（食品科学专业论文）菊芋及其腌渍品的流变特性和质地评价研究.pdf

江苏夫学硕士学住论丈 摘要 菊芋是一种常见的块茎类蔬菜，一般被用来提取菊糖或腌渍咸菜。它具有营 养价值高、便于种植管理等优点，因此是极具开发价值的半野生资源。流变特性 与质地特性参数足果蔬质量评定的重要参数，往往是影响消费者选择果蔬的主要 因素之一。因此，研究菊芋等果蔬采后的流变特性及其质地的变化，对其采后处 理及品质评价具有十分重要的意义。 本论文以菊芋和腌渍菊芋为主要研究对象，用质构仪对菊芋进行了如下测试： 松弛和蠕变等“小变形”的基本流变力学测试，穿刺、压缩、剪切、弯曲、拉伸 等破坏力学测试，t p a 等模拟力学测试。 为了得到实验最佳的测试条件，对菊芋和腌渍菊芋分别用不同的测试参数进 行各项测试，结果表明，实验测试速率、位移和时间对实验结果均有不同程度的 影响，不同测试方法的主要影响因素不同，因此。分别对测试条件进行了优化： 对于新鲜菊芋的测定，取样时应尽量选在芯部取样，应采用去皮测试，探头采用 p 3 较好。穿刺速率建议取0 2 5 m m s 之间，穿刺深度应大于3 r a m ：剪切测试速率 应选取0 2 4 m m s 之间：t p a 测试速率应选取0 2 4 m m s 之间，压缩量大于2 m m ； 松弛测试得到优化的实验组合为加载速率l m m s 、0 5 加载量m i l l 、松弛时间6 0 s ； 蠕变测试得到优化的实验组合为加载速率0 5 m m s 、载荷3 0 0 0 9 、时间6 0 s 。 通过对菊芋在不同贮藏温度和不同贮藏方式下的流变和质地特性的变化趋势 进行研究，以及对贮存期间的菊芋进行感官评价，结果表明：不同贮藏温度对菊 芋最终保藏效果的影响是显著的，l 的贮藏温度条件对菊芋品质的保持具有较好 的保藏效果；p e 保鲜膜( 袋) 包装对菊芋来说是比较好的常温保藏方法，c a c l 2 处理的方式也有不错的保鲜效果：菊芋在贮存过程中的流变和质地力学变化与其 感官品质、水分含量等的变化具有一定的关联性。特别是脆性、质地、新鲜度等 感官指标分别与空间破裂次数n s r 、刺破深度d 、t p a 测试的回复性等质地力学 指标具有很好的相关性( r 分别为0 9 5 2 、o 9 5 5 、0 9 5 7 ) 。 通过研究新鲜菊芋和腌渍菊芋在质地力学和流变特性上的差异性，以及热处 理过程对菊芋和腌渍菊芋质地特性、流变特性和感官品质的影响。结果表明：新 鲜菊芋和腌渍菊芋在质地和流变学特性上的差异较大，热处理过程对二者质地力 学和流变特性的变化具有明显的影响。 通过上述研究，将菊芋和腌渍菊芋抽象的流变特性和质地力学性质具体化、 江苏大学硕士学位论文 数字化，建立了简易评价二者综合品质有效方法：通过对其进行感官评价，进一 步研究了感官评价和质构分析仪测定结果的相关性。为利用仪器分析代替感官评 价测定腌渍菊芋的质地品质提供了理论依据。 关键词：菊芋，腌渍，质地，流变，感官评价，脆性 江苏大学硕士学位论文 j e r u s a l e ma r t i c h o k ei sak i n do ff a m i l i a rt u b e rv e g e t a b l e ，a n di ti su s u a l l yb eu s e dt o e x t r a c ti n u l i no rm a k ep i c k l e dv e g e t a b l e j e r u s a l e ma r t i c h o k eh a st h ea d v a n t a g eo fh i g h n u t r i t i o nv a l u ea n de a s i l yg r o w t h , s oi t i ss e m i - w i l dr e s o u r c ew i t hv e r yi m p o r t a n t d e v e l o p m e n tv a l u e t h ep a r a m e t e r so ft h e o l o g ya n dt e x t u r ea r ei m p o r t a n tp a r a m e t e rt o e v a l u a t et h eq u a l i t yo ff r u i ta n dv e g e t a b l e ，t h e ya r ea l w a y s p r i m a r yf a c t o r st oa f f e c ：t s c u s t o m e r 幻c h o o s ef r u i ta n dv e g e t a b l e s o i n v e s t i g a t i n gc h a n g e so fr h e o l o g ya n dt e x t u r e q u a l i t y o ff r u i ta n dv e g e t a b l es u c ha sj e r u s a l e ma r t i c h o k ea f t e rg a t h e r i n gh a sv e r y i m p o r t a n tm e a n i n gt od i s p o s ea n d e v a l u a t et h e i rq u a l i t y w i t h j e r u s a l e ma r t i c h o k ea n dp i c k l e dj e r u s a l e ma r t i c h o k et u b e r a st h em a i no b j e c t s a n dt e x t u r ea n a l y z e ra st h em a i ni n s t r u m e n t ，t h i st h e s i sm a i n l yf o c u s e s0 1 1t h ea s p e c t sa s f o l l o w s ：t h e “s l i g h td e f o r m a t i o n ”t e s t s s u c ha ss t r e s sr e l a x a t i o na n dc r e e pt e s t ，t h e d e s t r u c t i v et e s t ss u c ha sp u n c t u r et e s t , c o m p r e s s i o nt e s t ，s h e a r i n gt e s t , b e n d i n gt e s t ，t e n s i o n t e s t , a n dt h es i m u l a t i v et e s ts u c ha st p a ( t e x t u r ep r o f i l ea n a l y s i s ) t e s t d i f f e r e n tt e s tc o n d i t i o n sh a db e e nr e s p e c t i v e l ya p p l i e dt oe v e r yk i n do ft e s ti no r d e r t og e tt h eb e s tt e s tc o n d i t i o n s t h er e s u l t ss h o wt h a ts p e e d ，t i m ea n dd i s t a n c ea f f e c tt h et e s t s d i f f e r e n t l y , a n dt h em a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r sa r ed i f f e r e n tw i t hd i f f e r e n tm e a s u r e m e n t s o t h et e s tc o n d i t i o n sh a st ob eo p t i m i z e dr e s p e c t i v e l y ：f o rj e r u s a l e ma r t i c h o k e ，t a k i n go f s a m p l e ss h o u l db ei nt h ec o r er e g i o no fi ta n ds a m p l e ss h o u l db et a k e np e e lo u t t h ep r o b e o fp 3i sc h o s e ni nt h ep u n c t u r et e s t t h eo p t i m a lt e s tc o n d i t i o n sa r ea sf o l l o w s ：t e s ts p e e d 0 2 5 m m s ，d i s t a n c e 3 m mi nt h ep u n c t u r et e s t ；t e s ts p e e d0 2 4m l si nt h es h e a r i n g t e s t ；t e s t 邓l c _ e d0 2 , - 4 m m s ，d i s t a n c e ，2 m mi nt h et p at e s t ；t e s ts p e e dl m m s , d i s t a n c e 0 5 m m ，t i m e6 0 si nt h es t r e s sr e l a x a t i o nt e s t ；t e s ts p e e d0 5 m m s ，f o r c e3 0 0 0 9 ，t i m e6 0 si n t h ec r e e pt e s t t h et r e n d so fr h e o l o g i c a la n dt e x t u r ep r o p e r t i e so fj e r u s a l e ma r t i c h o k eu n d e r d i f f e r e n ts t o r a g et e m p e r a t u r ea n dj e r u s a l e ma r t i c h o k eu n d e rd i f f e r e n ts t o r a g em e a s u r e w e r es t u d i e d m e a n w h i l e ，s e n s o r ya s s e s s m e n tw a sa l s ob em a d e t h er e s u l t ss h o wt h a t u l t i m a t e l yq u a l i t ) ro fj e r u s a l e ma r t i c h o k eu n d e rd i f f e r e n ts t o r a g et e m p e r a t u r ei sd i f f e r e n t d i s t i n c t l y t h ec o n d i t i o nu n d e r1 i sg o o df o rk e e p i n gi t sq u a l i t y ；p a c k i n gw i t hp e f 砖s h - k e e p i n gf i l mo rp ef r e s h k e e p i n gb a gi sa l l f i g h tm e a s u r ef o rk e e p i n gq u a l i t yo f j e r u s a l e ma r t i c h o k e d e a l i n gi tw i t hc a c l 2i sa l s oag o o dm e a s u r e ；c h a n g e so ft e x t u r ea n d m 江苏大学硕士学位论文 r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e so fj e r u s a l e ma r t i c h o k ea r er e l a t i o n a lw i t hc h a n g eo fi t ss e n s o r y p r o p e r t ya n dw a t e rc o n t e n ti nc o u r s eo fs t o r a g e s p e c i a l l y , t h e r ea r eg o o dc o r r e l a t i o n b e t w e e nc r i s p y , t e x t u r e ，g r e e n n e s s ( s e n s o r yp a r a m e t e r s ) a n dn s r ，f r a c t u r ed i s t a n c eo f p u n c t u r et e s t , r e s i l i e n c e o ft p at e s t ( t e x t u r e p a r a m e t e r s ) ，t h e i rri sr e s p e c t i v e l y 0 9 5 2 , - 0 9 5 5 ，0 9 5 7 n ed i f f e r e n c eo fj e r u s a l e ma r t i c h o k ea n dp i c k l e dj e r u s a l e ma r t i c h o k et u b e ri n t e x t u r ea n dr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s ，a n dt h ec h a n g eo ft e x t u r ep r o p e r t i e s , t h e o l o g i c a l p r o p e r t i e sa n ds e n s o r yp r o p e r t yo fj e r u s a l e ma r t i c h o k ea n dp i c k l e dj e r u s a l e ma r t i c h o k e t u b e rb yh e a t i n gt h e mu pa r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ed i f f e r e n c eb e t w e e n j e r u s a l e ma r t i c h o k ea n dp i c k l e dj e r u s a l e ma r t i c h o k et u b e ri sn o t a b l e t h ee f f e c to fh e a t i n g t h e m 叩f o rt h e i rr h e o l o g i c a la n dt e x t u r ep r o p e r t i e si sd i s t i n c t n en o n f i g u r a t i v et e x t u r e q u a l i t yo fj e r u s a l e ma r t i c h o k ea n dp i c k l e dj e r u s a l e m a r t i c h o k et u b e ri sb em a d ee m b o d i m e n ta n dd i g i t a lb ya b o v er e s e a r c h ，a n dh a n d ym e t h o d s a l ee s t a b l i s h e df o re s t i m a t i n gt h e i ri n t e g r a t e dq u a l i t y s e n s o r ye s t i m a t ei sa l s ob em a d e s i m u l t a n e i t y t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e ns e n s o r ye s t i m a t ea n dt e x t u r ea n a y s ew i l lb es t u d i e d f a r t h e r t h es t u d yp r o v i d e sb a s i sf o rt h eu s i n go fi n s t r u m e n t a la n a l y s i si n s t e a do f s e n s o r y e s t i m a t ei nt h ea s s e s s m e n tf o rt e x t u r eq u a l i t yo fj e r u s a l e ma r t i c h o k ea n dp i c k l e d j e r u s a l e ma r t i c h o k et u b e r k e yw o r d s ：j e r u s a l e ma r t i c h o k e ，p i c k l e d ，t e x t u r e ，t h e o l o g i c a l ，s e n s o r ye s t i m a t e ，c r i s p y i v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论 文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密彤 学位论文作者签名：红扎 沙7 1 年6 月l y h 指导教师签名：么青叼 彳 砷年易月死 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名；红轧 日期：t 卿年6 月t s 日 江苏大学硕士学位论文 1 1引言 第一章绪论 我国是果蔬产量大国，水果蔬菜总产量均世界第一。近2 0 年来，中国果蔬加工 工业得到飞速发展，取得巨大成就。在原料方面，我国已成为世界上最大的果蔬原 料生产国。在加工技术及装备方面，与发达国家的差距正在进一步缩短，部分领域 已达到发达国家2 0 世纪9 0 年代末的水平；在产品方面，我国的果蔬汁、果蔬罐头、 脱水和速冻果蔬制品及洁净预切果蔬在国际市场上已形成非常明显的比较趋势，已 成为世界上最大的果蔬产品加工国。果蔬产业已经成为我国促进区域特色农业发展， 增加农业效益，提高农民收入，拉动食品产业发展，在国际市场具有明显比较优势 和巨大发展潜力的重要行业。 1 】 尽管我国的果蔬加工业已取得显著成绩，但装备靠引进、技术靠仿效、市场靠 国外、规模靠资源、效益靠代价、竞争靠降价的局面没有得到根本上的解决。在先 进装备、技术及市场方面还受制于发达国家；在果蔬采后方面损失仍然较大，据调 查，我国水果采后损失为2 0 2 5 ，蔬菜采后损失高达3 0 左右，而欧美发达国家 的损失仅为1 7 5 ；加工利用率还很低。我国水果加工率低于1 0 ，与发达国家 的4 0 7 0 相比，存在相当大的反差。而蔬菜加工率还不到1 ，导致现阶段新鲜 果蔬损耗率很高，水果为3 0 左右，蔬菜为4 0 5 0 ，而发达国家不到7 。我国 水果贮藏能力仅占总产量的2 0 ，而且多以简易贮藏为主，冷藏、气调贮藏仅占贮 藏能力的7 。发达国家9 5 以上的水果都能得到及时贮藏，并且7 0 8 0 是气调贮 藏。据有关部门分析，我国果蔬由此造成的损失高达7 5 0 亿元人民币。因此，我国 还不能被称为果蔬加工强国。1 1 l 未来几年将是我国果蔬加工业发展的关键时期，既有 巨大的机遇，也面临着挑战，果蔬加工业的技术创新能力及全程质量与安全管理水 平能否跃上一个新的台阶，将直接关系到我国果蔬加工业在世界果蔬业中的“实力” 地位；更直接关系到我国“三农”问题的解决程度，这项工作对于提高我国农业生 产附加值和农业效益，提供社会就业，促进农村小城镇化建设，具有十分重要的意 义。 食品工业特别是果蔬加工产业在我国国民经济中具有及其重要的地位。食品品 质的好坏不仅视其各种营养素的种类和含量，是否有益于消费者的健康，而且也取 决于其气味、滋味、外观、组织状态以及人们对食品的嗜好程度。随着我国食品工 业和食品科学技术的发展，结合食品的化学性质来研究食品的物理性质愈来愈受到 江苏大学硕士学位论文 食品科技工作者的重视。因此，在当前国内外果蔬产业的发展态势下，加强果蔬原 料及产品的相关科研力度特别是对于果蔬及产品的物理、化学以及生物学性质的基 础理论的研究，必将对我国果蔬加工产业的可持续性发展起到至关重要的作用，必 将对我国“三农”问题的根本解决、“社会主义新农村”建设、乃至“和谐社会”的 构建产生重大而深远的影响。 1 2 关于菊芋的简介 1 2 1 特征特性 菊芋( j e r u s a l e ma r t i c h o k e ) 俗称洋姜，别名鬼子姜、地姜，原产于北美密西西 比盆地，十七世纪传入欧洲，后传入我国，全国各地都有载培，具有耐寒、耐旱、耐 风沙、繁殖力强等特性。属菊科，向日葵属，多年生草本植物。菊芋根系发达，入土 较深：地上茎直立、粗壮，多分枝，高2 3 米，有块状地下茎及纤维状根，茎直，有 分枝，被白色粗短毛或刚毛。叶常对生，有叶柄，但上部叶互生。花冠酷似小向日 葵。其食用部分为块茎，而不是果实，其块茎纺锤形或呈不规则瘤形，大小不一，颜色有 红、白、黄、紫等。大块茎有8 c m 5 c m ，一般个体块茎重5 0 7 0 9 ，大的重达2 5 0 3 5 0 9 ， 每株有块茎5 0 6 0 个。大块茎长有小块茎，形似生姜，经加工腌渍，可食率1 0 0 ，鲜菊 芋的营养成份丰富( 如下表) ，富含菊糖、多缩戊糖、淀粉等有效物质【2 。，4 1 。 洋姜【菊芋，鬼子姜】的营养成分列表( 每1 0 0 克可食部中含) 鲫 成分名称含鼍成分名称含茸成分名称含鬣 可食部 1 0 0 水分( 克) 8 0 8 能量( 干譬) 5 6 能譬( 千焦) 2 3 4 蛋白质( 克) 2 4 脂肪( 克) 0 碳水化合物( 克) 1 5 8 膳食纤维( 克) 4 3 昭周醇( 毫克) o 灰份( 克) 1 维生素a t 毫克1 o 胡箩h 素( 毫克) 0 视萸醇( 毫克) 0 硫胺索( 微克) 0 0 1 垓黄素( 毫克) o 1 尼克酸( 毫克) 1 4 维生索c ( 毫克) 5维生素e f r x 别z 、 0 8 8 l eo 1 3 - , ) e 05 - e0 钙( 毫克) 2 3 瞵( 毫克) 2 7 钾( 毫克) 4 5 8 钠( 毫克) 1 1 5 镁( 毫克) 2 4 铁( 毫克) 7 2 锌( 毫克) 0 3 4 硒( 微免) 1 3 1 铜( 皂克) o 1 9 锰( 毫克) 0 2 l 嫩毫克) 0 1 2 2 功用及价值 祖国传统中医理论认为，菊芋性昧甘平，具有和中益胃，利水去湿，清热解毒 2 江苏大学硕士学位论文 之功效。菊芋具有营养成分高、功效好的特性，不仅能鲜食，亦可加工。当前其主 要价值是用于生产绿色食品和药用原料菊糖( 粉) 等。菊芋食品美味可口，对人体 十分有益。原来常经酱腌加工成酱菜，也可生食、炒食、煮食。 8 0 年代以来，发达国家的研究人员发现了菊芋具有保健功能，并开始投入大量的 研究。现已发现1 5 ，6 , 1 3 , 1 4 1 ：菊芋中富含的菊粉，又称菊糖( i n u l i n ) ，对塘尿病具有一定的辅 助治疗作用，因此在欧美、日本等国家和地区常用束制造针对糖尿病患者的专用保 健食品。菊糖足功能性低聚糖，又是可溶性膳食纤维，对改善肠道功能、调节血脂等有 很大益处，还是一种天然油脂的替代品。菊粉经高科技生物技术转化制成高纯度的 低聚果塘、超高果糖浆等。可见，采用现代工艺制备的高纯度菊粉、高纯度低聚果 糖和超高果糖都是有益于身体健康的食品、保健食品、饮料和医药工业的功能性原 料，具有促进双岐杆菌生长、提高免疫力、调节血脂、减肥、辅助调节血糖等多种 明显的生理功效i2 1 。在国际上已公认其具有较高的营养价值和保健作用。而且因其营 养丰富，风味独特而倍受人们青睐。据不完全统计，我国拥有7 0 0 0 万肥胖症患者，4 0 0 0 万的糖尿病患者，2 亿3 亿人有高血脂，相关营养保健食品的需求不断上扬【5 1 。这 三种高纯度原料的生产和应用符合产业发展的趋势，还有很大的发展空间。 另外，菊芋生长适应性强，宜种植于十年九旱多大风的山区、丘陵地带和土壤 瘠薄，气候温凉地域，便于管理；另外，种植菊芋可固沙、防沙尘暴，改善生态环 境。生产菊粉和低聚果糖的过程中，不产生有害气体和废酸、废渣等，对环境不会 造成污染。菊芋是目前的蔬菜中品种优异，具有多种保健功效的重要品种资源，是 发展营养、保健、疗效食品的理想原料【6 l 。可见，菊芋是名副其实的“绿色”食品， 它的开发利用有着广阔的前景。 目前，欧洲已有多家公司将之形成商品投放市场，其产品包括焙烤、软饮料以及 纤维增补、油脂、糖的替代品和低热能饮品等系y l j t s 。我国近年来对菊芋的功用也越 来越重视，如云南在当地资源的民族药的开发中，亦包括有开发利用i ；i 途的药食同源 的菊芋。 1 2 3 菊芋贮存 一般随用随取，不急用以就地贮存为好，实验室条件下，菊芋块茎贮存最适温 度为0 摄氏度左右，降至1 0 2 0 也不致冻坏，但不能超过5 。c ，高温不利于块 茎贮存。湖南轻工研究院的鲁海波在菊芋的贮藏与果聚糖提取研究一文中实验 证实：收获后的菊芋块茎在室温存放时间不宜超过1 0 天，在5 。c 条件下存放不宜超过 2 0 天，将菊芋块茎清洗后装入聚乙烯袋中，置于i c 的条件下存放能长期贮存【6 l 。 3 江苏大学硕士学位论文 1 3 食品流变和质地学研究的起源与发展 食品流变学是1 9 2 9 年b i n g h a m 创立的流变学基础上发展起来的1 7 8 1 。1 9 5 3 年， g n s c o t tb l m r 发展了宾汉的流变学理论，发表了新食品学一流变学一书，开始 把流变学理论应用于食品研究，在阐明食品的流变性质及其在食品加工工艺中的应 用方面作出了贡献。1 9 7 3 年，b m u l l e r 编著出版了食品流变学入门一书，对推 动食品流变学科的发展和应用，起到了极为重要的作用。此后，食品流变学在食品 工业中得到了广泛的应用，食品流变学的研究也有了进一步的发展。j p r e n t i c e l 9 8 4 年编著的食品流变学测量一书，不但解决了食品流变性质的一系列测量问题， 而且从微观结构的角度解决了流变性质的变化规律问题，为食品流变学理论应用于 生产工艺过程提供了依据【8 1 。 说到食品流变和质地学研究的起源与发展，不得不提及以下二人： s u r m a c k as z c z e s n i a k 以波兰人s z c z e s n i a k 为首的科学家小组最早将流变学理 论引入食品科学研究领域，并开创了食品质地学。s z c z e s n i a k 还建立了标准感官质地 图( n o w - s t a n d a r ds e n s o r yt e x t u r ep r o f i l e ) 1 1 1 】，分析、量化、排列质地感官评价时的 各种质地特性，指导食品质地的感官评价。她对食品质地的定义成为t p a ( t e x t u r e p r o f i l ea n a l y s i s ，质地剖面分析) 测试方法的起源，该方法成为食品质地的感官评 价和仪器测定之问的桥梁。为表彰s z c z e s n i a k 在食品质地仪器测定方面的突出贡献， 玎盯授予她n i c h o l a sa p p e r ta w a r d 奖项，并对她做出如下评价：“在食品质地方面开 创性的工作使人们认识到质地足影响人们食品接受度的一项重要品质，并形成了食 品科学的一个重要的分支”。s z c z e s n i a k 认为食品质地学“半个世纪来有三大变化： 质地被认为是一重要的食品品质，受到很大的重视；利用了自动化的仪器测定和品 质控制，使得这个领域越来越科学化；此领域有了自己的期刊和高质量的专著。” m a l c o l mcb o u r n e 美国c o m e l l 大学教授，食品质地和流变领域资深研究专 家。曾出版了食品质地和黏度 1 6 1 ( f o o dt e x t u r ea n dv t s c o s i t y ) 等关于食品质地 学研究的一系列专著。b o u r n e 对t p a 质地特性参数的明确定义和测试曲线的详尽解 析【16 1 7 】至今仍备受推崇，并使t p a 测试方法成为当今食品质地研究领域对各类不同 食品近乎通用的经典测试方法。b o u r n e 的研究通过仪器测定和感官评价来测定、规 范、控制食品的质地和黏度【1 6 1 ，对果蔬加工领域具有很好的指导意义，极大地推动 了食品质地学的发展。 4 江苏大学硕士学位论丈 1 4 食品的的流变和质地特性概述 食品的的流变和质地，属于食品物性( 理) 学的范畴。食品物性( 理) 学，是 研究食品物理性质的科学，以食品的力学、热学、电学性质和微观结构为研究对象， 其中食品的力学性质是其研究的重点。食品力学性质的研究内容包括了食品流变学 ( f o o dr h e o l o g y ) 和食品质地( f o o dt e x t u r e ) 。 1 4 1 食品的流变特性 “流变”，顾名思义，就是随着时间的变化而改变。流变学( r h e o l o g y ) 是力学 的一个新分支，它是研究材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素 有关的变形和流动的规律的一门学科，由现代流变学奠基人b i n g h a m 创建。流变学 的研究发展到现在已涉及诸多领域，食品流变学就是其中一个分支。 食品流变学( f o o dr h e o l o g y ) 是研究食品工业中原材料、中自j 产品及成品在加 工、操作处理以及消费过程中产生的变形与流动的科学f 1 0 1 。它以胡克定律和牛顿粘 性定律为基础，主要应用线性粘弹性理论，研究食品在线性变形范围内的粘弹性质 及变化规律，测量食品在特定形变情况下具有明确物理意义的流变响应。食品流变 学与传统的只注重食品的组成及其变化的化学方法不同，它用数学语言，通过设定 的数学模型对食品进行定量研究【1 1 1 。食品流变学所用的研究方法就是通过测定食品 物质本身的流变特性来评价其质量的优劣。所谓食品的流变特性，就是研究食品在 外力作用下产生的变形和流动以及载荷作用的时效，表示的是应力应变时间或力 变形时间之间的关系旷1 2 1 。食品流变学实验为测量食品内在的生物力学特性提供了 简单而准确的方法，这些力学特性与食品的品质和加工、贮藏特性存在一定的内在 联系。研究食品特别是果蔬在生产、加工、运输及贮藏过程中的流变特性的变化对 于指导生产实践具有一定现实意义。 1 4 2 食品的质地 质地，又称质构，原是“编”、“织”的意思，后来被人们用来形容物质的组织、 结构和触觉等。随着对食品物性研究的深入，人们对食品从入口前的接触到咀嚼、 吞咽时的印象，即对食品的滋味、口感需要有一个语占的表示，于是借用了“质地” 一词。质地一词目i ；i 在食品物性学中已被广泛用来表示食品的组织状态、口感及滋 味感觉等。研究食品质地的表现、测定和改善等，已成为食品物性学的重要内容之 一。玎盯( i n s t i t u t eo f f 0 0 dt e c h n o l o g i s t so f u s a ，美国食品科学技术学会) 委员会规 定，“食品的质地足指眼睛、口中的黏膜及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、 5 江苏大学硕士学位论文 滑爽、颗粒感等”。i s o ( i n t e m a t i o n a lo r g a n i z a i i o n f o r s t a n d a r d i z a t i o n ，国际标准化组织) 规定的食品质地是指用“力学的、触觉的、可能的话还包括视觉的、听觉的方法能 够感知的食品流变学特性的综合感觉”【1 8 l 。目前，虽然对食品的质地还没有一个统 一的明确定义，但需要明确指出的是，食品的质地足与食品的组织结构及状态有关 的物理性质。它表示两种意思：第一，表示作为摄食主体的人所感知的和表现的内 容；第二，表示食品本身的性质。总之，食品的质地是与以下三方面感觉有关的物 理性质。即：手或手指对食品的触摸感、目视的外在感觉、摄入食品到口腔后的综 合感觉。包括咀嚼时感到的软硬、粘稠、酥脆、滑爽感等。 h i 按照上述定义，食品 质地是食品的物理性质通过感觉而得到的感知。故为了解摄入食品时的感觉，除了 需了解食品的物理和化学性质以外还必须了解人的感觉性质。 食品质地有如下特点：质地是由食品的成分和组织结构决定的物理性质； 质地属于机械的和流变学的物理性质；质地不是单一性质，而是属于多因素决定 的复合性质；质地主要由食品与口腔、手等人体部位的接触而感觉的；质地 与气味、风味等性质无关；质地的客观测定结果用力、变形和时间的函数来表示。 总之，由食品的组织结构决定的质地特性是物理特性，主要是人通过接触而感 觉到的主观感知。但为了揭示质地的本质以及更为准确地描述和控制食品质地，可 以通过仪器和生理学方法测定质地特性。 果蔬的质地特性作为果蔬的一种物理性质是除色、香、味之外另一种重要的性 质，它不仅是果蔬加工中很难控制的因素，而且是决定果蔬档次的最重要的关键指 标之一。【9 1 而且果蔬的质地特性与果蔬的化学性质以及生物学性质密切相关，并在很 大程度上反映了果蔬的其他方面的性质，因而已经越来越受到人们的关注。 1 4 3 食品质地分类 食品的质地，本来是指人通过触觉、视觉、口感等感觉产生的对食品“美味” 的一种评价或感受，它是通过心理感觉来确定的。1 9 6 3 年，s z c z c s n i a k 对食品质构 进行定义、分类( 如图) ，把科学的量纲难以评价的感觉性质( 又称主观性质) 分解 成客观上能够测量的因素( 又称客观性质) ，并用质构仪对食品客观性质进行了测定， 在过去人们单纯用主观评价方法确定食品质构的基础上又用仪器测定实现了定量 化，使定性与定量相结合，为食品物性学的发展做出了重要贡献，使食品物性学发 展成为不仅和食品学、流变学、物理学有关，而且和生理学、心理学有关的交叉性 边缘学科【9 j 。 6 江苏大学硕士学位论文 s z c z e s n i a k 食品质地的分类( 1 9 6 3 ) 【9 】 特性 一次特性二次特性 习惯性术语标准食品与强度范围 硬度柔软、坚硬软质千酪( 1 ) 冰糖( 9 ) 酥脆性酥、脆、嫩玉米松饼( 1 ) 松脆花生糖( 7 ) 咀嚼性柔软坚韧黑复面包( 1 ) 软式面包( 7 ) 机械 凝聚性 特性 胶黏性 酥松粉状糊状橡胶面团( 4 0 面粉) ( i ) 面团 状( 6 0 面粉) ( 7 ) 黏性松散黏稠水( 1 ) 炼乳( 8 ) 弹性可塑性弹性 黏附性发黏的易黏的含水植物油( 1 ) 花生酱( 5 ) 几何粒子的大小、粉状、砂状、粗粒状纤 特性形状和方向维、细胞状、结晶状 干的湿的多汁的 其他水分含量 油状油腻 特性油脂含量 脂状肥腻 感觉 按摄食过程细分咀嚼初 特性期的一次特性和咀嚼后 ( 能测) 期的- 二次特性 此外，s h e r m a n l 9 1 对食品质地的分类( 质地剖析法) 也比较具有代表性( 如图) ， 具有很好的参考价值。 s h e r m a n 食品质地的分类( 质地剖析法，1 9 6 9 ) 1 9 1 7 的) 江苏大学硕士学位论文 1 5 流变和质地特性测试仪器 随着食品工业的发展，尤其质量认证体系在全世界范围的推广与深刻的影响， 使得业内人士越来越希望在面对食品业中大量模糊的感官概念时，能获得一套准确 的量值表述，真正实现对传统食品行业的数字化、科技化变革。这种变革应当包括 三个方面的内容：物性概念的准确表述，统一的测试方法，精确的量化测量仪器。 于是，质构测试类仪器的出现便成为一种必然。 质构仪，又称质构分析仪、物性测试仪，是一种专业的食品质构分析仪器，一 种代替人体感官的更客观、更准确测量肉制品、米面制品、奶制品、水产品、水果 等食品物性的仪器。质构仪也是目i ；i 最为通用也最为常用的一种质构测试仪器。质 构仪可对样品的物性概念做出准确的定量的表述，它使用统一的测试方法，是精确 的量化测量仪器，可消除认为的和个人感官的主观性影响旧。质构仪的使用在我国 各科研院所及大型食品企业已经相当普及，对于其使用方法在此便不多赘述。 质构仪的结构：质构仪一般包括主机、操控盘、控制计算机和专用软件、备用 探头及附件等。测量部分( 主机) 一般由测试臂、支架、传感器、底座、精密电机 和测试探头等部分组成【1 8 1 。 质构仪工作原理：待测物置于底座上，探头随测试臂等速地作上升或下降运动， 对待测物进行压缩或拉伸等动作一探头与底座上待测物接触一把受力信息传输给传 感器一转换成电信号输出一放大器把电信号放大成电压信号一输出一转换成数字信 号一输入计算机或显示盘一数据的分析处理。 质构仪的应用范围和探头选择：随着食品工业的发展，质构现已广泛应用于果 蔬、肉制品、米面制品、奶制品、水产品、食品胶等的科学研究与生产加工领域。 根据不同的食品形态和测试要求，选择不同的测样探头【1 5 1 。如柱形探头常用于测试 果蔬的硬度、脆性、弹性等；锥形探头可对黄油及其他粘性食品的粘度和稠度进行 测量；模拟牙齿咀嚼食物动作的检测夹钳可以测量肉制品的韧性和嫩度；利用球形 探头则可以测鼍休闲食品( 如薯片) 的酥脆性；挂钩形的探头可测面条的拉伸性等。 现今国际上较为流行的物性测试仪由s m b mm i c r os y g e m 公司俗m s ) 研制生 产的1 扎2 i 型物性测试仪可对广泛的产品进行多种特性的测试，如：硬度、脆性、 胶粘性、粘牙性、叫复性、弹性、凝胶强度等【1 5 】。并且已在工业各领域被用于对多 种标准特性进行测鼍。此外，“通用食品质构仪”( g e n e r a l f o o d s t e x t u r o m e t e r ) 和美 国i n s t r o n 公司的质构测定仪也有较好的通用性。 除质构仪外，测定食品流变和质地特性的测试仪器还有硬度计、粘度计、流变 8 江苏大学硕士学位论文 仪、嫩度计等等，但这些仪器大都测试功能单一，量程范围和应用领域较窄，在此 不再一一介绍。 1 6 果蔬等食品( 农产品) 的流变、质地特性的研究现状 时至今日，国内外对食品流变和质地的研究范围已越来越广泛，研究内容也越 来越深入，得出了很多研究食品流变和质地特性的有效测试方法，质地分析类仪器 也已经在食品工业中被广泛应用。目前，食品流变和质地特性的研究已经涉及到各 类食品原料及产品，这其中主要包括：果蔬及制品。主要有对桃、梨、苹果、葡 萄、草莓等水果，西红柿、马铃薯、大白菜等蔬菜，及各种果蔬罐头制品的生物力 学特性的研究，以及对各类果蔬成熟过程或采后贮藏过程中质地变化和机械损伤的 研究等。( 详见后文) 肉类及制品。研究主要针对畜禽肉类和水产肉类的弹性和 嫩度的测定，以及各种香肠、火腿、肉制品罐头的质地和贮藏特性等。如丁武等建 立了通过穿透法评价肉的嫩度的有效方法，a q s a z i l i 等研究了羊肉的质地特性与其 生理学特性的内在联系。粮食及制品。对小麦、大豆等粮食原料，馒头、面条、 米饭等粮食制品的质地特性的研究，甚至一些膨化食品的感官品质及仪器测定等的 相关性研究等。如郭波莉等对小麦馒头的弹性、回复性与感官指标的相关性进行的 研究，楚炎沛、王灵昭对面条的硬度、咀嚼性等t p a 指标进行的研究，张铁松等对 面团的质地特性与其品质的相互关系进行的研究。食品胶。例如结合加工工艺条 件对卡拉胶、大豆蛋白、改性淀粉等的力学特性进行的研究等。【7 4 1 可见，在食品( 农产品) 加工领域的食品流变和质地学研究已渐成体系，逐步 趋于成熟，与生产工艺的结合也越来越密切，这些都充分体现了食品流变和质地学 研究的重要价值和美好前景。鉴于本论文的研究对象的特征属性，以下着重介绍果 蔬类农产品的研究近况。 综合国内外的相关文献和报道，针对果蔬类农产品流变和质地特性的研究内容 和研究范围主要有以下几类： 果蔬基本流变特性和质地经验测试的研究。 h a r k e r ( 2 0 0 2 ) 等对苹果的质地进行了大量的力学测试：穿刺、拉伸、剪切、扭曲、 碰撞、咀嚼声测试等，从测试曲线中提取反映果实力学特性的参数【1 9 2 0 】： a l v a r e z ( 2 0 0 2 ) 等研究了苹果和马铃薯组织的压缩实验中变形速率和变形程度对其 质构分析曲线中的质构参数的影响，得到了很多有价值的结论【2 1 , 2 2 1 。a l v a r e z ( 2 0 0 0 ， 2 0 0 2 ) 还对苹果、马铃薯组织进行剪切测试和三点弯曲测试，建立了水果蔬菜脆性 的客观评价方法一单面开凹口的弯曲试验( t h es i n g l e e d g en o t c h e db e n