第五章 食品的质构特性及其测量.ppt
2021/5/2,第五章 食品的质构特性及其测量,一、食品质构的定义 二、食品质构的目的 三、食品质构的分类 四、食品质构的方法 五、食品质构的应用,2021/5/2,食品质构的定义,食品质构的来源 食品质构定义的形成 食品质构的定义 食品质构的特点,2021/5/2,食品质构的来源,质构一词原指“编”、“织”的意思，后来人们用来表示物质的组织、结构和触感等。随着对食品物性研究的深入，人们对食品从入口前的接触到咀嚼、吞咽时的印象，即对食品的滋味、口感需要有一个语言的表示，于是借用了“质构”这一用语。质构一词目前在食品物性学中已被广泛用来表示食品的组织状态、口感及滋味感觉等。,2021/5/2,食品质构定义的形成,IFT委员会规定，“食品的质构是指眼睛、口中的粘膜及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗粒感等，ISO(国际标准化组织)规定的食品质构是指用“力学的、触觉的、可能的话还包括视觉的、听觉的方法能够感知的食品流变学特性的综合感觉”。 需要明确指出的是，食品的质构是与食品的组织结构及状态有关的物理性质。它表示两种意思:第一，表示作为摄食主体的人所感知的和表现的内容;第二，表示食品本身的性质。,2021/5/2,食品质构的定义,食品的质构是与以下三方面感觉有关的物理性质。即手或手指对食品的触摸感;目视的外观感觉;摄入食品到口腔后的综合感觉，包括咀嚼时感到的软硬、粘稠、酥脆、滑爽感等。按上述定义，食品质构是食品的物理性质通过感觉而得到的感知。,2021/5/2,食品质构的特点,(1)质构是由食品的成分和组织结构决定的物理性质; (2)质构属于机械的和流变学的物理性质; (3)质构不是单一性质，而是属于多因素决定的复合性质; (4)质构主要由食品与口腔、手等人体部位的接触而感觉的; (5)质构与气味、风味等性质无关; (6)质构的客观测定结果用力、变形和时间的函数来表示。,2021/5/2,食品质构的目的,触觉特性影响到消费者的感官感觉和食品的接受程度。一旦确定了感官感觉的可接受程度，就可以创立一个质构分析测试，去识别合格品和不合格品。 食品的物理特性影响到工艺设备的设计。量化这些物理特性，有助于选择和调节用于混合、传送和包装产品的设备,2021/5/2,食品质构目的-例1,比如小麦的质构硬度太大，不仅口感不好，而且其消化吸收性和嗜好性也不好。因此人们把小麦加工成面粉，然后再制成面包等食品食用。,2021/5/2,食品质构的目的-例2,广泛使用食品胶，改性淀粉等作为添加剂，以取代羧甲基纤维素等，这些型食品新改性添加剂的使用，改善了食品在口感、外观、形状、贮存性等方面的某种特性。使用食品胶时，我们必须对使用的目的(应用食用胶的哪一种特性)有清楚的了解，才能根据不同食品胶的特性进行选择。在这个探索的过程中，试吃，专家评估作为比较传统的非定量判断手段，而在今天，质构评价就成为了必须使用的工具，前面叙述过，由于所有的食品胶都不只一种功能，因而在为食品任何-类特别的应用选择最佳的食品胶时，都还应该考虑候选食品胶在该食品中发挥的其他的功能，所以食品工艺师在选择食品胶时需要考虑诸多因素，必须考虑产品形态(如凝胶、流动性、硬度、透明度及混浊度等)；产品体系(悬浮颗粒能力，稠度、风味、原料类型等)；产品储存(时间、风味稳定、水分、曲分迁移)、产品加工方式和经济性等。否则，不考虑其他因素，直接选择使用在该项应用中表现得最好的食品胶，可能并不是最佳的选择。,2021/5/2,食品质构的目的,评定食品品质有四种因素。第一，外形，包括色彩、形状、大小、光泽等视觉感;第二，滋味，包括气味、风味等决定的因素;第三，质构;第四，是食品的营养价值。,2021/5/2,食品质构的目的,此外，食品的价格、方便性、包装也影响食品的品质。在上述四种因素中前三种主要是直接的感觉判断，是感觉性嗜好因素。而营养价值是感觉无法决定的非感觉性嗜好因素，主要由化学分析方法确定其营养价值。食品的感觉性嗜好因素对选择和摄取食品起重要的作用，是由人接触食品或把食品放进嘴里咀嚼时的感觉来决定的。,2021/5/2,食品质构的目的,(1)解释食品的组织结构特性; (2)解释食品在加工和烹饪过程中所发生的物性变化; (3)提高食品的品质及嗜好特性; (4)为生产功能性好的食品提供理论依据; (5)明确食品物性的仪器测定和感官检验的关系。,2021/5/2,食品质构的分类,Szczesniak分类 把食品质构的感觉特性分成机械特性、几何特性和其他特性三大类。 Sherman分类 Sherman认为，人对食品的感觉评价是在包括烹饪在内的一连串的摄食过程中进行的，对食品力学性质的感觉是在动态流动过程中进行的。因此，他把人的整个摄食过程分为四个阶段，即入口之前的感觉，口中的最初感觉，咀嚼中的感觉和咀嚼后的感觉，提出了如表5-3所示的质构剖析法(所谓质构剖析法，是指用科学的方法对质构评价术语进行分类、定义，使之可以成为进行交流的客观信息),2021/5/2,Szczesniak分类,2021/5/2,Sherman分类,2021/5/2,食品质构的方法,食品质构的研究方法主要有感官检验和仪器测定两种方法。,2021/5/2,食品质构的仪器测定,食品质构的仪器测定方法分为基础力学测定法、半经验测定法和模拟测定法。 基础力学测定仪器，即测定具有明确力学定义的参数的仪器，如粘度计、基础流变仪等。它们测出的值具有明确的物理学单位，如粘度、弹性率、强度等。基础力学测定法有许多优点，如定义明确，数据互换性强，便于对影响这一性质的因素进行分析等。它的缺点是很难表现对食品质构的综合力学性质，例如，面团的软硬度、肉的嫩度等，很难用某一种单纯的力学性质来表达。 食品质构的仪器测定多属于半经验或模拟测定。它与基础力学测定方法所不同的是，变形并非保持在线性变化的微小范围内，而是非线性的较大变形或破坏性测定。虽然用这些仪器所测得的数据，不如用基础力学测定法所测得的数据具有普遍性，但是实践证明用上述仪器测定的特征量能很好地表现出相应食品的质构。,2021/5/2,食品质构的综合评价,2021/5/2,食品质构的仪器测定 -质构测定仪,质构仪是模拟人的触觉，分析检测触觉中的物理特征。图5一5是食品工业中常用的质构仪 。该质构仪可以检测食品多个机械性能参数和感官评价参数，包括拉伸、压缩、剪切、扭转等作用方式 。,2021/5/2,质构测定仪,2021/5/2,稠度检测,图5一6(a)是稠度测量专用杯装置，杯直径50mm，三个压板直径分别为35mm、40mm和45mm。压板的选取根据被测物体的粘度和是否含有颗粒物质而定，一般粘度低，质构细腻的物体选择大一点的压板，而粘度高，颗粒多(如果酱)应该选择小压板。测量杯内的物体一般不超过杯容积的75%，压入深度也不要超过物体深度的75%，以免与杯底碰撞。图5一6(b)是含水量不同的三种奶油稠度检测结果。正的压力值表示奶油的坚实性，而围成的面积表示压入时所做的功。负的压力值和面积表示奶油内聚力和克服内聚力所做的功。,2021/5/2,稠度检测,2021/5/2,脆性检测,图5一7是检测脆性物体的传感器，是一个底部可以方便更换的具有不同宽度长槽的底板。试验时，脆性物体松散地放入容器内，在探头的压缩下，脆性物体破碎并从底板长槽排出。脆性物体的检测以往采用曲线上的峰数量，它表征物体的破碎程度。,2021/5/2,脆性检测,2021/5/2,质构分析,质构分析(TPA)实际上是让仪器模拟人的两次咀嚼动作，记录并绘出力与时间的关系，并从中找出与人感官评定对应的参数。目前能够检测到的主要有硬度、弹性、内聚性、粘附性等4个参数，还有脆性、咀嚼性和韧性等3个参数可通过检测到的参数计算出来。虽然TPA这种试验分析方法被各国研究人员广泛采用，但是，由于语言表述和个体差异，TPA参数命名和对参数的定义还不十分完善，因此，在参照仪器提供的检测方法和参数定义基础上，根据实际情况做出修改。,2021/5/2,质构分析,图5一10是Breene等用这种方法求出了黄瓜的压缩一拉伸曲线。从曲线可求得黄瓜的质构特性参数。Fb为脆度；Fc为硬度；d为弹性；A2/A1为凝聚性；FcA2/A1(硬度凝聚性)为胶粘性；FcA2/(A1d)(硬度凝聚性弹性)为咀嚼性。,2021/5/2,质构分析,Henry等人对半固体食品进行了压缩一拉伸曲线的测定(变形速度1.25cm/min) ，测定果冻状食品所得的曲线如图5一11所示。图中，A1为最初压缩曲线面积(斜线部分)(cm2)；A2为第2次压缩曲线面积(斜线部分)(cm2)；Fc为最初压缩的最大压力(N)；d为第二次压缩开始至最大压力时的变形(mm)；FT为最初拉伸的最大拉力(N)；A3为拉伸开始至最大拉力时的面积(cm2)；A4为第2次拉伸开始至最大拉力时的面积(cm2)；d为第2次拉伸开始至达最大拉力时的变形(mm)。,2021/5/2,质构分析,2021/5/2,包装薄膜密封强度检测,塑料薄膜和铝箔是食品工业中常用的包装材料，其密封性关系到食品的质量与安全，因此，包装材料选择和包装袋密封工艺也是食品工程师研究的内容。图5一12是质构测定仪上测量材料拉仲强度的夹具。试验时，密封线应该处在上下夹具中间并保持水平，而夹具在质构测定仪横臂带动下垂直向上拉仲，直至材料或封口断裂。图5一13是铝箔在不同加热温度和不同热合时间下，封口拉伸强度结果。图中共有8个峰，每一个峰值表示一种强度，由此可知，不同密封工艺对封口强度影响很大。,2021/5/2,包装薄膜密封强度检测,2021/5/2,搅拌型测试仪,目前一般用布拉本德粉质仪测定面粉蛋白质的粘性，用粉力测试仪测定面粉中淀粉的特性(特别是发酵性)。这些方法的特点是测定面团在搅拌过程中的阻力变化。,2021/5/2,布拉本德粉质仪,测定原理是:面团作用于搅拌翼上的力对测力计2产生转矩使之倾斜，倾斜度通过刻度盘6读出，5是缓冲器，用于防止连杆4的振动。通过恒温水槽8保证缓冲用油的恒温(30)。用带刻度的滴定管11加水。试验时，当恒温槽达到规定的温度后，把面粉倒进搅拌箱内，在旋转搅拌仪的同时，把滴定管内的水加进去。当转矩小于500B.U(仪器单位)时，下次试验要适当减少加水量，反之，增加加水量。反复试验，最后使转矩的最大值达到500B.U。,2021/5/2,布拉本德粉质仪,2021/5/2,布拉本德粉质仪,粉质仪的记录曲线称为面团的粉质曲线图5一15(b)。根据曲线各参数定义如下: (1) 吸水时间(tE):搅拌开始到记录曲线和500B.U的纵轴线接触所需要的时间。它表示小麦蛋白质水合所需的时间，蛋白质含量越大，这个时间越长; (2)面团形成时间(tA):搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如果存在两个峰值，则取第二个峰值; (3)稳定时间(tB):曲线到达500B.U到脱离500B.U所需要的时间。它表示面团稳定性，这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，也不产生弱化现象。一般情况下特等107粉的稳定性好; (4)耐力指数(tC):曲线的最高点和过5min后的最高点之间的距离，用B.U表示。它表示面团在搅拌过程中的耐衰落性，与稳定性相似。,2021/5/2,淀粉粉力测试仪,淀粉粉力测试仪主要用来测定面粉中的淀粉酶活性(主要是-淀粉酶)，从而可以预测 面包的质量。这种仪器可以一边自动加热(或冷却)面粉悬浮液，一边自动记录加热而形成的淀粉糊的勃度。仪器的主要部分是装面粉悬浮液用的容器，可用电阴丝加热。容器和搅拌 器如图5-16(a)所示。原理是:把搅拌器放入装有面粉悬浮液的容器之后一边加热容器， 一边使之旋转(75r/min)时，由于淀粉的糊化搅拌器也跟着旋转，旋转角转换为弹簧力被 记录。把含水量为13. 5%的面粉5g放进容器后缓慢加入450mL蒸馏水，制造测试用面粉 悬浮液。记录曲线如图5一16(b)所示。根据曲线各参数定义如下: (1)糊化开始温度(GT); (2)勃度最大时的温度(MVT); (3)最大勃度(MV)。,2021/5/2,淀粉粉力测试仪,2021/5/2,淀粉粉力测试仪,一般来说，面团的加工特性，特别是酶活性与MV相关性高。MV太高时，酶活性弱，面团发酵性差，制造的面包质量差，但对制造饼干和面条无影响；MV太低时，酶活性太强，面团易变软，影响操作，降低面包、饼干和面条的质量。MV值小于100B.U的面粉不适于制造面包。,2021/5/2,食品质构的感官检验与仪器测定的关系,
