《SMS 质构仪在食品物性学中的应用》教学方案企划书_43页.pdf

超技仪器公司超技仪器公司 技术部技术部 冯占利冯占利 编写编写 二零一一年五月二零一一年五月 SMSSMS 质构仪在食品物性学中的应用质构仪在食品物性学中的应用 教学方案企划书教学方案企划书 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS I 目目 录录 SMS 质构仪质构仪在食品物性学中的应用在食品物性学中的应用教学方案企划书简介教学方案企划书简介.1 一一、食品物性学与质构仪食品物性学与质构仪.2 1.1 食品物性学的定义及研究内容食品物性学的定义及研究内容.2 1.1.1 食品物性学定义食品物性学定义.2 1.1.2 食品物性学的研究内容食品物性学的研究内容：.2 1.1.2.1 食品的力学性质.2 1.1.2.2 食品的热学性质.2 1.1.2.3 食品的电学性质.2 1.1.2.4 食品的光学性质.3 1.2.食品物性学的研究目的和方法食品物性学的研究目的和方法.3 1.2.1 食品物性学的研究目的食品物性学的研究目的.3 1.2.2 食品物性学研究方法食品物性学研究方法.3 1.2.3 主客观感官评价的比较主客观感官评价的比较.3 1.2.3.1 主观方法.3 1.2.3.2 客观方法.3 1.3.SMS 质构仪质构仪.4 1.3.1SMS 质构仪质构仪（Texture Analyzer）简介简介.4 1.3.2 TA 实验方法已经得到国际权威机构认证实验方法已经得到国际权威机构认证.4 1.3.3 通过通过 TA 我们可以得我们可以得到到.4 1.3.3.1 测试图形.4 1.3.3.2 质构结果.5 1.3.3.3 实验报告.5 二二、TA 的实验原理的实验原理、方法及其应用方法及其应用.6 2.1 TA 的实验原理的实验原理.6 2.1.1 物性测定原理物性测定原理.6 2.1.2TA 的实验原理的实验原理.6 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS II2.1.2.1 仪器设计目的.6 2.1.2.2 方式.7 2.1.2.3 参数.7 2.2TA 实验方法实验方法.7 2.2.1 全质构测试全质构测试.7 2.2.1.1 测试过程分析.7 2.2.1.2 可获得的物性.8 2.2.1.3 应用.8 2.2.1.4 图形解析.8 2.2.2 压缩实验压缩实验.9 2.2.2.1 测试过程分析.9 2.2.2.2 应用.9 2.2.2.3 图形分析.9 2.2.3 穿刺实验穿刺实验.10 2.2.3.1 测试过程分析.10 2.2.3.2 应用.10 2.2.3.3 图形分析.10 2.2.4 剪切实验剪切实验.10 2.2.4.1 测试过程分析.10 2.2.4.2 应用.11 2.2.4.3 图形分析.11 2.2.5 弯曲实验弯曲实验.11 2.2.5.1 测试过程分析.11 2.2.5.2 应用.12 2.2.5.3 图形分析.12 2.2.6 拉伸实验拉伸实验.12 2.2.6.1 测试过程分析.12 2.2.6.2 应用.13 2.2.6.3 图形分析.13 2.3TA 的应用领域的应用领域.13 2.3.1 烘焙类产品烘焙类产品.13 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS III2.3.1.1TPA 测试模式.13 2.3.1.2 压缩实验模式.14 2.3.1.3 穿刺实验模式.14 2.3.1.4 剪切实验模式.15 2.3.1.5 弯曲实验模式.16 2.3.1.6 拉伸实验模式.16 2.3.2 谷物类产品谷物类产品.17 2.3.2.1 压缩实验模式.17 2.3.2.2 剪切实验模式.18 2.3.3 糖果类产品糖果类产品.18 2.3.3.1 压缩实验模式.18 2.3.3.2 穿刺实验模式.19 2.3.3.3 剪切实验模式.19 2.3.3.4 弯曲实验模式.20 2.3.3.5 拉伸实验模式.20 2.3.4 乳制品乳制品.21 2.3.4.1 压缩实验模式.21 2.3.4.2 穿刺实验模式.22 2.3.4.3 剪切实验模式.23 2.3.4.4 拉伸实验模式.24 2.3.5 果蔬类产品果蔬类产品.25 2.3.5.1 压缩实验模式.25 2.3.5.2 穿刺实验模式.26 2.3.5.3 剪切实验模式.28 2.3.5.4 弯曲实验模式.29 2.3.6 胶体物质胶体物质.30 2.3.6.1 压缩实验模式.30 2.3.6.2 穿刺实验模式.30 2.3.7 肉类制品肉类制品.31 2.3.7.1TPA 实验模式.31 2.3.7.2 压缩实验模式.31 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS IV2.3.7.3 穿刺实验模式.31 2.3.7.4 剪切实验模式.32 2.3.8 米面制品米面制品.33 2.3.8.1 压缩实验模式.33 2.3.8.2 剪切实验模式.34 2.3.8.3 弯曲实验模式.35 2.3.8.4 拉伸实验模式.35 2.3.9 点心小吃点心小吃.36 2.3.9.1 压缩实验模式.36 2.3.9.2 穿刺实验模式.36 2.3.9.3 剪切实验模式.37 2.3.9.4 弯曲实验模式.38 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 1 SMSSMS 质构仪在食品物性学中的应用质构仪在食品物性学中的应用 教学方案企划书教学方案企划书简介简介 食品物性学的研究目的就是为了建立健全食品品质客观评价方法，为改善食品品质提供科学依据，现代化精密仪器的出现和发展，推动了这一研究的发展，利用精密仪器客观的评价食品质构特性已成为一种趋势。本文旨在介绍精密仪器 SMS 质构仪的实验原理，实验方法及其在食品物性研究中的应用，SMS 质构仪的实验方法有六种：二次咀嚼实验（TPA），五种最基本的实验模式：压缩、穿刺、剪切、弯曲、拉伸。以及这六种实验模式在食品质构测定中的应用领域，包括：烘焙类产品、谷物类产品、糖果类产品、乳制品、果蔬类产品、胶体、肉制品、米面制品、点心小吃十个方面。通过学习使大家对SMS质构仪的实验原理、方法和应用有一些认识，从而给大家的物性研究中过程提供便利。超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 2一一、食品物性学食品物性学与质构仪与质构仪 1.1 食品物性学的定义及研究内容食品物性学的定义及研究内容 1.1.1 食品物性学食品物性学定义定义 食品物性学在日本也被称为食品物理学，它与食品化学相对应食品物性学是以食品（包括食品原料）为研究对象，研究其物理性质的一门科学。由于食品本身的复杂性及物理性质在人们对食品感官评价中的特殊位置，食品物性学包含了比物理学本身更广泛的学科领域，即食品物性学不仅包括对食品本身理化性质的分析研究，而且包括食品物性对人的感官产生的所谓感觉性质的研究。1.1.2 食品物性学的研究内容食品物性学的研究内容：食品物性学研究的对象非常广泛，包括：初级产品，如收获后的粮食谷物类；一次加工的食品材料，如各种食用油、糖、奶粉、蛋粉等；半成品和成品食品，如面团、面包、果汁细胞结构的生物体 食品物性学涉及的领域虽然相当广泛，但主要以食品的物理学性质为基本内容，这些物理学性质有:食品的力学性质、光学性质、热学性质和电学性质。1.1.2.1 食品的力学性质 食品在力的作用下产生变形、振动、流动、破断等的规律，以及其与感官评价的关系。食品的力学性质是感官评价的重要内容，是决定品种好坏的主要指标。食品的力学性质与食品的生化变化、变质情况有着密切的联系，通过力学性质的测定可以把握食品以上品质的变化情况。食品的力学性质与食品的加工关系密切，许多操作都与力学性质相关，如混合、搅拌、压榨、过滤、分离、粉碎、膨化、喷雾等。1.1.2.2 食品的热学性质 常见的热学性质指标和研究内容有：比热容、潜热、相变规律、传热规律及与温度有关的热膨胀规律等。在一些食品加工的单元操作中，如杀菌、干燥、冷冻、熟化、烘烤等方面，热物性有十分重要的作用，在改善食品的风味方面，热物性也成为引人注目的研究新领域。1.1.2.3 食品的电学性质 主要是指食品及其原料的导电特性、介电特性以及其他的电磁物理特性。超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 31.1.2.4 食品的光学性质 是指食品物质对光的吸收、反射及其对感官反应的性质。1.2 食品物性学的研究目的和方法食品物性学的研究目的和方法 1.2.1 食品物性学的研究目的食品物性学的研究目的 了解食品与加工、烹饪有关的物理特性；建立食品品质客观评价的方法 旨在为改善食品品质提供科学依据。1.2.2 食品物性学研究方法食品物性学研究方法 通过对物性试验研究食品的组织结构和生化变化：主观的感官分析 客观的仪器测定，如质构仪，这是一种研究趋势。1.2.3 主客观感官评价的比较主客观感官评价的比较 1.2.3.1 主观方法 需要经过培训的专业人员，所需人数多；主观影响大，不精确；组成及形状复杂的样品，测定困难；只依靠经验和品评，不易找出最适化条件；费时且数据重现性差；没有统一的量化指标。1.2.3.2 客观方法 仪器测量、不需专业人员，一个人即可；仪器测量，客观精确；适合复杂或多样化之样品组成和形状；数据量化，节省新产品开发时间与成本；快速且数据重现性好；有国际权威机构认证。超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 41.3SMS 质构仪质构仪 1.3.1SMS 质构仪质构仪（Texture Analyzer）简介简介 图 1 SMS 质构仪 SMS 质构仪主要包括主机、专用软件、备用探头及附件。其基本结构一般是由一个能对样品产生变形作用的机械装置,一个用于盛装样品的容器和一个对力、时间和变形率进行记录的记录系统组成。其测试围绕着距离、时间、作用力三者进行测试和结果分析,也就是说,SMS 质构仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性1,其结果具有较高的灵敏性与客观性,并可对结果进行准确的数量化处理,以量化的指标来客观全面地评价成品,从而避免了人为因素对食品品质评价结果的主观影响。SMS 质构仪有许多配套探头,如破裂测试探头 HDP/TPB、粘着性探头 A/DS、轻型刀片 A/LKB、坚实度粘性测试探头 HDP/PFS、抗拉测试探头 A/SPR、柱型探头 P/35 等。在用 SMS 质构仪评价食品品质时,首先要根据测试样品选择探头的形状、规格,然后再根据探头来选择操作模式如压缩模式或拉伸模式。通过不同种类的压缩、切割、挤压和拉伸模具进行测试,得出能够表示一些质构特性及相关关系的一个曲线图2、3。1.3.2 TA 实验方法已经得到国际权威机构认证实验方法已经得到国际权威机构认证 AACC(美国谷物化学家协会)、AIB(美国焙烤协会)、AOAC(分析化学家协会)、BS(英国国家标准)、ISO(国际标准化组织)、ASTM(美国标准测试方法)、GMIA(美国明胶生产协会)、AFERA(欧洲胶带生产组织)1.3.3 通过通过 TA 我们可以得到我们可以得到 1.3.3.1 测试图形 TA 通过图形直观清晰的把食品的质构特性展示出来，如图 2。对图形做一系列的的运算就可以得到我们想要的结果。超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 5 图 2 质构图形 1.3.3.2 质构结果 通过 Macro 或者 Quick Calculations 对图形进行面积、斜率、平均值、时间差等运算，如图3。就可得到相应的质构结果：硬度、脆性、弹性、咀嚼性、延展性、内聚性、回复性，在运算结果时，我们可以选择批次运算，来对同批次产品进行统计学分析：均值、方差、变异系数等。如图 4。图 3 计算工具 图 4 质构分析结果 1.3.3.3 实验报告 同时我们可以得到集参数设定、注释、图形和结果为一体的标准报告。如图 5。图 5 实验报告 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 6二二、TA 的实验原理的实验原理、方法及其应用方法及其应用 2.1 TA 的实验的实验原理原理 2.1.1 物性测定原理物性测定原理 所谓物性测定原理是指测定物质受静态或者动态外力时所产生之行为，以及记录和分析在此过程中应力、应变和时间 3 种变量之间的关系。其中：应力（stress）：物质平面或单位面积之受力 应变（strain）：物质受力受之之行变程度 时间（time）：物质受力后随时间之变化 2.1.2TA 的实验原理的实验原理 LoadcellStable Micro SystemsSampleProbeLoadcellStable Micro SystemsStable Micro SystemsSampleProbe 图 6 SMS 质构仪模型 物性分析仪主要包括主机、专用软件、备用探头及附件。其基本结构一般是由一个能对样品产生变形作用的机械装置，一个用于盛装样品的容器和一个对力、时间和变形率进行记录的记录系统组成。测试围绕着距离(distance)、时问(time)、作用力(force)三者进行测试和结果分析，也就是说，物性分析仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性，并可通过配备的专用软件对结果进行准确的数量化处理，以量化的指标来客观全面地评价食品，从而避免了人为因素对食品品质评价结果的主观影响。2.1.2.1 仪器设计目的 测量样品受力时，随伴产生之应力或形变之变化 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 72.1.2.2 方式 借由力臂上下移动，测量应力变化 施予一固定力量，测量其形变变化 2.1.2.3 参数 应力 stress、位移 distance、应变 strain、时间的函数 function of time、温度、pH.2.2TA 实验方法实验方法 TA 的实验方法包括全质构测试（TPA）,和五种基本模式：压缩实验、穿刺实验、剪切实验、弯曲实验、拉伸实验。2.2.1 全质构测试全质构测试 全质构测试（Texture Profile Analysis，简写 TPA）,又称二次咀嚼实验，是由Szczeniak 等人于 1963 年确定的综合描述食品物性的质构分析法。2.2.1.1 测试过程分析 TPA 测试时探头的运行轨迹如图 7：探头从起始位置开始，先以一速率压向测试样品，接触到样品的表面后再以测试速率对样品进行压缩一定的距离，而后返回到压缩的触发点，停留一段时间后继续向下压缩同样的距离，而后以测后速率返回到探头测前的位置。其中测中速率和测后速率保持一致。超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 8 图 7 TPA测试过程图 2.2.1.2 可获得的物性 硬度（hardness）、脆性（fracturability）、粘连性（stringiness）、粘性（adhesiveness）、弹性（springiness）、内聚性（cohesiveness）、回复性（resilience）、胶粘性（gumminess）、咀嚼性（chewiness）2.2.1.3 应用 主要应用在烘焙类产品，如面包、蛋糕等；肉类制品，如火腿、肉丸子等；面制品；果蔬等。2.2.1.4 图形解析 TPA 测试典型结果图如图 8。FORCEFIRST BITETIMESECOND BITEFracturabilityHardness 1DOWNUPDOWNUPHardness 2Area 1Area 2oAdhesivenessArea 3SpringinessStringinessFORCEFIRST BITETIMESECOND BITEFracturabilityHardness 1DOWNUPDOWNUPHardness 2Area 1Area 2oAdhesivenessArea 3SpringinessStringiness 图 8 TPA测试典型图 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 9从图 8 中我们可以得到硬度（hardness）、脆性（fracturability）、粘连性（stringiness）、粘性（adhesiveness）、弹性（springiness）、内聚性（cohesiveness）、回复性（resilience）、胶粘性（gumminess）、咀嚼性（chewiness）。其中：Cohesiveness=Area 2/Area 1；Gumminess=Hardness Cohesiveness；Chewiness=Gumminess Springiness 2.2.2 压缩实验压缩实验 2.2.2.1 测试过程分析 压缩实验就是探头以测试前速度接近样品，当接触到样品时改用测试中速度对样品进行压缩，直到达到设定的目标位置，以测试后速度返回。其测试过程如图 9 所示：下压下压接触样品前接触样品前接触样品下压接触样品下压到达目标位置到达目标位置，返回返回下压下压接触样品前接触样品前接触样品下压接触样品下压到达目标位置到达目标位置，返回返回 图 9 压缩试验测试过程图 2.2.2.2 应用 主要应用在面包、蛋糕类等烘焙制品的硬度、弹性、新鲜度测试；火腿、肉丸子等肉制品的硬度、弹性测试；苹果、草莓等果蔬类产品的坚实度、脆度和抗挤压能力测试。2.2.2.3 图形分析 压缩实验所得到的典型图形如图 10 所示：ForceTimeHardnessArea1Area2Area3AdhesivenessForceTimeHardnessArea1Area2Area3AdhesivenessForceTimeHardnessArea1Area2Area3Adhesiveness 图 10 压缩实验典型图形 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 10从图 10 中可以得到硬度、脆度、回复力、粘性等。其中：回复力 Resilience=Area2/Area1 2.2.3 穿刺实验穿刺实验 2.2.3.1 测试过程分析 穿刺实验就是探头穿过样品表面，继续穿刺到样品内部，达到设定的目标位置后返回。其测试过程图如图 11 所示：接触样品前接触样品前穿刺过程中穿刺过程中达到目标位置达到目标位置，返回返回接触样品前接触样品前穿刺过程中穿刺过程中达到目标位置达到目标位置，返回返回 图 11 穿刺实验测试过程图 2.2.3.2 应用 主要应用在苹果、梨子等果蔬类产品的表皮硬度、屈服点、果肉硬度、成熟度或新鲜度的测定；带馅料或夹层烘焙产品的内部馅料或夹层的质地测定；带包装火腿等肉制品的质地测定等。2.2.3.3 图形分析 穿刺实验所得到的典型图形如图 12 所示：TimeForce表皮硬度表皮硬度Area果肉硬度果肉硬度果肉粘性果肉粘性TimeForce表皮硬度表皮硬度Area果肉硬度果肉硬度果肉粘性果肉粘性Force表皮硬度表皮硬度Area果肉硬度果肉硬度果肉粘性果肉粘性 图 12 穿刺实验典型图形 从图 12 中我们可以得到表皮硬度、内部组织硬度、粘性等。2.2.4 剪切实验剪切实验 2.2.4.1 测试过程分析 剪切实验就是刀具对样品进行剪切，到目标位置后返回。其测试过程图如图 13。超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 11接触样品前接触样品前剪切过程中剪切过程中达到目标位置达到目标位置，返回返回接触样品前接触样品前剪切过程中剪切过程中达到目标位置达到目标位置，返回返回 图 13 剪切实验过程图 2.2.4.2 应用 主要应用于鱼肉等、火腿等肉制品的嫩度、韧性和新鲜度的测定；蔬菜组织质地测定；面包、蛋糕等烘焙产品的表面硬度以及内部馅料、质地变化等。2.2.4.3 图形分析 剪切实验所得到的测试图形如图 14。ForceTimeHardnessArea1Area2Adhesiveness韧性韧性嫩度嫩度ForceTimeHardnessArea1Area2Adhesiveness韧性韧性嫩度嫩度 图 14 剪切试验典型图形 从图 14 中我们可以得到应聘的硬度、嫩度、韧性、粘性等。2.2.5 弯曲实验弯曲实验 2.2.5.1 测试过程分析 弯曲实验就是探头对样品进行下压弯曲施力，直到样品受挤压断裂后返回。其测试过程如图 15。接触样品接触样品，开始弯曲开始弯曲弯曲折断弯曲折断，返回返回接触样品接触样品，开始弯曲开始弯曲弯曲折断弯曲折断，返回返回 图 15 弯曲实验测试过程图 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 122.2.5.2 应用 主要应用于硬质面包、饼干、巧克力棒等烘焙产品的断裂强度、脆度等质构的测定；黄瓜等蔬菜的新鲜度测定；糖果的硬度测定等。2.2.5.3 图形分析 弯曲实验的典型图形如图 16 所示。从图 16 中可以得到样品的酥脆性、硬度、坚实度、回复力、粘性等质构特征。其中：酥脆性（Fracturability）用从起始位置到最大峰值点之间的线性距离（Linear Distance）表示；硬度(Hardness)用最大峰值点的力值表示；回复力(Resilience)用 Area2/Area1 表示；粘性(Adhesiveness)用 Area3 表示。ForceHardnessArea1Area2Area3AdhesivenessLinear DistanceFracturabilityForceHardnessArea1Area2Area3AdhesivenessLinear DistanceFracturabilityForceHardnessArea1Area2Area3AdhesivenessLinear DistanceFracturability 图 16 弯曲实验的典型图形 2.2.6 拉伸实验拉伸实验 2.2.6.1 测试过程分析 拉伸测试就是指将样品固定在设备上，用设备对样品进行向上拉伸，直到拉伸到设定距离后返回。其测试过程如图 17 所示：固定好样品固定好样品拉伸阶段拉伸阶段拉断后返回拉断后返回固定好样品固定好样品拉伸阶段拉伸阶段拉断后返回拉断后返回 图 17 拉伸实验测试过程图 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 132.2.6.2 应用 拉伸实验模式主要应用于面条的弹性模数、抗张强度以及伸展性测试；面团的拉伸阻力和拉伸距离的测定。2.2.6.3 图形分析 拉伸实验所得到的典型测试图形如图 18 所示：TimeForce拉伸阻力拉伸阻力拉伸距离拉伸距离TimeForce拉伸阻力拉伸阻力拉伸距离拉伸距离Force拉伸阻力拉伸阻力拉伸距离拉伸距离 图 18 拉伸实验典型测试图形 从图 18 中可以得到拉伸阻力、拉伸距离等质构特性。其中：拉伸阻力用图中力的最大峰值表示；拉伸距离用最大峰值对应的距离表示。2.3TA 的应用领域的应用领域 TA 的应用领域非常广泛，包括焙烤类产品、谷物类产品、糖果类产品、乳制品、果蔬类产品、胶体、肉制品、米面制品、点心小吃等。2.3.1 烘焙类产品烘焙类产品 TA 测试在烘焙类产品中应用特别多，六种实验模式都有用到。可以用这些实验模式获得样品的新鲜度、硬度、弹性、咀嚼性、酥脆性等质构特性、也可用来评估货架期。具体的应用如下：2.3.1.1TPA 测试模式 面包、蛋糕等的全质构测试：图 19 烘焙产品全质构测试图 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 14探头探头：P/100、75、50-圆柱型平底探头：该装置可用于测量面包、蛋糕的全质构特性：硬度、粘连性、粘性、弹性、内聚性、回复性、咀嚼性等。其测试图如图 19 所示。2.3.1.2 压缩实验模式（1）面包、蛋糕的硬度、回复力测定：AACC74-09 标准测试方法标准测试方法 探头探头：P/36R-圆柱型平底探头：探头圆周设计成斜角，可避免锐角造成边缘切割与剪切作用；适用于测试海绵蛋糕、吐司面包等的质地之硬度（Hardness）、弹性（Springiness）、以及新鲜度（Freshness）等。其测试图如图 20：图 20 面包蛋糕硬度测试图（2）面包挤压测试：非破坏性测试非破坏性测试 探头探头：A/BSR-V 型面包挤压装置头：模拟普通测试绵薄啊柔软性的方法，用拇指和食指（将手弄成一个 V 形）挤压面包。可以测试已包装或未包装面包的柔软度（Softness）、弹性（Springiness）以及新鲜度(Freshness)等指标。样品无需准备，属非破坏性测试，评估样品售卖时效与下架时间。其测试图如图 21 所示：图 21 面包售卖时效测试图 2.3.1.3 穿刺实验模式 薯片、饼干等的脆性强度测定 探头探头：HDP/CFS-脆性强度测试装置：以球形探头的穿刺测试薯片、饼干或膨化食品等食品之酥脆性（Fracturability）进行测试。其测试图如图 22 所示：超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 15 图 22 烘焙食品的酥脆性测定 2.3.1.4 剪切实验模式（1）烘焙产品的表面硬度及内部馅料质地测定 探头探头：HDP/BS-Warner 刀具装置：包括 Warner Bratzler 切刀和斜口、直角切刀，侧边可限制形变；主要用于观察样品收到剪切、切断（cutting or shearing）时之应力变化，适用于观察面包表面硬度及内部馅料质地变化。其测试图如图 23 所示：图 23 烘焙产品的表面硬度、内部馅料质地变化测试图（2）烘焙产品酥脆性测试 探头探头：A/ECB-延展刀具装置：该装置为可更换式刀片、厚 0.9mm 固定在 115mm宽的锁架上。适合测试厚而宽的样品，例如酥皮或派的酥脆性（crispness）。最大样品的宽度可以达到 100mm。其测试图如图 24 所示：图 24 烘焙产品酥脆性测试图（3）烘焙产品韧性测试 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 16探头探头：A/MHTR-韧性实验装置：包含两个安装在一起操作台的活动斜角基盘、以及一个金属切丝的支撑框架；以切丝时受力状况进行测试，适用于测试面包、蛋糕或其他产品的坚实度（firmness）、韧度（toughness）之特性测试。其测试图如图 25 所示：图 25 烘焙产品韧性测试图 2.3.1.5 弯曲实验模式 面包、饼干、玉米脆片等的断裂强度测试 探头探头：HDP/3PB-三点这段测试装置：可调整间距最长到 70mm，适用于测试长条形面包、饼干、巧克力棒、玉米脆片等断裂强度（break strength）或脆度（fracture）,也可应用于蔬菜之新鲜度（freshness）测试。其测试图如图 26 所示：图 26 烘焙产品断裂强度测试 2.3.1.6 拉伸实验模式（1）面包、饼干面团拉伸性测试 图 27 面团拉伸性测试图 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 17探头探头：A/KIE-面团之拉伸测定装置：主要测定其伸展性（R，extensibility）和抗张力（E，resistance）；样品用量少、测定方便，较 Extensogragh 更能适用于观察比较配方和制程上之差异性，并作为产品改善之依据。其测试图如图 27 所示。（2）披萨的拉伸性测试 探头探头：A/PT-披萨拉伸测试装置：以四个针孔穿刺的方式固定披萨，模拟和测试披萨在撕开时，以拉力（tensile）和伸展（extension）评估不同配料和烘焙条件对食材质地韧度（toughness）的影响。其测试图如图 28 所示：图 28 披萨拉伸测试图 2.3.2 谷物类产品谷物类产品 谷物类产品的几何形状一般都不规则，所以通常采用批量测试，以压缩和剪切实验模式为主，可测得谷物类产品的硬度、脆度等物性。具体应用如下：2.3.2.1 压缩实验模式 谷物产品批量压缩测试 探头探头：A/OTC-Ottawa 挤压测试装置：平底活塞，配合线型、圆孔网状型等不同之挤压没扣；适用于规则或不规则形状的样品，包括膨发性玉米脆片、腌渍酱菜、谷类食品等产品以平均挤压测定硬度（hardness）与脆度（crispness），应用范围广泛。其测试图如图 29所示：图 29 谷物类产品挤压测试图 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 182.3.2.2 剪切实验模式 谷物产品批量剪切测试 探头探头：HDP/KS5、HDP/KS10-Kremer 剪切刀具室：Kremer Shear Cell，5、10 片式切刀，透明前板可使刀口与样品接触位置更加精确；适用于规则或不规则形状的样品，主要观察总体性（combination）之挤压（extrusion）、剪切（Shearing）等效应，包括肉丁、重组肉块之质地分析，以及膨发性玉米脆片、腌渍酱菜、蔬果、豆类、谷类食品等，应用范围广泛。其测试图如图 30 所示：图 30 谷物产品批量剪切实验 2.3.3 糖果类产品糖果类产品 糖果类产品形式多样，除 TPA 测试外，五种基本的实验模式：压缩、穿刺、剪切、弯曲、拉伸都有用到，从测试中可得到样品的硬度、破裂力、粘性、拉伸性能、弹性等质构特性，具体的应用如下：2.3.3.1 压缩实验模式（1）巧克力的粘性和涂抹性测定 探头探头：HDP/SR-TTC 延伸装置：是一套精确配合的凹凸有机玻璃，无聊在测试中从凹凸圆锥体之间流出来，有五个可替换的凹形圆锥体样本容器；适用于奶油、奶酪、巧克力等稠性样品进行涂布性（spreadability）、柔软度(tenderness)和粘着性(adhesiveness)等参数的测试。测试图如图 31 所示：图 31 巧克力粘着性、涂抹性测试 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 19（2）粘性糖的坚实度测定 探头探头：P/35-圆柱形平底探头：测试粘性糖的坚实度和弹性，表面粘性、粘连性。具体测试图如图 32 所示：图 32 粘性糖的坚实度、粘性等质构特性测试图 2.3.3.2 穿刺实验模式（1）硬糖的硬度和破裂性测试 探头探头：P/2、P/4、P/6 或 P/1KSS,XT/SHT-测定硬糖的硬度和破裂性、粘性，可连接温控装置。具体测试图如图 33 所示：图 33 硬糖硬度、破裂度测试图（2）饴糖的硬度、粘性测试 探头探头：P/0.75S-测试饴糖的硬度、粘性、粘连性等质构特性。具体的测试图如图 34 所示：图 34 饴糖的硬度、粘性测试图 2.3.3.3 剪切实验模式 口香糖硬度测试 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 20探头探头：A/CKB-精细刀具：该装置提供了 50mm 宽的标准可更换刀具，可以精确切割样品，由于锋利的刀可以切非常硬、小的产品，甚至小于 0.5mm 厚；适于测试高硬度或是表面坚硬值材质，如不同加工处理过程之香肠、口香糖、肉片、鱼浆、果蔬组织、坚果、谷类等产品的质构测定。具体测试图如图 35 所示：图 35 口香糖硬度测试图 2.3.3.4 弯曲实验模式 条形口香糖硬度、抗弯曲测试 探头探头：HDP/3PB-三点弯曲测试装置:条形口香糖的硬度和抗弯曲测试。具体测试图如图 36 所示：图 36 条形口香糖硬度和抗弯曲测试图 2.3.3.5 拉伸实验模式（1）口香糖拉伸测试 探头探头：A/KIE-结合储存温度，用来测量口香糖的拉伸阻力和延展性。具体测试图如图37 所示：超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 21图 37 口香糖拉伸测试图（2）口香糖单向延展测试 探头探头：A/TG-拉伸装置：测定口香糖的单项延展性和最大拉力测试。具体测试图如图38 所示：图 38 口香糖单向延展测试图 2.3.4 乳制品乳制品 TA 测试在乳制品中的应用也很广泛，用到的实验模式有压缩、穿刺、剪切、拉伸。通过测试可得到样品柔软性、延展性、稠度、剪切力等质构特性。具体的应用如下：2.3.4.1 压缩实验模式（1）奶油等流体的挤压实验 探探头头：HDP/FE-正挤压装置：活塞在容器中密封挤压，将样品通过底盘孔压出到收集器中，从而测出样品挤出强度，例如奶油、黄油、奶酪、果酱、巧克力等流体的延展性（extension）、粘性(stickiness)、和挤出强度（extrusion）等特性。具体的测试图如图 39 所示：图 39 流体挤压实验图（2）奶油、奶酪等延展性测试 探头探头：HDP/SR-TTC 延伸装置：是一套精确配合的凹凸有机玻璃，无聊在测试中从凹凸圆锥体之间流出来，有五个可替换的凹形圆锥体样本容器；适用于奶油、奶酪、巧克力等稠性样品进行涂布性（spreadability）、柔软度(tenderness)和粘着性(adhesiveness)等参数的 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 22测试。测试图如图 40 所示：图 40 巧克力粘着性、涂抹性测试 2.3.4.2 穿刺实验模式（1）圆柱型探头对奶油奶酪等产品的穿刺测试 探头探头：P/5、25-圆柱型探头：对奶油、奶酪等产品的坚实度、韧性、粘性、穿透力、稠度等物性进行测定。具体测试图如图 41 所示：图 41 乳制品坚实度、穿刺力测定图（2）锥形探头对奶油奶酪的穿刺实验 探头探头：P/30C、40C、45C、60C 锥形探头：通过穿刺测试，测定黄油、人造黄油、酸奶、奶酪等产品的坚实度。具体测试图如图 42 所示：图 42 锥形探头对乳制品的穿刺实验图（3）球形探头对乳制品的穿刺实验 探头探头：P/1S、0.5S、5S-球形探头：该装置可进行奶酪等制品之表面坚实度（firmness）与黏性测试（stickiness）。具体测试图如图 43 所示：超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 23 图 43 球形探头对乳制品的穿刺实验（4）干酪的硬度测定 探头探头：P/1R-用来测量干酪的硬度和穿刺所做功。具体测试图如图 44 所示：图 44 干酪的硬度测定图（5）乳制品的多重穿刺实验 探头探头：A/MPP-多重穿刺探头：适用于均质性差的产品，测量产品的坚实度和硬度，特别适合一般探头很困难取得代表性资料的样品。如均质性差的奶酪、奶油等产品。用此探头进行穿刺实验可得到很平均的数据与可信度高的结果，提高分析的重现性。具体测试图如图 45 所示：图 45 多重穿刺实验图 2.3.4.3 剪切实验模式（1）奶油的剪切实验 探头探头：A/BC-奶油刀具：以一根直径 0.3mm的金属线切割 500 克得试样；利用切割力 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 24（cutting force）测量块状奶油、人造奶油、奶酪的坚实度（firmness）和涂布性（spreadability）以及乳酪的粘稠度（consistency）。具体测试图如图 46 所示：图 46 奶油的剪切实验图（2）奶酪的硬度测定 探头探头：A/WEG-精细刀具：仪器包括 30mm 宽的上、下契，切入角为 30，下契直接固定在测试仪底座上，上契同 Load cell 连接；测定产品包括奶酪和蔬菜，可以进行断裂力（fracture）和硬度（hardness）测量。具体测定图如图 47 所示：图 47 奶酪硬度测定图（3）奶酪的剪切实验 探头探头：HDP/BS-Warner 刀具装置：包括 Warner Bratzler 切刀和斜口、直角切刀，侧边可限制形变；主要用于观察样品收到剪切、切断（cutting or shearing）时之应力变化，适用于观察奶酪的硬度及剪切力所做功。其测试图如图 48 所示：图 48 奶酪的剪切实验图 2.3.4.4 拉伸实验模式 奶酪的拉伸实验 超技仪器超技仪器 教学方案企划书 SMSSMS 25探头探头：A/CE-奶酪延展性装置：该装置由可微波加热的器皿及双面叉式探头构成。将已知重量的奶酪装在器皿中进行微波加热直至融化。样品倒入容器中，并将容器固定于SMS 质构仪底座。叉子通过转接座连接到力量感应元上。通过融化的奶酪中向上拉叉子，测量其延展性（extensibility）抗拉强度（resistance to extension）。对很多食品而言（比如披萨），奶酪的强度和延展性是很重要的质构性质。具体测试图如图 49 所示：图 49 奶酪的拉伸测试图 2.3.5 果蔬类产品果蔬类产品 对于果蔬类产品，主要是测定其果蔬的成熟度、坚实度、果壳或果皮的硬度、脆性和果肉的粘性等质构特征，其用到的实验模式主要有四种：压缩模式、穿刺模式、剪切模式和弯曲模式。具体应用如下：2.3.5.1 压缩实验模式（1）水果的抗挤压测试 探头探头：P/75 或 P/1