； 压变形为50%；触发力值0.20N。 4 结束语 食品的力学性能是质构的客观反映，由于食品的特殊性其质构的仪器测定一直是食品工作者的难点，备受关注。TPA已经广泛应用于许多食品的质构测定，给质构研究人员带来了极大的方便。然而TPA 质构分析者们通常不了解质构特性参数的正确含义，且不能选择合适的实验条件。TPA测试的质构参数和样品的外形尺寸、压缩探头与样品尺寸的比值、压缩程度、变形速率、压缩次数、两次压缩之间的停留间隔以及试验重复次数都有关系，在测试过程中，根据实际需要来确定测试条件，从 TPA质构测试曲线中得出实验者需要且有实际意义的质构特性参数。各项实实条件的设定对各 TPA 质构参数的具体影响并不被人们所熟知，人们对此的相关研究也较少，而此研究对从事质构分析的科学工作者很重要，有利于实现 TPA 仪器测定在质地分析中的标准化应用。本文目的在于阐述 TPA 测试的质构特性参数具体含义，并以TA-XT2i 质构测定仪对以上样品的 TPA 测试条件加以总结，为质构仪在不同样品测定中的实际应用提供参考。 用TPA 质构分析方法对样品分析时，并不是对以上的每个特性参数都要分析，要根据测试条件的设定、质构图谱的表现形式以及样品自身特性和分析者的实际需要来进行选定。比如，如果压缩程度很小，面条、面包等样品测试样品没有出现明显的破裂，则不能够从图谱中测定脆性值；而且耐咀性和胶黏性不能够同时出现在同一次分析结果中等。 ( 参考文献 ) ( [1] 姜松.TPA质构分析及测试条件对苹果 TPA质构分析的影响[J].食品科学，2004(12)：68-71. ) ( [2] 王灵昭.用质构仪评价面条质地品质的研究[J].郑州工程学院学报，2003(3)：29 -33. ) ( [3] 楚炎沛.物性测试仪在食品品质评价中的应用研究[J].粮食与饲料工业，2003(7)：40-42. ) ( [4] 田纪春.谷物品质检测理论与技术[M].北京：中国科学出版社，2006. ) ( [5] 徐润琪.大米品质评价技术的开发研究[J].四川工 业学院学报，2003(1)：45-49. )