质构仪的使用与操作简介,,主要内容,一、质地相关概念 二、质构仪的测试方法、探头 三、测试方法的选择及参数设置 四、仪器的操作及维护 五、学会使用强大的HELP 六、质构仪与感官评定相结合,一、质地及质构仪相关介绍,质地（Texture）： 它是食品物理性质（包括大小、形状、数量、力学、光学性质、结构状况）的感觉表现（包括触觉、视觉、听觉）,,质构特性（Texture) 硬度/嫩度 脆性 酥性 韧性 稠度 弹性 回复性,粘聚性 咀嚼性 延展性 胶粘性,质地分析方法,感官评定——主观评价方法 仪器测定（质构仪、万能测试仪） ——客观评价方法,通过人的感知系统较全面的反映质地特点，但是不精确、易受人为影响,大部分质地指标，精确分析,质构仪,用途： 客观分析相关质地指标； 目的： 测量样品受力时，产生的压力或变形； 参数： 压力stress 位移distance 应变strain,,力量感应元,探头,样品,,,,主要功能,Measure force,Measure distance (time),两种远动方式： 向下的运动：压缩、穿刺、剪切等 向上的远动：拉伸,二、质构仪测试方法、探头的选择,,测试方法,Compression（压缩） Puncture & Penetration（穿刺） Texture Profile Analysis (TPA，质地剖面分析) Cutting and Shearing（剪切） Fracture & Bending（断裂） Extrusion (Forward & Backward) （挤出） Tension（拉伸） Adhesion （粘性测试）,1、压缩（Compression）,Note:通常要求样品截面积小于探头直径,,,ΔH,,,Normal Stress,P/50 (直径50mm),制备规则样品,Comparison of Cake,Stale,,Fresh,,Freshness by Stress Relaxation,2、穿刺（Puncture/Penetration）,Note:通常要求样品截面积大于探头接触面积,小型圆柱形探头（P/5，直径5mm） 针状探头（P/2 ，直径2mm ）,,除了正向压力外，还会产生剪切力,Comparison of Ripe and Unripe Fruit,Apple penetration using P/2,Firmness,Bio-yield point,Stickiness,,,,Unripe,ripe,,,随机取样、平行测试，减少误差,压缩 vs.穿刺的选择,COMPRESSION 较大面积的探头（P/50） 制备规则样品 样品内部可以不均匀 以挤压法可以测试弹性（压2次） 、回复性,PENETRATION 藉由小探头(P/2；P/5) 可以减少压力避免超出仪器测试范围。
硬的糖果、整个水果） 以穿刺测试方法来克服轻微程度不规则的样品（鱼类、贝类）,挤压 vs. 穿刺方法之差异,P/0.5S 球形探头,适合压缩试验、2次压缩试验，主要用于测试样品的脆性、弹性、回复性、粘性 薯片 新鲜的鱼、肉 奶酪等,模仿手指头的感知功能,3、TPA,Texture Profile Analysis， 质地多面剖析法 模拟牙齿的咀嚼行为，在二次咀嚼过程中的时间和力的变化 也可以通过两次压缩反映鱼、肉等的弹性、回复性等指标,,TPA (TEXTURE PROFILE ANALYSIS),,,FORCE,,TIME,,The “Two-Bite Test”,第一次下压,返回,停顿,,TPA (TEXTURE PROFILE ANALYSIS),Length 1,,Fracturability （断裂性）,Hardness1（硬度）,Adhesiveness（粘着性）,Area 1,Area 2,Area 5,Area 4,Area 3,Springiness（弹性）= Length2/ Length1,Cohesiveness（粘结性、内聚性、凝聚性） = Area 2 / Area 1,Resilience（恢复性） = Area 5 / Area 4 （压缩和返回的速度一致）,Gumminess（黏性、胶性） = Hardness × Cohesiveness （半固体样品） Chewiness （咀嚼性） = Gumminess × Springiness,Length 2,TPA is a Compression Test,TPA测量的是样品高度的百分比（压缩百分比）或者一定的高度值 制备规则样品（固定高度、横截面积） 使用相同的测试速度和测试后速度,TPA可以是穿刺试验,4、剪切（Cutting and Shearing）,Knife and flat guillotine blade 测量样品受到剪切力、切割时的变化 两侧边限制样品形变 反映样品嫩度、剪切力的大小 常应用于： 水产品/肉类/肉制品乳酪 蔬菜,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,制备规则样品，预先熟化处理,Warner Brztzler V Slot Blade,Comparison of two sausages type 斜面刀口帮助稳定样品 增加接触面积,Chorizo,Frankfurter,NY/T 肉嫩度的测定 剪切力测定法,,Kramer Shear Cell,选择 5 或 10 支刀片组 主要测试定量、不规则形状样品的剪切力及部分挤压力 应用： 如对虾等水产品 早餐脆片、膨发性产品 腌制酱瓜 水果、豆类 需要测量平均剪切力的样品,Volodkevich Bite Jaws,模拟牙齿切断的动作 通常应用于测定： 肉品的韧度 蔬菜、水果之纤维度,,樣品,其它测试方法及探头,圆锥形探头 接触面积、压力随探头位置移动而变化 适合流动 、半流动性质样品，或测定涂布性质(spread ability),,,Cone Penetration Probe,Forward Extrusion（挤压）,样品受力经样品槽下方的模口挤压流出 高粘度物质 胶体 膏糊类 蔬果加工制品 如膏乳霜 牙膏,Backward Extrusion（反挤压）,样品置于样品槽中 探头挤压入样品 样品沿着探头挤动 观察样品的流动特性,拉张力装置TENSION,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,样品,,,,,,,,,,,,,,,SPAGHETTI RIG,ROLLER GRIPS,测量下列样品的拉张力,意大利面 中式面 头发 线,包装纸 香肠制品 底片 口香糖,测量样品的粘力 接触面需要特别注意 米饭 面食 口香糖 焊锡膏,ADHESION,,,,,,樣品,,三、测试方法的选择及参数设置,,测试需考虑.,,,了解 测试目的,适用的 测试方法,恰当的 测试参数,善用软件 Help Files,1、测试目的：,想获得什么质地参数？ 反映什么问题？,2、测试方法和探头的确定,明确所需的质地指标 想模拟什么样的感官测试？ 原料的特点 实验室现在能做什么？,测试硬度：P/50压缩；P/5、P/2穿刺 模拟牙齿咀嚼：P/50 （P/5） TPA试验 测弹性：P/0.5S球形探头 2次压缩 测嫩度、剪切力（鱼、肉类）：HDP/BS 测韧性、纤维度：HDP/VP,3、参数设置,测试前速度（Pre-test speed） 测试速度（Test speed） 测试后速度（Post-test speed） 压缩变形比/压缩距离（Destination/Distance） 触发值（ Trigger force ） 数据采集速率（Data acquisition rate）,,,（1） Pre-Test Speed 测试开始时探头 pre-test speed 向样品接近 通常速度不超过 3mm/sec 快速接近容易造成延迟启动分析 过慢影响工作效率,,探头,样品,,,,,,当探头监测到设定接触力时，仪器切换成test speed 并开始记录数据。
Trigger force 的设定，应以使探头与样品充分接触为标准探头,样品,,,,（2） Trigger force 触发力值,如何设定Trigger force 样品硬度 较坚硬的样品可设较高的启动力. 较软的样品设定值应当较小. 启动力设的太小 室内的震动及气流有可能误触动仪器 一般可以先使用5g 力测试其接触情形,,,（3）Test Speed 探头对样品压缩或穿刺的速度 通常速度1-2mm/sec,,探头,样品,,,,,,（4） Post-test Speed 对仅仅测试样品断裂、穿刺或折断强度等，探头可快速退回起始点探头,样品,,,TPA试验，post-test speed和test speed一致，这是测试回复性的需要 为了突出测试样品的粘度， post-test speed 设为1～2mm/s 5）压缩、穿刺距离（变形比） 压缩常使用高度百分比，TPA试验的百分比在50%以上 穿刺试验时多使用距离，由原料的特性而定（注意保护探头）测试样品的破裂性 通常破裂性测试发生在一瞬间 不同的截取速度会有不同的结果 脆性越大应当选择截取速度越快 最高可设定至1/500秒，一般1/200秒左右,（6） Data Acquisition Rate（数据采集速率）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,400 Points per second,100 Points per second,,FORCE,TIME,,TIME,,,,,Data Acquisition Rate,,,,,,,,,,,,,,,,FORCE,400 Points per second,50 Points per second,TIME,,TIME,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Data Acquisition Rate,友情提醒,结合实验目的，查找相关资料，借助与Help软件，通过预试验确定参数； 试验过程中不能改变参数设置，否则结果没有可比性； 样品取样要在同一部位或适合测试的位置，以后固定不变； 严格的TPA试验，样品应制成规则形状，采用P/50探头进行压缩； 样品温度、环境温度也会影响测试结果。
四、仪器的使用及维护,,,记录此方法的标题叙述、说明与附注,设定T.A.的移动速度、距离、启动力量， 以及复杂的重复测试顺序等(*.seq)设定储存档名、标题叙述、附注，以及数据信道等其它设定设定宏文件路径、结果文件路径、报告模板路径等,设定显示图形X、Y轴的单位、以及其它数据显示方式,,,,,,力量校正,高度校正,新的测试 更换探头 中途意外停止后再运行,测试距离测量的需要； 保护探头的需要,开始测定,物性曲线,图形解析,结果表单,数据可直接Copy到Excel中,友情提醒,初次操作请经验丰富者帮忙 每次测试必须校正力和距离 测试参数以外的任何设置请勿轻易改动 实验结束后保持探头和测试平台的清洁 探头、砝码等放归原位,五、学会使用强大的HELP,六、质构仪与感官评定相结合,感官评定存在很多优势：比如样品入口的口感、汁液丰富程度、颗粒粗细程度以及综合性的评价等等； 质构仪也存在不足：部分重要质地参数无法测定； 建议：质构仪分析与感官评定结合感官评定： 专家型感官评定 嗜好型感官评定,把人训练成机器，5个专家即可,以消费者的嗜好为评价标准，进行评价30人以上，男女各半,,,如：苹果的感官评定（嗜好型）,对硬度、脆度、汁液丰富度、酸度、甜度、可接受度等做量化评价。