引言

“這款面包的口感還不夠軟"、“這個餅干還不夠脆"——在食品研發(fā)中，這些描述是研發(fā)人員最常聽到的反饋，也是最難量化、最難復(fù)現(xiàn)的評價。傳統(tǒng)感官評價依賴品評師的主觀判斷，不同人之間的評價差異可能高達(dá)20%以上，同一品評師在不同時間的判斷也可能前后不一。

質(zhì)構(gòu)分析儀（Texture Analyzer） 的出現(xiàn)，改變了這一局面。它通過模擬人類口腔的咀嚼、按壓、剪切等動作，將“好吃"“太硬"“不夠脆"等模糊描述轉(zhuǎn)化為硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性等可量化、可追溯的精確數(shù)據(jù)。相比人工感官判斷，質(zhì)構(gòu)分析儀能夠精準(zhǔn)量化質(zhì)地變化，避免了人為因素干擾，確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。本文將從食品質(zhì)構(gòu)的基本概念出發(fā)，系統(tǒng)解析質(zhì)構(gòu)分析儀的工作原理、TPA全質(zhì)構(gòu)分析的核心參數(shù)及其在食品研發(fā)中的關(guān)鍵應(yīng)用場景。

一、什么是食品質(zhì)構(gòu)？為什么它如此重要？

食品的質(zhì)構(gòu)，是接觸食品時的觸覺、眼睛看到食品時的視覺、食品在口腔里的觸覺和口感。它是食品除色、香、味外的一種重要性質(zhì)，是決定食品檔次的最重要的指標(biāo)之一，在某種程度上可以反映出食品的感官質(zhì)量。

對于消費者而言，“口感"往往是決定是否復(fù)購的首要因素。一塊面包是否松軟、一塊餅干是否酥脆、一顆肉丸是否有嚼勁——這些主觀感受直接決定了產(chǎn)品的市場接受度。然而，這些感官體驗背后有著明確的物理本質(zhì)：硬度反映了食品抵抗變形的能力，彈性反映了食品變形后恢復(fù)的能力，咀嚼性反映了將食品咀嚼至可吞咽狀態(tài)所需的能量。將這些物理特性轉(zhuǎn)化為可測量的數(shù)據(jù)，正是質(zhì)構(gòu)分析的核心任務(wù)。

二、質(zhì)構(gòu)分析儀的工作原理：從力學(xué)信號到質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)

質(zhì)構(gòu)分析儀通過模擬人類感官對食物質(zhì)地的評估，能夠精確測量食品的多種物理性質(zhì)。其工作邏輯可以概括為三個步驟：

第一步：模擬力學(xué)作用。儀器通過精密驅(qū)動系統(tǒng)，使特定探頭以設(shè)定的速度（通常0.1-20mm/s可調(diào)）和行程對樣品施加壓縮、拉伸、穿刺或剪切等可控變形。

第二步：實時數(shù)據(jù)采集。在整個測試過程中，高精度力傳感器以毫秒級采樣頻率記錄探頭所承受的力值變化，位移傳感器同步記錄探頭的位移量。兩者在時間軸上精確同步，形成完整的力-位移曲線。

第三步：參數(shù)計算與輸出。系統(tǒng)通過內(nèi)置算法自動識別曲線特征點（如峰值力、斜率變化、曲線下面積等），計算出硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性等核心質(zhì)構(gòu)參數(shù)。質(zhì)構(gòu)儀可同時測定樣品的硬度、彈性、咀嚼性、黏附性、內(nèi)聚性、回復(fù)性等多項核心質(zhì)構(gòu)參數(shù)，全面呈現(xiàn)樣品的物理特性，無需多次重復(fù)取樣檢測。

三、TPA全質(zhì)構(gòu)分析：兩次壓縮如何“解碼"口感

TPA（Texture Profile Analysis，質(zhì)地多面剖析法） 是質(zhì)構(gòu)儀最核心的測試模式。它通過模擬人口腔的咀嚼運動，對樣品進(jìn)行兩次壓縮，從力-時間曲線中提取多個質(zhì)構(gòu)參數(shù)。

TPA測試的運動軌跡分為五個階段：

1. 探頭以測前速度向下移動

2. 接觸樣品（達(dá)到觸發(fā)力）后，以測試速度壓縮至設(shè)定的壓縮距離或壓縮比例

3. 第一次壓縮結(jié)束，探頭返回到觸發(fā)點位置

4. 停留數(shù)秒后進(jìn)行第二次壓縮，壓縮相同的距離

5. 第二次壓縮結(jié)束，以測后速度返回起始位置

從TPA測試的力-時間曲線中，可以提取出六大核心質(zhì)構(gòu)參數(shù)：

硬度（Hardness） ：第一次壓縮過程中的峰值力。它反映了樣品抵抗變形的能力，直接對應(yīng)咬合時的“堅實感"。

彈性（Springiness） ：第一次壓縮后，樣品在第二次壓縮前恢復(fù)的高度與原始高度的比值。彈性越高，說明樣品越“Q彈"、回彈能力越強。

內(nèi)聚性（Cohesiveness） ：第二次壓縮曲線與第一次壓縮曲線下面積之比。它反映樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)合力，內(nèi)聚性高的樣品在咀嚼時不易散開。

粘附性（Adhesiveness） ：第一次壓縮曲線中，探頭回撤時克服樣品與探頭表面吸引力所需的功。它對應(yīng)樣品的“粘牙"程度。

咀嚼性（Chewiness） ：硬度、內(nèi)聚性和彈性的乘積，綜合反映將樣品咀嚼至可吞咽狀態(tài)所需的能量。

回復(fù)性（Resilience） ：第一次壓縮過程中，卸載階段的回彈面積與加載階段的壓縮面積之比，反映樣品在受力后的快速恢復(fù)能力。

四、質(zhì)構(gòu)分析在食品研發(fā)中的核心應(yīng)用場景

1. 配方優(yōu)化：從“經(jīng)驗試錯"到“數(shù)據(jù)驅(qū)動"

在配方開發(fā)階段，質(zhì)構(gòu)分析儀可以幫助研發(fā)人員快速建立配方-物性關(guān)系圖。例如，在面包研發(fā)中，通過TPA測試可以精確量化不同糖、油、水配比對面包硬度、彈性的影響。在金針菇肉松的研究中，質(zhì)構(gòu)儀對食品的質(zhì)地特征指標(biāo)進(jìn)行了精準(zhǔn)測定，為研究提供了客觀、量化的數(shù)據(jù)支持。研發(fā)人員基于這些數(shù)據(jù)，可以對比不同配方餅干在質(zhì)構(gòu)儀下的力學(xué)響應(yīng)，以此推測它們在口腔咀嚼時的表現(xiàn)差異。當(dāng)“新配方A的硬度比B降低了15%，同時彈性提升了8%"成為團(tuán)隊內(nèi)部的精確溝通語言時，研發(fā)效率便實現(xiàn)了質(zhì)的躍升。

2. 工藝優(yōu)化：精準(zhǔn)定位最佳工藝窗口

在工藝參數(shù)優(yōu)化中，質(zhì)構(gòu)分析儀可系統(tǒng)評估不同加工條件對產(chǎn)品質(zhì)地的影響。面包的烘焙溫度和時間、肉制品的蒸煮條件、果蔬的干燥工藝——每一次參數(shù)調(diào)整都會在樣品質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)上留下清晰的“指紋"，幫助研發(fā)人員精準(zhǔn)定位最佳工藝窗口。

3. 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)評價：建立客觀、可重復(fù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)構(gòu)分析為食品品質(zhì)評價提供了客觀、可重復(fù)的科學(xué)依據(jù)。對TPA測定結(jié)果和感官評定進(jìn)行相關(guān)性分析，可以建立以質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測感官評分的數(shù)學(xué)模型。通過質(zhì)構(gòu)分析，可以精確測定硬度、彈性、咀嚼性、黏附性等核心參數(shù)，全面呈現(xiàn)樣品的物理特性。

4. 競品分析與市場對標(biāo)

系統(tǒng)測試主流競品的質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)，明確自身產(chǎn)品的優(yōu)勢與差距。通過對不同工廠、生產(chǎn)線和供應(yīng)商的產(chǎn)品進(jìn)行基準(zhǔn)測試，用機(jī)械數(shù)據(jù)支持品質(zhì)聲明。

5. 貨架期穩(wěn)定性研究

在整個儲存期內(nèi)持續(xù)監(jiān)測食品的硬度、彈性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)變化。當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)參數(shù)出現(xiàn)顯著變化時，可提前預(yù)警品質(zhì)劣變，為保質(zhì)期設(shè)定提供科學(xué)依據(jù)。

6. 感官評價與儀器分析的相關(guān)性研究

建立感官評價與儀器測量的相關(guān)性模型，用客觀的儀器檢測部分替代耗時、昂貴的主觀感官評價。金槍魚品質(zhì)的質(zhì)構(gòu)儀器分析和感官評定具有很好的相關(guān)性，為質(zhì)構(gòu)儀在水產(chǎn)品品質(zhì)評價上提供了理論依據(jù)。

五、標(biāo)準(zhǔn)體系與合規(guī)指引

2025年10月5日，國家市場監(jiān)督管理總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合發(fā)布了GB/T 16860-2025《感官分析方法 質(zhì)地剖面檢驗》。該標(biāo)準(zhǔn)將于2026年5月1日正式實施，全部代替GB/T 16860-1997版本。標(biāo)準(zhǔn)等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11036:2020，適用于食品（固態(tài)、半固態(tài)和液態(tài)）或非食品類產(chǎn)品（如化妝品）。新國標(biāo)的實施，標(biāo)志著我國質(zhì)地剖面檢驗方法與*新感官分析技術(shù)體系實現(xiàn)了全面接軌。

常見問題解答

問：質(zhì)構(gòu)分析儀的TPA測試與普通壓縮測試有什么區(qū)別？

答：普通壓縮測試僅對樣品進(jìn)行一次壓縮，只能獲取硬度等單一參數(shù)。TPA（質(zhì)地多面剖析法）通過兩次壓縮模擬人口腔的咀嚼過程，可以從一次測試中同時獲取硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性等多個質(zhì)構(gòu)參數(shù)，全面反映樣品的質(zhì)地特性。

問：質(zhì)構(gòu)分析儀測得的硬度數(shù)據(jù)與感官評價的“硬度"有怎樣的關(guān)系？

答：研究證實，質(zhì)構(gòu)儀測得的硬度與感官評價的硬度之間存在顯著正相關(guān)。通過對TPA測定結(jié)果和感官評定的相關(guān)性分析，可以建立以質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測感官評分的數(shù)學(xué)模型。這正是質(zhì)構(gòu)分析能夠替代部分感官評價的科學(xué)基礎(chǔ)。

問：食品研發(fā)中，哪些場景適合引入質(zhì)構(gòu)分析？

答：以下六類場景具價值：配方篩選（快速建立配方-物性關(guān)系圖）；工藝優(yōu)化（精準(zhǔn)定位最佳工藝窗口）；競品分析（系統(tǒng)對比主流產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)）；貨架期研究（持續(xù)監(jiān)測儲存期品質(zhì)變化）；供應(yīng)商評價（對原材料批次進(jìn)行質(zhì)構(gòu)一致性驗證）；標(biāo)準(zhǔn)建立（為產(chǎn)品建立客觀的質(zhì)構(gòu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）。

問：GB/T 16860-2025新國標(biāo)與舊版的主要變化是什么？

答：主要變化體現(xiàn)在三個方面：適用范圍擴(kuò)展——從食品擴(kuò)展至非食品（特別是化妝品）；國際標(biāo)準(zhǔn)接軌——等同采用ISO 11036:2020；評價流程優(yōu)化——使質(zhì)地剖面的建立更加系統(tǒng)化。該標(biāo)準(zhǔn)將于2026年5月1日正式實施。

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