背 景

椰果，亦稱高纖椰果、細菌纖維素（Coco Nata），是以100%新鮮椰子水為原料，經木醋酸桿菌發(fā)酵制成的葡聚糖凝膠，即葡聚糖線性分子的羥基靠氫鍵形成三維網狀結構的凝膠。由于它是由微生物液態(tài)發(fā)酵形成于液體表面的凝膠狀物質，所以又稱“納塔”。這種高纖維椰果的纖維分子很小，可大量保持水份，水份含量可達93%，其顏色依培養(yǎng)基不同可分為白色、乳白色，外觀透明，表面光滑，有光澤，具有很好的彈性。

近年來，隨著人們生活水平的提高和食品加工業(yè)的發(fā)展，糖蜜椰果作為一種天然的食品原料由于含有豐富的纖維素、維生素，能幫助人體消化，增加腸胃蠕動，同時還具有調節(jié)血糖值、抑制胰高血糖素分泌、預防糖尿病、調節(jié)血中脂質、調節(jié)血中膽固醇， 防止肥胖等功效，因此在八寶粥、果凍、飲料、罐頭、酸奶和珍珠奶茶等食品領域具有廣泛的應用。而隨著應用的不斷深入，消費者對糖蜜椰果的品質也越來越重視。

食品品質主要包括商品品質和食用品質。食用品質反映的多為食品的質構特性，如硬度、彈性、咀嚼性等。對于食品品質的評價方法主要包括主觀評價和客觀評價。主觀評價即感官評價，利用感官品嘗鑒定的方法對食品進行分析，這也是國內外多年來一直沿用的方法。雖然評價項目因區(qū)域而有所不同，但都是以口感為實質性評價內容。而口感則是一個綜合性狀，其評價也多屬于偏愛型感官分析，易受評價員的嗜好、品味等不穩(wěn)定因素的影響，從而難以做出準確評價，導致主觀評價的人為誤差較大，試驗結果的可靠性、可比性差。國內外專家一直致力于研究客觀、簡單易行、標準化程度高的鑒定食用品質的方法，以確保感官評價不受人員組成變化和嗜好的影響，zui終以同一的測試方法、的量化測量儀器正確地量化食品的質構指標來獲得對物性概念的準確表達，確保評價結果的準確性。

以往評價糖蜜椰果的品質往往以其切粒整齊、色澤乳白、口感爽脆而食后無渣為作為標準。本文主要針對以上評價要求，利用物性測試儀亦即質構分析儀對糖蜜椰果進行質構參數(shù)量化與口感評價之間關聯(lián)的初步探討。

質構分析的相關闡述

食品質構的儀器測定一直是食品工作者的難點，備受關注。力學性能是質構的客觀反映，儀器測定就是通過力學測試，揭示質地本質，準確地量化描述質構。近幾十年來人們作了大量力學測試的開發(fā)，盡量模仿食品質構的感官評價；在這些工作中，TPA（Texture Profile Analysis）已經廣泛應用于許多食品的質構測定，給質構研究人員帶來了極大的方便。

質構分析是指用機械的、感觸的方法或在適當條件下用視覺的、聽覺的接觸器可接受的所有產品的機械的、幾何的和表面的特性，也就是對材料的機械特性進行評估，表現(xiàn)在材料受到可控力的作用下而產生形變曲線，與感官感覺有很大關聯(lián)。TPA質構測試又稱為兩次咀嚼測試，主要是通過模擬人口腔的咀嚼運動，對樣品進行兩次壓縮，測試過程與電腦連接，通過界面輸出質構測試曲線，從中可以分析質構特性參數(shù)：硬度、彈性、粘附性、內聚性、膠著性、咀嚼性、回復性等。

質構分析儀主要包括主機、軟件、測試探頭及夾具附件。其基本結構一般是由一個能對樣品產生變形作用的機械裝置、一個用于盛裝樣品的容器和一個對力、時間和形變率進行記錄的記錄系統(tǒng)組成。其測試圍繞著距離、時間、作用力三者進行測試和結果分析；也就是說，質構分析儀所反映的主要是與力學特性有關的食品質地特性，其結果具有較高的靈敏性和客觀性，并對結果進行準確的量化處理，以量化的指標來客觀全面地評價產品，從而避免了人為因素對食品品質評價結果的主觀影響。

本文采用的儀器（下圖1）是美國AMETEK Brookfield公司2019年zui新推出用于材料壓縮/拉伸測試的新一代先進機型——CTX質構分析儀。CTX質構分析儀有上百種探頭，如圓柱形探頭、圓錐形探頭、球形探頭等，以及配套齊全的測試夾具可供選擇，用于多種質構分析的測試應用，使用簡單方便。用質構分析儀評價食品品質時，要根據(jù)測試樣品的不同性質選擇不同形狀和規(guī)格的探頭，再根據(jù)探頭選擇操作模式，通過測試可以得到力和時間之間關系的變化曲線圖。

CTX質構儀

TPA質構曲線中，我們可以得到與人的感官評價相關的質構特性參數(shù)。典型的TPA 質構曲線如圖2所示，TPA 測試時探頭的運動軌跡是：探頭從起始位置開始，先壓向測試樣品，接觸到樣品的表面后再以測試速率對樣品進行壓縮一定的距離，而后返回到壓縮的觸發(fā)點，繼續(xù)向下二次壓縮至同樣的距離，而后返回到探頭測前的位置。

圖2  TPA 質構曲線圖

美國食品質地資深研究者Malcolm Bourne 博士在其所著作的《食品質地和粘性》(Food Texture and Viscosity)一書及相關論文中對TPA 質構特性參數(shù)進行了明確定義。

硬度：牙齒間用來壓迫樣品所需要的力，定義為獲得一定的形變所必須的力。硬度值是次壓縮時的zui大峰值，多數(shù)食品的硬度值出現(xiàn)在zui大變形處，有些食品壓縮到zui大變形處并不出現(xiàn)應力峰。其反義詞為軟度。

彈性：形變樣品在去除形變力后恢復到變形前的條件下的高度比。也就是樣品經過次壓縮以后能夠再恢復的程度。

脆性：壓縮過程中并不一定都產生破裂，在次壓縮過程中若是產生破裂現(xiàn)象，曲線中出現(xiàn)一個明顯的峰，此峰值就定義為脆性。在TPA 質構圖譜中的次壓縮曲線中若是出現(xiàn)兩個峰，則個峰定義為脆性，第二個定義為硬度；若是只有一個峰值，則定義為硬度， 無脆性值。

粘附性：次壓縮曲線達到零點到第二次壓縮曲線開始之間的曲線的負面積(圖2中的面積3)，反映的是探頭由于測試樣品的粘著作用所消耗的功。

內聚性：表示測試樣品經過次壓縮變形后所表現(xiàn)出來的對第二次壓縮的相對抵抗能力，在曲線上表現(xiàn)為兩次壓縮所做正功之比(面積2/面積1)。

膠著性：只用于描述半固態(tài)測試樣品的粘性特性，數(shù)值上用硬度和內聚性的乘積表示。

咀嚼性：只用于描述固態(tài)測試樣品，數(shù)值上用膠著性和彈性的乘積表示。

回復性：表示樣品在次壓縮過程中回彈的能力，是次壓縮循環(huán)過程中返回時樣品所釋放的彈性能與壓縮時探頭的耗能之比，在曲線上用面積1的左右兩部分之比值來表示。

除以上定義的參數(shù)外，還有一些參數(shù)如成熟度、斷裂強度、屈服應力、鋪展性、稠度、爆破力、松弛度、破裂點、柔軟性、凝膠強度、相對模量等也是在食品應用當中常用的參數(shù)。用TPA 質構分析方法對樣品分析時，并不是對以上的每個特性參數(shù)都要分析，要根據(jù)測試條件的設定、質構圖譜的表現(xiàn)形式、以及樣品自身特性和分析者的實際需要來進行選定。

材料與試驗條件

原料與器材

不同特性的兩種糖蜜椰果，選取3mm×3mm×3mm大小的樣品進行測試。CTX質構儀，TA4/1000 圓柱型探頭（直徑25.4 mm）；不銹鋼平皿（27mm×15mm）。

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試驗條件的選取

測試探頭的選取：通過模仿人的牙齒去咀嚼樣品，我們發(fā)現(xiàn)使用單個探頭時TA4/1000 圓柱型探頭（直徑25.4 mm）較好。特別是對于平鋪樣品，通過圓柱型探頭測定的結果較為客觀。

觸發(fā)力的選取：通過測試，我們發(fā)現(xiàn)對于一些比較堅硬的樣品，通常用20g或30g的觸發(fā)力測試效果較好。而對于一些較軟的樣品，通常選取10g觸發(fā)力能夠獲得較好的結果。

壓縮距離的選取：由于樣品厚度zui小的是3mm，因此，我們設定的距離應小于3mm，但如果選取的距離太小，觸發(fā)力達不到所設定的數(shù)值。

測試速度的選取：由于所設定的距離只有2mm，因此設定的速度不能太大或太小，根據(jù)應用經驗設定為0.5mm/s。

盛放糖蜜椰果容器的選取：分別選取塑料、玻璃以及不銹鋼器皿進行質構分析，研究發(fā)現(xiàn)使用不銹鋼器皿由于無彈性測試結果較為理想。

單個顆粒和多顆粒不同排放的選取：在測試中我們發(fā)現(xiàn)，使用單個顆粒時，對于一些小顆粒用質構分析儀測定誤差較大，而大顆粒測定結果平行性相對較好；使用多顆粒樹立放置時，在探頭擠壓過程中由于受力不均誤差較大，而多顆粒均與平鋪時，不論是小顆粒還是大顆粒，使用質構分析儀測定誤差都會很小，因此建議選擇多顆粒均勻平鋪。

測定溫度的選取：目前，只采用常溫進行試驗。

實驗方法

取適量糖蜜椰果厚薄均勻的平鋪在不銹鋼平皿中，通過TA軟件設定相應的參數(shù)進行測定。實驗程序在TPA模式下，觸發(fā)力為10g，測試速度0.5mm/s，壓縮距離為2mm。由測試結果得到各個參數(shù)值及試驗曲線，每個樣品重復做15次，去掉一個zui高值和一個zui低值后取平均值。具體測定參數(shù)如表2所示。

結果與分析

實驗結果和TPA質構曲線，如表3和圖4。

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圖4  糖蜜椰果TPA 質構曲線圖

由表3結果可知，通過質構分析儀測試不同糖蜜椰果的品質與其感官品質相比，其硬度、彈性、內聚性、咀嚼性和回復性均具有一致性，軟硬不同的糖蜜椰果，測試的指標有顯著差異且成正相關性。由于質構分析儀測試指標能夠進行量化，因此比感官分析更具有優(yōu)勢。通過感官分析，硬度較大的糖蜜椰果，在口里能感覺到有果肉。硬度小的果實，比較綿軟，沒有水果的質感。彈性和回復性在很大程度上都能反應果肉在受到外力后，果肉內部生物組織結構的恢復變形的能力。彈性越大或者回復性越大，在咀嚼口后，還能感覺到有一定的果肉組織，而不是像冰糕一樣融化了。內聚性是表示了果肉內部之間的相互作用力強弱，跟硬度呈正相關。內聚性越小，果肉越疏松，口感越綿軟。咀嚼性與硬度、彈性、內聚性正相關性，從實驗結果可證明這一結論。

由表3結果我們還可知，粘附性與糖蜜椰果的軟硬幾乎沒有關系，這可能跟糖蜜椰果的高持水性有關，含水量越高，粘附性越小，此結論受其他參數(shù)影響較小。

為了保證測定的數(shù)據(jù)具有可靠性，在制備樣品時一定要在不銹鋼平皿中均勻的鋪上一層樣品，且要求不要水分過多，保證樣品在被擠壓時不至于太光滑。

結論

質構分析儀對糖蜜椰果的幾個主要特性參數(shù)進行分析，其硬度、彈性、內聚性、咀嚼性、回復性均與口感正相關性。由于硬度、彈性和咀嚼性與我們口感分析結果有緊密關系，因此建議選擇硬度、彈性和咀嚼性作為質構分析主要參數(shù)指標。

我國海南省糖蜜椰果原料資源豐富，是人們理想的綠色食品種植基地，因此開發(fā)利用糖蜜椰果原料價值較大。質構分析儀是一種評價食品品質的經驗法儀器，其測定的結果有較高的靈敏度和客觀性，可以對食品品質較為客觀的評價，在食品行業(yè)當中有廣泛的應用。

目前，糖蜜椰果口感鑒定與質構分析還處于初級聯(lián)系階段，需要大量的實驗來建立起感官評價數(shù)據(jù)庫，才能解決感官評價過程中的量化問題。隨著糖蜜椰果研究的不斷深入，質構分析儀的推廣應用，人們對感官評價進行客觀評價分析的認識深入，糖蜜椰果的口感評價體系必將會逐步立體起來。