第五章食品的質(zhì)構(gòu)特性及其測量

1、2022-3-7第第五五章章 食品的質(zhì)構(gòu)食品的質(zhì)構(gòu)特性及其測量特性及其測量一、食品質(zhì)構(gòu)的定義一、食品質(zhì)構(gòu)的定義二、食品質(zhì)構(gòu)的目的二、食品質(zhì)構(gòu)的目的三、食品質(zhì)構(gòu)的分類三、食品質(zhì)構(gòu)的分類四、食品質(zhì)構(gòu)的方法四、食品質(zhì)構(gòu)的方法五、食品質(zhì)構(gòu)的應(yīng)用五、食品質(zhì)構(gòu)的應(yīng)用2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的定義食品質(zhì)構(gòu)的定義v食品質(zhì)構(gòu)的來源食品質(zhì)構(gòu)的來源v食品質(zhì)構(gòu)定義的形成食品質(zhì)構(gòu)定義的形成v食品質(zhì)構(gòu)的定義食品質(zhì)構(gòu)的定義v食品質(zhì)構(gòu)的特點(diǎn)食品質(zhì)構(gòu)的特點(diǎn)2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的來源食品質(zhì)構(gòu)的來源v質(zhì)構(gòu)一詞原指“編”、“織”的意思，后來人們用來表示物質(zhì)的組織、結(jié)構(gòu)和觸感等。隨著對(duì)食品物性研究的深入，人們對(duì)食品從入口前的接觸到

2、咀嚼、吞咽時(shí)的印象，即對(duì)食品的滋味、口感需要有一個(gè)語言的表示，于是借用了“質(zhì)構(gòu)”這一用語。質(zhì)構(gòu)一詞目前在食品物性學(xué)中已被廣泛用來表示食品的組織狀態(tài)、口感及滋味感覺等。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)定義的形成食品質(zhì)構(gòu)定義的形成vIFT委員會(huì)規(guī)定，“食品的質(zhì)構(gòu)是指眼睛、口中的粘膜及肌肉所感覺到的食品的性質(zhì)，包括粗細(xì)、滑爽、顆粒感等，ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)規(guī)定的食品質(zhì)構(gòu)是指用“力學(xué)的、觸覺的、可能的話還包括視覺的、聽覺的方法能夠感知的食品流變學(xué)特性的綜合感覺”。v需要明確指出的是，食品的質(zhì)構(gòu)是與食品的組織結(jié)構(gòu)及狀態(tài)有關(guān)的物理性質(zhì)。它表示兩種意思:第一，表示作為攝食主體的人所感知的和表現(xiàn)的內(nèi)容;第二，表示

3、食品本身的性質(zhì)。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的定義v食品的質(zhì)構(gòu)是與以下三方面感覺有關(guān)的物理性質(zhì)。即手或手指對(duì)食品的觸摸感;目視的外觀感覺;攝入食品到口腔后的綜合感覺，包括咀嚼時(shí)感到的軟硬、粘稠、酥脆、滑爽感等。按上述定義，食品質(zhì)構(gòu)是食品的物理性質(zhì)通過感覺而得到的感知。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的特點(diǎn) (1)質(zhì)構(gòu)是由食品的成分和組織結(jié)構(gòu)決定的物理性質(zhì); (2)質(zhì)構(gòu)屬于機(jī)械的和流變學(xué)的物理性質(zhì); (3)質(zhì)構(gòu)不是單一性質(zhì)，而是屬于多因素決定的復(fù)合性質(zhì); (4)質(zhì)構(gòu)主要由食品與口腔、手等人體部位的接觸而感覺的; (5)質(zhì)構(gòu)與氣味、風(fēng)味等性質(zhì)無關(guān); (6)質(zhì)構(gòu)的客觀測定結(jié)果用力、變形和時(shí)間的函數(shù)來表示。202

4、2-3-7食品質(zhì)構(gòu)的目的v觸覺特性影響到消費(fèi)者的感官感覺和食品的接受程度。一旦確定了感官感覺的可接受程度，就可以創(chuàng)立一個(gè)質(zhì)構(gòu)分析測試，去識(shí)別合格品和不合格品。 v食品的物理特性影響到工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)。量化這些物理特性，有助于選擇和調(diào)節(jié)用于混合、傳送和包裝產(chǎn)品的設(shè)備2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)目的-例1v比如小麥的質(zhì)構(gòu)硬度太大，不僅口感不好，而且其消化吸收性和嗜好性也不好。因此人們把小麥加工成面粉，然后再制成面包等食品食用。 2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的目的食品質(zhì)構(gòu)的目的-例例2v廣泛使用食品膠，改性淀粉等作為添加劑，以取代羧甲基纖維素等，這些型食品新改性添加劑的使用，改善了食品在口感、外觀、形狀、貯存

5、性等方面的某種特性。使用食品膠時(shí)，我們必須對(duì)使用的目的(應(yīng)用食用膠的哪一種特性)有清楚的了解，才能根據(jù)不同食品膠的特性進(jìn)行選擇。在這個(gè)探索的過程中，試吃，專家評(píng)估作為比較傳統(tǒng)的非定量判斷手段，而在今天，質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)就成為了必須使用的工具，前面敘述過，由于所有的食品膠都不只一種功能，因而在為食品任何-類特別的應(yīng)用選擇最佳的食品膠時(shí)，都還應(yīng)該考慮候選食品膠在該食品中發(fā)揮的其他的功能，所以食品工藝師在選擇食品膠時(shí)需要考慮諸多因素，必須考慮產(chǎn)品形態(tài)(如凝膠、流動(dòng)性、硬度、透明度及混濁度等)；產(chǎn)品體系(懸浮顆粒能力，稠度、風(fēng)味、原料類型等)；產(chǎn)品儲(chǔ)存(時(shí)間、風(fēng)味穩(wěn)定、水分、曲分遷移)、產(chǎn)品加工方式和經(jīng)濟(jì)性等

6、。否則，不考慮其他因素，直接選擇使用在該項(xiàng)應(yīng)用中表現(xiàn)得最好的食品膠，可能并不是最佳的選擇。 2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的目的v評(píng)定食品品質(zhì)有四種因素。第一，外形，包括色彩、形狀、大小、光澤等視覺感; 第二，滋味，包括氣味、風(fēng)味等決定的因素;第三，質(zhì)構(gòu); 第四，是食品的營養(yǎng)價(jià)值。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的目的此外，食品的價(jià)格、方便性、包裝也影響食品的品質(zhì)。在上述四種因素中前三種主要是直接的感覺判斷，是感覺性嗜好因素。而營養(yǎng)價(jià)值是感覺無法決定的非感覺性嗜好因素，主要由化學(xué)分析方法確定其營養(yǎng)價(jià)值。食品的感覺性嗜好因素對(duì)選擇和攝取食品起重要的作用，是由人接觸食品或把食品放進(jìn)嘴里咀嚼時(shí)的感覺來決定的。20

7、22-3-7食品質(zhì)構(gòu)的目的食品質(zhì)構(gòu)的目的v(1)解釋食品的組織結(jié)構(gòu)特性; v(2)解釋食品在加工和烹飪過程中所發(fā)生的物性變化; v(3)提高食品的品質(zhì)及嗜好特性; v(4)為生產(chǎn)功能性好的食品提供理論依據(jù);v(5)明確食品物性的儀器測定和感官檢驗(yàn)的關(guān)系。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的分類vSzczesniak分類 把食品質(zhì)構(gòu)的感覺特性分成機(jī)械特性、幾何特性和其他特性三大類。vSherman分類 Sherman認(rèn)為，人對(duì)食品的感覺評(píng)價(jià)是在包括烹飪在內(nèi)的一連串的攝食過程中進(jìn)行的，對(duì)食品力學(xué)性質(zhì)的感覺是在動(dòng)態(tài)流動(dòng)過程中進(jìn)行的。因此，他把人的整個(gè)攝食過程分為四個(gè)階段，即入口之前的感覺，口中的最初感覺，咀嚼

8、中的感覺和咀嚼后的感覺，提出了如表5-3所示的質(zhì)構(gòu)剖析法(所謂質(zhì)構(gòu)剖析法，是指用科學(xué)的方法對(duì)質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)術(shù)語進(jìn)行分類、定義，使之可以成為進(jìn)行交流的客觀信息) 2022-3-7Szczesniak分類2022-3-7Sherman分類2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的方法v食品質(zhì)構(gòu)的研究方法主要有感官檢驗(yàn)和儀器測定兩種方法。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的儀器測定v食品質(zhì)構(gòu)的儀器測定方法分為基礎(chǔ)力學(xué)測定法、半經(jīng)驗(yàn)測定法和模擬測定法。v基礎(chǔ)力學(xué)測定儀器，即測定具有明確力學(xué)定義的參數(shù)的儀器，如粘度計(jì)、基礎(chǔ)流變儀等。它們測出的值具有明確的物理學(xué)單位，如粘度、彈性率、強(qiáng)度等?；A(chǔ)力學(xué)測定法有許多優(yōu)點(diǎn)，如定義明確，數(shù)據(jù)互換

9、性強(qiáng)，便于對(duì)影響這一性質(zhì)的因素進(jìn)行分析等。它的缺點(diǎn)是很難表現(xiàn)對(duì)食品質(zhì)構(gòu)的綜合力學(xué)性質(zhì)，例如，面團(tuán)的軟硬度、肉的嫩度等，很難用某一種單純的力學(xué)性質(zhì)來表達(dá)。v食品質(zhì)構(gòu)的儀器測定多屬于半經(jīng)驗(yàn)或模擬測定。它與基礎(chǔ)力學(xué)測定方法所不同的是，變形并非保持在線性變化的微小范圍內(nèi)，而是非線性的較大變形或破壞性測定。雖然用這些儀器所測得的數(shù)據(jù)，不如用基礎(chǔ)力學(xué)測定法所測得的數(shù)據(jù)具有普遍性，但是實(shí)踐證明用上述儀器測定的特征量能很好地表現(xiàn)出相應(yīng)食品的質(zhì)構(gòu)。2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的綜合評(píng)價(jià)2022-3-7食品質(zhì)構(gòu)的儀器測定 -質(zhì)構(gòu)測定儀 v質(zhì)構(gòu)儀是模擬人的觸覺，分析檢測觸覺中的物理特征。圖5一5是食品工業(yè)中常用的質(zhì)構(gòu)儀

10、 。該質(zhì)構(gòu)儀可以檢測食品多個(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、剪切、扭轉(zhuǎn)等作用方式 。2022-3-7質(zhì)構(gòu)測定儀 2022-3-7稠度檢測 v圖5一6(a)是稠度測量專用杯裝置，杯直徑50mm，三個(gè)壓板直徑分別為35mm、40mm和45mm。壓板的選取根據(jù)被測物體的粘度和是否含有顆粒物質(zhì)而定，一般粘度低，質(zhì)構(gòu)細(xì)膩的物體選擇大一點(diǎn)的壓板，而粘度高，顆粒多(如果醬)應(yīng)該選擇小壓板。測量杯內(nèi)的物體一般不超過杯容積的75%，壓入深度也不要超過物體深度的75%，以免與杯底碰撞。圖5一6(b)是含水量不同的三種奶油稠度檢測結(jié)果。正的壓力值表示奶油的堅(jiān)實(shí)性，而圍成的面積表示壓入時(shí)所做的功。負(fù)的壓力

11、值和面積表示奶油內(nèi)聚力和克服內(nèi)聚力所做的功。2022-3-7稠度檢測2022-3-7脆性檢測脆性檢測 v圖5一7是檢測脆性物體的傳感器，是一個(gè)底部可以方便更換的具有不同寬度長槽的底板。試驗(yàn)時(shí)，脆性物體松散地放入容器內(nèi)，在探頭的壓縮下，脆性物體破碎并從底板長槽排出。脆性物體的檢測以往采用曲線上的峰數(shù)量，它表征物體的破碎程度。 2022-3-7脆性檢測脆性檢測2022-3-7質(zhì)構(gòu)分析質(zhì)構(gòu)分析 v質(zhì)構(gòu)分析(TPA)實(shí)際上是讓儀器模擬人的兩次咀嚼動(dòng)作，記錄并繪出力與時(shí)間的關(guān)系，并從中找出與人感官評(píng)定對(duì)應(yīng)的參數(shù)。目前能夠檢測到的主要有硬度、彈性、內(nèi)聚性、粘附性等4個(gè)參數(shù)，還有脆性、咀嚼性和韌性等3個(gè)參數(shù)

12、可通過檢測到的參數(shù)計(jì)算出來。雖然TPA這種試驗(yàn)分析方法被各國研究人員廣泛采用，但是，由于語言表述和個(gè)體差異，TPA參數(shù)命名和對(duì)參數(shù)的定義還不十分完善，因此，在參照儀器提供的檢測方法和參數(shù)定義基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況做出修改。2022-3-7質(zhì)構(gòu)分析質(zhì)構(gòu)分析v圖5一10是Breene等用這種方法求出了黃瓜的壓縮一拉伸曲線。從曲線可求得黃瓜的質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)。Fb為脆度；Fc為硬度；d為彈性；A2/A1為凝聚性；FcA2/A1(硬度凝聚性)為膠粘性；FcA2/(A1d)(硬度凝聚性彈性)為咀嚼性。2022-3-7質(zhì)構(gòu)分析質(zhì)構(gòu)分析vHenry等人對(duì)半固體食品進(jìn)行了壓縮一拉伸曲線的測定(變形速度1.25cm/

13、min) ，測定果凍狀食品所得的曲線如圖5一11所示。圖中，A1為最初壓縮曲線面積(斜線部分)(cm2)；A2為第2次壓縮曲線面積(斜線部分)(cm2)；Fc為最初壓縮的最大壓力(N)；d為第二次壓縮開始至最大壓力時(shí)的變形(mm)；FT為最初拉伸的最大拉力(N)；A3為拉伸開始至最大拉力時(shí)的面積(cm2)；A4為第2次拉伸開始至最大拉力時(shí)的面積(cm2)；d為第2次拉伸開始至達(dá)最大拉力時(shí)的變形(mm)。2022-3-7質(zhì)構(gòu)分析質(zhì)構(gòu)分析2022-3-7包裝薄膜密封強(qiáng)度檢測 v塑料薄膜和鋁箔是食品工業(yè)中常用的包裝材料，其密封性關(guān)系到食品的質(zhì)量與安全，因此，包裝材料選擇和包裝袋密封工藝也是食品工程師

14、研究的內(nèi)容。圖5一12是質(zhì)構(gòu)測定儀上測量材料拉仲強(qiáng)度的夾具。試驗(yàn)時(shí)，密封線應(yīng)該處在上下夾具中間并保持水平，而夾具在質(zhì)構(gòu)測定儀橫臂帶動(dòng)下垂直向上拉仲，直至材料或封口斷裂。圖5一13是鋁箔在不同加熱溫度和不同熱合時(shí)間下，封口拉伸強(qiáng)度結(jié)果。圖中共有8個(gè)峰，每一個(gè)峰值表示一種強(qiáng)度，由此可知，不同密封工藝對(duì)封口強(qiáng)度影響很大。2022-3-7包裝薄膜密封強(qiáng)度檢測2022-3-7攪拌型測試儀 v目前一般用布拉本德粉質(zhì)儀測定面粉蛋白質(zhì)的粘性，用粉力測試儀測定面粉中淀粉的特性(特別是發(fā)酵性)。這些方法的特點(diǎn)是測定面團(tuán)在攪拌過程中的阻力變化。2022-3-7布拉本德粉質(zhì)儀v測定原理是:面團(tuán)作用于攪拌翼上的力對(duì)測力

15、計(jì)2產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使之傾斜，傾斜度通過刻度盤6讀出，5是緩沖器，用于防止連桿4的振動(dòng)。通過恒溫水槽8保證緩沖用油的恒溫(30)。用帶刻度的滴定管11加水。試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)恒溫槽達(dá)到規(guī)定的溫度后，把面粉倒進(jìn)攪拌箱內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)攪拌儀的同時(shí)，把滴定管內(nèi)的水加進(jìn)去。當(dāng)轉(zhuǎn)矩小于500B.U(儀器單位)時(shí)，下次試驗(yàn)要適當(dāng)減少加水量，反之，增加加水量。反復(fù)試驗(yàn)，最后使轉(zhuǎn)矩的最大值達(dá)到500B.U。 2022-3-7布拉本德粉質(zhì)儀 2022-3-7布拉本德粉質(zhì)儀v粉質(zhì)儀的記錄曲線稱為面團(tuán)的粉質(zhì)曲線圖5一15(b)。根據(jù)曲線各參數(shù)定義如下: (1) 吸水時(shí)間(tE):攪拌開始到記錄曲線和500B.U的縱軸線接觸所需要的時(shí)間。

16、它表示小麥蛋白質(zhì)水合所需的時(shí)間，蛋白質(zhì)含量越大，這個(gè)時(shí)間越長; (2)面團(tuán)形成時(shí)間(tA):攪拌開始到轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值所需要的時(shí)間。如果存在兩個(gè)峰值，則取第二個(gè)峰值; (3)穩(wěn)定時(shí)間(tB):曲線到達(dá)500B.U到脫離500B.U所需要的時(shí)間。它表示面團(tuán)穩(wěn)定性，這個(gè)時(shí)間越長耐衰落性越好，即使長時(shí)間攪拌，也不產(chǎn)生弱化現(xiàn)象。一般情況下特等107粉的穩(wěn)定性好; (4)耐力指數(shù)(tC):曲線的最高點(diǎn)和過5min后的最高點(diǎn)之間的距離，用B.U表示。它表示面團(tuán)在攪拌過程中的耐衰落性，與穩(wěn)定性相似。2022-3-7淀粉粉力測試儀 v淀粉粉力測試儀主要用來測定面粉中的淀粉酶活性(主要是-淀粉酶)，從而可以預(yù)測 面包的質(zhì)量。這種儀器可以一邊自動(dòng)加熱(或冷卻)面粉懸浮液，一邊自動(dòng)記錄加熱而形成的淀粉糊的勃度。儀器的主要部分是裝面粉懸浮液用的容器，可用電陰絲加熱。容器和攪拌 器如圖5-16(a)所示。原理是:把攪拌器放入裝有面粉懸浮液的容器之后一邊加熱容器， 一邊使之旋轉(zhuǎn)(75r/min)時(shí)，由于淀粉的糊化攪拌器也跟著旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為彈簧力被 記錄。把含水量為13. 5%的面粉5g放進(jìn)容器后緩慢加入450mL蒸餾水，制造測試用面粉 懸浮液。記錄曲線如圖5一16