背 景

椰果，亦稱高纖椰果、細(xì)菌纖維素（Coco Nata），是以100%新鮮椰子水為原料，經(jīng)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(zhì)，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(dá)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(dòng)，同時(shí)還具有調(diào)節(jié)血糖值、抑制胰高血糖素分泌、預(yù)防糖尿病、調(diào)節(jié)血中脂質(zhì)、調(diào)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(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。而隨著應(yīng)用的不斷深入，消費(fèi)者對糖蜜椰果的品質(zhì)也越來越重視。

食品品質(zhì)主要包括商品品質(zhì)和食用品質(zhì)。食用品質(zhì)反映的多為食品的質(zhì)構(gòu)特性，如硬度、彈性、咀嚼性等。對于食品品質(zhì)的評價(jià)方法主要包括主觀評價(jià)和客觀評價(jià)。主觀評價(jià)即感官評價(jià)，利用感官品嘗鑒定的方法對食品進(jìn)行分析，這也是國內(nèi)外多年來一直沿用的方法。雖然評價(jià)項(xiàng)目因區(qū)域而有所不同，但都是以口感為實(shí)質(zhì)性評價(jià)內(nèi)容。而口感則是一個(gè)綜合性狀，其評價(jià)也多屬于偏愛型感官分析，易受評價(jià)員的嗜好、品味等不穩(wěn)定因素的影響，從而難以做出準(zhǔn)確評價(jià)，導(dǎo)致主觀評價(jià)的人為誤差較大，試驗(yàn)結(jié)果的可靠性、可比性差。國內(nèi)外專家一直致力于研究客觀、簡單易行、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的鑒定食用品質(zhì)的方法，以確保感官評價(jià)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(zhì)構(gòu)指標(biāo)來獲得對物性概念的準(zhǔn)確表達(dá)，確保評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

以往評價(jià)糖蜜椰果的品質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)。本文主要針對以上評價(jià)要求，利用物性測試儀亦即質(zhì)構(gòu)分析儀對糖蜜椰果進(jìn)行質(zhì)構(gòu)參數(shù)量化與口感評價(jià)之間關(guān)聯(lián)的初步探討。

質(zhì)構(gòu)分析的相關(guān)闡述

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

質(zhì)構(gòu)分析是指用機(jī)械的、感觸的方法或在適當(dāng)條件下用視覺的、聽覺的接觸器可接受的所有產(chǎn)品的機(jī)械的、幾何的和表面的特性，也就是對材料的機(jī)械特性進(jìn)行評估，表現(xiàn)在材料受到可控力的作用下而產(chǎn)生形變曲線，與感官感覺有很大關(guān)聯(lián)。TPA質(zhì)構(gòu)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(yùn)動(dòng)，對樣品進(jìn)行兩次壓縮，測試過程與電腦連接，通過界面輸出質(zhì)構(gòu)測試曲線，從中可以分析質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)：硬度、彈性、粘附性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、回復(fù)性等。

質(zhì)構(gòu)分析儀主要包括主機(jī)、軟件、測試探頭及夾具附件。其基本結(jié)構(gòu)一般是由一個(gè)能對樣品產(chǎn)生變形作用的機(jī)械裝置、一個(gè)用于盛裝樣品的容器和一個(gè)對力、時(shí)間和形變率進(jìn)行記錄的記錄系統(tǒng)組成。其測試圍繞著距離、時(shí)間、作用力三者進(jìn)行測試和結(jié)果分析；也就是說，質(zhì)構(gòu)分析儀所反映的主要是與力學(xué)特性有關(guān)的食品質(zhì)地特性，其結(jié)果具有較高的靈敏性和客觀性，并對結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的量化處理，以量化的指標(biāo)來客觀全面地評價(jià)產(chǎn)品，從而避免了人為因素對食品品質(zhì)評價(jià)結(jié)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(jìn)機(jī)型——CTX質(zhì)構(gòu)分析儀。CTX質(zhì)構(gòu)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(zhì)構(gòu)分析的測試應(yīng)用，使用簡單方便。用質(zhì)構(gòu)分析儀評價(jià)食品品質(zhì)時(shí)，要根據(jù)測試樣品的不同性質(zhì)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(shí)間之間關(guān)系的變化曲線圖。

CTX質(zhì)構(gòu)儀

TPA質(zhì)構(gòu)曲線中，我們可以得到與人的感官評價(jià)相關(guān)的質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)。典型的TPA 質(zhì)構(gòu)曲線如圖2所示，TPA 測試時(shí)探頭的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行壓縮一定的距離，而后返回到壓縮的觸發(fā)點(diǎn)，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(zhì)構(gòu)曲線圖

美國食品質(zhì)地資深研究者Malcolm Bourne 博士在其所著作的《食品質(zhì)地和粘性》(Food Texture and Viscosity)一書及相關(guān)論文中對TPA 質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)進(jìn)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(shí)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(yīng)力峰。其反義詞為軟度。

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

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

粘附性：次壓縮曲線達(dá)到零點(diǎn)到第二次壓縮曲線開始之間的曲線的負(fù)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(nèi)聚性：表示測試樣品經(jīng)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(nèi)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(fù)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(shí)樣品所釋放的彈性能與壓縮時(shí)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(qiáng)度、屈服應(yīng)力、鋪展性、稠度、爆破力、松弛度、破裂點(diǎn)、柔軟性、凝膠強(qiáng)度、相對模量等也是在食品應(yīng)用當(dāng)中常用的參數(shù)。用TPA 質(zhì)構(gòu)分析方法對樣品分析時(shí)，并不是對以上的每個(gè)特性參數(shù)都要分析，要根據(jù)測試條件的設(shè)定、質(zhì)構(gòu)圖譜的表現(xiàn)形式、以及樣品自身特性和分析者的實(shí)際需要來進(jìn)行選定。

材料與試驗(yàn)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(jìn)行測試。CTX質(zhì)構(gòu)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(yàn)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(gè)探頭時(shí)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(jié)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(jiān)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(jié)果。

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

測試速度的選取：由于所設(shè)定的距離只有2mm，因此設(shè)定的速度不能太大或太小，根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)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(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析，研究發(fā)現(xiàn)使用不銹鋼器皿由于無彈性測試結(jié)果較為理想。

單個(gè)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(gè)顆粒時(shí)，對于一些小顆粒用質(zhì)構(gòu)分析儀測定誤差較大，而大顆粒測定結(jié)果平行性相對較好；使用多顆粒樹立放置時(shí)，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(shí)，不論是小顆粒還是大顆粒，使用質(zhì)構(gòu)分析儀測定誤差都會(huì)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(jìn)行試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(shè)定相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)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(jié)果得到各個(gè)參數(shù)值及試驗(yàn)曲線，每個(gè)樣品重復(fù)做15次，去掉一個(gè)zui高值和一個(gè)zui低值后取平均值。具體測定參數(shù)如表2所示。

結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和TPA質(zhì)構(gòu)曲線，如表3和圖4。

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圖4  糖蜜椰果TPA 質(zhì)構(gòu)曲線圖

由表3結(jié)果可知，通過質(zhì)構(gòu)分析儀測試不同糖蜜椰果的品質(zhì)與其感官品質(zhì)相比，其硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性均具有一致性，軟硬不同的糖蜜椰果，測試的指標(biāo)有顯著差異且成正相關(guān)性。由于質(zhì)構(gòu)分析儀測試指標(biāo)能夠進(jìn)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(shí)，比較綿軟，沒有水果的質(zhì)感。彈性和回復(fù)性在很大程度上都能反應(yīng)果肉在受到外力后，果肉內(nèi)部生物組織結(jié)構(gòu)的恢復(fù)變形的能力。彈性越大或者回復(fù)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(nèi)聚性是表示了果肉內(nèi)部之間的相互作用力強(qiáng)弱，跟硬度呈正相關(guān)。內(nèi)聚性越小，果肉越疏松，口感越綿軟。咀嚼性與硬度、彈性、內(nèi)聚性正相關(guān)性，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可證明這一結(jié)論。

由表3結(jié)果我們還可知，粘附性與糖蜜椰果的軟硬幾乎沒有關(guān)系，這可能跟糖蜜椰果的高持水性有關(guān)，含水量越高，粘附性越小，此結(jié)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(shí)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(shí)不至于太光滑。

結(jié)論

質(zhì)構(gòu)分析儀對糖蜜椰果的幾個(gè)主要特性參數(shù)進(jìn)行分析，其硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性均與口感正相關(guān)性。由于硬度、彈性和咀嚼性與我們口感分析結(jié)果有緊密關(guān)系，因此建議選擇硬度、彈性和咀嚼性作為質(zhì)構(gòu)分析主要參數(shù)指標(biāo)。

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(jià)值較大。質(zhì)構(gòu)分析儀是一種評價(jià)食品品質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)法儀器，其測定的結(jié)果有較高的靈敏度和客觀性，可以對食品品質(zhì)較為客觀的評價(jià)，在食品行業(yè)當(dāng)中有廣泛的應(yīng)用。

目前，糖蜜椰果口感鑒定與質(zhì)構(gòu)分析還處于初級聯(lián)系階段，需要大量的實(shí)驗(yàn)來建立起感官評價(jià)數(shù)據(jù)庫，才能解決感官評價(jià)過程中的量化問題。隨著糖蜜椰果研究的不斷深入，質(zhì)構(gòu)分析儀的推廣應(yīng)用，人們對感官評價(jià)進(jìn)行客觀評價(jià)分析的認(rèn)識深入，糖蜜椰果的口感評價(jià)體系必將會(huì)逐步立體起來。