物性分析仪及TPA在果蔬质构测试中的应用综述

物性分析仪及TPA在果蔬质构测试中的应用综述

刘亚平李红波

摘要：质地特性是果蔬极其重要的品质因素，物性分析仪所反映的主要是与力学特性有关的果蔬质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性，目前已经开始运用于果蔬及其加工制品的物性研究及监测。简述了物性分析仪的原理及质地多面分析法(TPA)测试模式概况，就其在果蔬质构检测中的应用现状、注意事项进行了综述，并展望了其今后的发展方向。

关键词：物性分析仪；果蔬；TPA

新鲜果蔬是人们日常所必须维生素、矿物质和膳食纤维的重要来源，是促进食欲、具有独特的色、香、味、形的保健食品。果蔬组织柔嫩，含水量高，易腐烂变质，不耐贮藏，采后极易失鲜，从而导致品质降低，甚至失去营养价值和商品价值，但通过贮藏保鲜及加工手段就能消除季节性和区域性差别，满足各地消费者对果蔬的消费要求，加强果蔬贮藏

期间的质地特性监测非常重要。

质地在食品物性学中被广泛用来表示食品的组织状态、口感及美味感觉等。评价果实质地特性的参数包括果实的弹性、坚实度、粘性、汁液丰富度等。目前质地测试有两种方法，分别为仪器分析法和感官评定法。大部分情况下两者具有很好的相关性。与感官评定法相比，仪器分析法更容易操作，且重复性好，花费时间更少，也更加方便。目前质构测定在果蔬中的应用处于起步阶段，本文就物性分析仪及TPA 在果蔬质构检测中的应用现状、注意事项及今后发展方向进行了综述。

l 物性分析仪

物性分析仪通过特定的检测方法测定实验对象的质地结构，详细客观的得出相应的参数数据，这些质构指标在一定程度上反映了果实的质地特性和组织结构变化，也间接反映了果蔬保鲜效果，而且此方法迅速准确，特别适用于不易贮藏的果蔬产品和高附加值产品的检测。1．1 物性分析仪简介

物性分析仪(Texture Analyzer)，也称物性测试仪或质构仪，它能够根据样品的物性特点做出数据化的准确表述，是精确的感官量化测量仪器。美、英及台湾等国家和地区应用较早，近些年在我国大陆地区才逐渐被推广和被各厂家接纳。现在已经开发出专门用于食品类质构分析的物性分析仪，前期物性仪主要应用于面制品领域，利用不同探头设计的几种程序涵盖了面包、馒头、饺子、面条、蛋糕、饼干等多种面食领域。物性分析仪在国内外被很多研究机构作为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，物性分析仪越来越受到研究人员的青睐。物性分析仪主要包括主机、专用软件、备用探头以及附件。其基本结构一般是由一个能对样品产生变形作用的机械装置，一个用于盛装样品的容器和一个对力、时间和变形率进行记录的记录系统组成。主机与微机相连，主机上的机械臂可以随着凹槽上下移动，探头与机械臂远端相接，与探头相对应的是主机的底座，探头和底座有十几种不同的形状和大小，分别适用于各种标本。仪器主要围绕着距离、时间和作用力对试验对象的物性和质构进行测定，并通过对它们相互关系的处理、研究，获得对象的物性测试结果。也就是说，物性分析仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性。测试前，首先按试验对象的测试要求，选用合适探头，并根据待测物的形状大小，调整横梁与操作台的间距，然后选择电极转速及操作台的运动方向，当操作台及待测物运动以后，启动计算机程序进行数据采集，并进行数据处理分析和处理。

目前常见的食品物性分析仪有由英国Stable Micro System(SMS)公司设计生产的TA—XT 食品物性测试仪；美国Food Technology Corporation(FTC)公司设计的TMZ型、TMDX 型等系列食品物性分析系统；瑞典泰沃公司设计生产的TXT型质构仪；美国Brookfield公司生产

的QTS25质构仪以及Leather Food Research Association(LFRA)设计生产的Stevens LFRA Texture Analyzer物性分析仪等，其中前两种在市场上比较常用。同时现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，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。

仪器设计有多种探头可供选择，如：圆柱形、圆锥形、球型、针形、盘形、刀具、压榨版、咀嚼性探头等。如针型探头可以用来以穿刺方式测水果表皮硬度、屈服点或穿透度，从而判断水果的成熟度；柱型探头可用于用于蔬菜、水果的测试，通过挤压对样品进行测试，反映样品的坚实度和脆性，可评估水果样品抗挤压能力，设计适合的运输和保存方式；刀具装置可测量水果、蔬菜等，主要剪切强度与酥脆性等感官指标。

1．2 物性分析仪在果蔬质构测试中的应用

利用物性分析仪仪器分析方法，对果蔬硬度进行测试，是其在果蔬贮藏中的初步应用，这种方法减少了个体间主观判断差异造成的误差，为研究者、工业界和消费者之间提供了一种共同的语言，因而优于感官测试方法。仪器测试方法所获得的数据较客观，重复性好，可用于加工方法对果蔬品质的影响研究和加工过程中果蔬品质损失数学模型的建立等方面。食品质构的仪器测定一直是食品工作者的难点，备受关注。力学性能是质构的客观反映，仪器测定就是通过力学测试，揭示质地本质，准确地量化描述质构。物性分析仪在水果中的应用主要包括测试其成熟度、坚实度、果皮或果壳的硬度、果实的脆性及果皮或果肉的弹性等；在蔬菜中的应用主要指测试其成熟度、硬度、酥脆度、弹性、断裂强度、韧性、柔软性以及纤维度等。使用物性分析仪进行果蔬物性测试的方法有直接测试法和模拟测试法两种。模拟测试法是指根据不同果蔬的品质特性选用不同的探头来模拟人的门齿的咀嚼、模拟加工和处理方式，例如可以通过探头给予有规律的正弦波力来模拟果蔬运输过程的受力情况，以判断水果运输过程中质构的变化，以此判断果蔬运输中的损伤。直接测试法是指通过探头的直接下压或者穿刺等来反映果蔬的硬度等物性。在使用物性分析仪进行果蔬质构研究中，可使用的模式有：TPA、剪切、压缩、挤出、穿刺试验等。有资料报道，应用领域包括在测试葡萄、苹果、梨、荔枝、樱桃、猕猴桃、香蕉、油桃、番木瓜、杨梅、黄瓜、水果黄瓜。、茄子和胡萝卜等果蔬的硬度及流变学特性方面。目前，国外利用物性分析仪测定果蔬品质已很普遍，但在国内还处于起步阶段。近几十年来人们作了大了量力学测试的开发，尽量模仿食品质构的感官评价。物性分析仪质地多面分析方法(Texture Pro一file Analysis，TPA)属于直接测试法已经广泛应用于许多食品的质构测定，给食品物性教学及科研研究人员带来了极大的方便。

2 TPA 测试及其应用

2．1 TPA测试模式简介

质构仪质地多面分析(TPA)是近年来发展起来的一种新型测试方法，主要通过对试样进行两次压缩的机械过程来模拟人口腔的咀嚼运动，利用力学测试方法来模拟食品质地的感官评价。该方法克服了传统检测法的一些缺点，且评价参数的设定也更为客观，因此，它是判断果蔬质地变化的有效方法[8]，也称全质构分析法，主要是通过探头的二次下压全面的反映水果的硬度、脆性、粘性、弹性、内聚性、回复性、耐咀性、胶粘性。

TPA 测试时探头的运动轨迹是：探头从起始位置开始，先以一速率(Pretest Speed)压向测试样品，接触到样品的表面后再以测试速率(Test Speed)对样品压缩一定的距离，而后返回到压缩的触发点(Trigger)，停留一段时间后继续向下压缩同样的距离，而后以测后速率(Post Test Speed)返回到探头测前的位置。通过测试可以从曲线上获得硬度、脆度、胶粘性、咀嚼