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在食品、药品及日化产品的品质评价中,“口感"“质地"“硬度"等感官属性长期依赖品评师的主观判断。而TPA(Texture Profile Analysis,质地剖面分析) 的出现,将这种模糊的感官体验转化为可量化、可追溯的精确数据。TPA测试又被称为“两次咀嚼测试"(Two Bite Test),其核心逻辑是通过模拟人口腔的咀嚼运动,对样品进行两次压缩,从而在一次实验中同时获取多种质构特性参数。
TPA由Szczeniak等人于1963年确立,是一种通过质构仪探头模拟人口腔咀嚼运动对样品进行两次压缩,获取硬度、弹性、粘附性、内聚性、咀嚼性等多种质构特性参数的分析方法。该方法将样品的质地感官知觉与其力学性质、几何特性结合起来进行定义,从而使质地的感官评价信息可以用客观的方法相互沟通或传递,可以弥补感官评价的不足。
TPA的三大核心价值在于:它能够在同一实验中获得多种质构参数;测试结果客观、可重复;且能与感官评价建立相关性模型,用仪器数据预测主观口感。
TPA的测试过程由探头的标准化运动轨迹完成。质构仪使用特定探头(通常为圆柱形探头)模拟人口腔的咀嚼运动,对样品进行两次压缩。完整的运动轨迹分为五个阶段:
第一阶段:探头下降与接触。探头从起始位置开始,以预设的测前速度向下移动,直至接触到样品表面。
第二阶段:第一次压缩。探头达到触发力后,以测试速度对样品进行压缩,直至达到设定的压缩距离或压缩比例(通常为30%-75%)。
第三阶段:第一次回撤。探头返回到压缩的触发点(即接触样品的位置),模拟口腔中第一次咬合后的短暂放松。
第四阶段:第二次压缩。在规定的停留时间后(通常1-5秒),探头再次以相同的测试速度压缩样品,压缩同样的距离。
第五阶段:最终回撤。探头以测后速度返回起始位置。
第一次压缩模拟第一次咬合,停留阶段模拟咀嚼间隙,第二次压缩模拟第二次咀嚼。从两次压缩的力-时间曲线中,可以提取出硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等多个质构参数。
TPA的价值在于它能够从一条力-时间曲线中同时提取多个与感官评价高度相关的质构参数。
硬度(Hardness) :第一次压缩过程中的峰值力,是描述与食品变形或穿透产品所需的力有关的机械质地特性,直接反映样品抵抗变形的能力。硬度是直接影响咀嚼性、胶着性及凝聚性的核心指标。
弹性(Springiness) :样品在第一次压缩后,在第二次压缩前恢复的高度与原始高度的比值。它反映样品在外力去除后恢复到原来形状的程度。两次压缩之间的停隔时间对弹性的测定很重要,停隔时间越长,恢复的高度越大。
内聚性(Cohesiveness) :第二次压缩曲线与第一次压缩曲线正面积之比(A2/A1),反映样品内部结构的结合力。内聚性高的样品在咀嚼时不易散开。凝聚力是内聚性的另一种表述。
咀嚼性(Chewiness) :咀嚼性被定义为胶着性 × 弹性,即(A2/A1 × 硬度)× 弹性。可以解释为咀嚼固体食物所需的能量。这个参数主要用在固体、半固体的口感描述上。
胶着性(Gumminess) :定义为硬度 × 内聚性(A2/A1 × 硬度),主要用于描述半固态样品的黏性特性。半固体食品的一个特点就是具有低硬度、高凝聚力,因此这项指标用于描述半固体食品的口感。
粘附性(Adhesiveness) :第一次压缩曲线达到零点到第二次压缩曲线开始之间的曲线的负面积(A3面积),反映探头由于测试样品的粘着作用所消耗的功。在食品领域可以解释为“黏牙"性口感。
回复性(Resilience) :定义为下压时形变目标之前的面积与形变目标之后的面积比值(A5/A4),是一种测量样品如何恢复变形的指标,包括速度和力量两方面。
TPA的建立初衷就是作为食品质构的感官评价和仪器分析间的桥梁。研究证实,TPA实验的硬度、咀嚼性与感官评定的硬度、弹性、脆性、咀嚼性之间存在显著相关性。TPA测试的质构参数与感官评价参数高度相关。通过TPA测试,质构仪可以准确检测食品样品随时间变化的位置和重量从而给出样品的物性特征。
TPA测试的质构参数和样品的外形尺寸、压缩探头与样品尺寸的比值、压缩的程度、变形速率、压缩次数、两次压缩之间的停留间隔以及试验重复的次数都有关系,所以所有的TPA测试结果里都必须注明测试条件。TPA测定模式下,样品质构特性的测定结果受测试条件影响显著,主要涉及温度、测前速率、压缩变形量、测试速率、两次压缩过程的时间间隔等。其中,样品规格是最容易被忽视的因素——在取样直径不变的情况下,样品高度越小,硬度越大;在取样高度基本一致的情况下,取样直径越大,弹性越大。
问:TPA测试与普通压缩测试有什么区别?
答:普通压缩测试仅对样品进行一次压缩,只能获取硬度等单一参数。TPA通过两次压缩模拟人口腔的咀嚼过程,从一条力-时间曲线中同时获取硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等多个质构参数,全面反映样品的质地特性。
问:TPA测试中“硬度"和“咀嚼性"这两个参数有什么区别?
答:硬度是第一次压缩时的峰值力,反映样品“有多硬";咀嚼性是一个综合参数——胶着性×弹性(即A2/A1×硬度×弹性),反映将样品咀嚼至可吞咽状态所需的能量。硬度相同的两个样品,咀嚼性可能不同——一个可能一咬就散(内聚性低),另一个则韧性十足(内聚性高)。
问:TPA测试结果为什么要注明测试条件?
答:TPA测试的质构参数和样品的外形尺寸、压缩探头与样品尺寸的比值、压缩的程度、变形速率、压缩次数、两次压缩之间的停留间隔以及试验重复的次数都有关系。同一样品在不同测试条件下可能得到不同的质构数据,因此注明测试条件是确保数据可比性的基础。
问:TPA测试的参数设置一般包括哪些?
答:主要包括:测前速度、测试速度、测后速度、压缩距离或压缩比例(软胶囊通常30%-50%,香肠等通常75%)、触发力、两次压缩之间的停留时间(通常1-5秒)、探头类型和尺寸等。压缩程度对硬度、弹性、内聚性等多个TPA参数有显著影响,压缩速率对弹性和内聚性影响显著。
问:济南西奥机电的质构分析仪是否支持TPA测试模式?
答:济南西奥机电的TEX系列质构分析仪支持完整的TPA质地剖面分析测试模式,可一键获取硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等全维度质构参数,适用于食品、药品、化妆品等各类样品的质构特性分析。
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