第六章-食品的質(zhì)構(gòu)剖析課件

第六章食品的物理分析

§1概述

§2物理檢測(cè)的幾種方法

§3食品的物性測(cè)定——質(zhì)構(gòu)

§4食品的物性測(cè)定——色度

§5食品的物性測(cè)定——熱分析

§6食品的物性測(cè)定——流變

§1概述根據(jù)食品的物理常數(shù)與食品的組成及含量之間的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)的方法稱為物理檢驗(yàn)法。物理檢驗(yàn)法是食品分析及食品工業(yè)生產(chǎn)中常用的檢測(cè)方法?！?物理檢測(cè)的幾種方法一、相對(duì)密度法二、折光法三、旋光法

一、相對(duì)密度法

*密度ρ——物質(zhì)在一定溫度下，單位體積的質(zhì)量。［g/cm3

］

*相對(duì)密度d——某一溫度下物質(zhì)的質(zhì)量與同體積某一溫度下水的質(zhì)量之比。*密度與相對(duì)密度的關(guān)系。記作，無(wú)因次量

常用、表示。

測(cè)定相對(duì)密度的意義：

1.正常的液態(tài)食品，其相對(duì)密度都在一定的范圍內(nèi)。例如：全脂牛奶為1.028～1.032

植物油（壓榨法）為

0.9090～0.92952.測(cè)定出液態(tài)食品的相對(duì)密度以后，通過(guò)查表可求出其固形物的含量。

液態(tài)食品相對(duì)密度的測(cè)定方法：

1.密度瓶法（普通密度瓶、帶溫度計(jì)密度瓶）

2.密度計(jì)法（普通密度計(jì)、糖錘度密度計(jì)、波美密度計(jì)、乳稠計(jì)、酒精密度計(jì)、）

普通型附溫度計(jì)密度瓶普通密度瓶

(1)(2)(3)(4)（1）普通密度計(jì)（2）附有溫度計(jì)的糖錘度密度計(jì)（3）、（4）波美密度計(jì)根據(jù)阿基米德原理設(shè)計(jì)而成。一個(gè)封口的玻璃管，內(nèi)有空氣，中間略粗，下部有重錘，能浮在一定密度的液體中。（1）普通密度計(jì)：

直接以20℃時(shí)的密度值為刻度的。

0.700～1.000為輕表，用來(lái)測(cè)量比水輕的液體；

1.000～2.000為重表，用來(lái)測(cè)量比水重的液體。（2）附有溫度計(jì)的糖錘度密度計(jì)：

又稱勃力克斯計(jì)（Brixscale，簡(jiǎn)寫(xiě)為。Bx）是專用于測(cè)定糖液濃度的，以20℃重量百分濃度為刻度的。

如果不帶溫度計(jì)要進(jìn)行校正，見(jiàn)331頁(yè)附表5。

（3）.（4）波美密度計(jì)：

是以波美度來(lái)表示液體濃度大小。單位：°B’e

以20℃為基準(zhǔn)，蒸餾水為015%的食鹽液為15°B’e，

純硫酸（d=1.8427時(shí)）為

66°B’e。波美度與相對(duì)密度的換算見(jiàn)32頁(yè)。5.乳稠計(jì)專門(mén)測(cè)定牛乳的相對(duì)密度的，刻度20℃/4℃、15℃/15℃相對(duì)密度d=（乳稠計(jì)讀數(shù)/1000）+1.0006.酒精比重計(jì)示溶液中含酒精的體積百分含量。注意：當(dāng)樣品中酒精含量低時(shí)，測(cè)量誤差較大；T≠20℃時(shí)要校正。GB/T5009.2—2003《食品的相對(duì)密度的測(cè)定》1.密度瓶法

2.相對(duì)密度天平（韋氏天平）

3.密度計(jì)（比重計(jì)）二、折光法通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的折光率來(lái)鑒別物質(zhì)的組成，確定物質(zhì)的純度、濃度及判斷物質(zhì)的品質(zhì)的分析方法稱為折光法。光的反射現(xiàn)象與反射定律

一束光線照射在兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)里傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射。

光的反射示意圖

A——入射線B——反射線

L——法線M-M’——兩介質(zhì)分界線

α——入射角β——反射角光的反射定律入射線、反射線和法線總是在同一平面內(nèi)，入射線和反射線分居于法線的兩側(cè)。入射角等于反射角。

光的折射現(xiàn)象與折射定律

光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時(shí)，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)入第二種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，這種現(xiàn)象叫光的折射。光的折射定律：（1）入射線、法線和折射線在同一平面內(nèi)，入射線和折射線分居于法線的兩側(cè)。（2）無(wú)論入射角怎樣改變，入射角的正弦與折射角的正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。光的折射示意圖

L-L’法線

A——入射光

B——折射光

α1——入射角

α2——折射角光的全反射1.α2

隨著α1增大而增大。2.當(dāng)α1為90°、α2為臨界角。3.當(dāng)光線從臨界角射入，折射線沿OM面平行射出，為全反射。

棱鏡樣品絕對(duì)折射率：光在真空中的速度C與在介質(zhì)中的速度V之比。以n表示。n=c/vn樣液

×Sin90=n棱鏡×Sinα臨n樣液

=n棱鏡×Sinα臨

阿貝式折光計(jì)

1．底座；2．棱晶調(diào)節(jié)旋或；3．圓盤(pán)組（內(nèi)有刻度板）；4．小反光鏡；5．支架；6．讀數(shù)鏡簡(jiǎn)；7．目鏡；8．觀察鏡簡(jiǎn)；9．分界線調(diào)節(jié)螺絲；10．消色調(diào)節(jié)旋鈕；11．色散刻度尺；12．棱鏡鎖緊扳手；13．棱鏡組；14．溫度計(jì)插座；15．恒溫器接頭；16．保護(hù)罩；17主軸；18反光鏡4-5手提折光計(jì)OK—觀測(cè)筒P—棱鏡D—蓋板校正螺絲§3食品的物性測(cè)定食品除了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，它的物理性能也很重要。在食品生產(chǎn)過(guò)程中，存在著大量與物性量化相關(guān)的問(wèn)題。

物理性能是食品重要的品質(zhì)因素，主要包括：硬度、脆性、膠粘性、回復(fù)性、彈性、凝膠強(qiáng)度、耐壓性、可延伸性及剪切性等，它們?cè)谀撤N程度上可以反映出食品的感官質(zhì)量。質(zhì)構(gòu)測(cè)定食品除了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，它的物理性能也很重要。在食品生產(chǎn)過(guò)程中，存在著大量與物性量化相關(guān)的問(wèn)題。

物理性能是食品重要的品質(zhì)因素，主要包括：硬度、脆性、膠粘性、回復(fù)性、彈性、凝膠強(qiáng)度、耐壓性、可延伸性及剪切性等，它們?cè)谀撤N程度上可以反映出食品的感官質(zhì)量。26LOGO2023/7/22內(nèi)容提要

【理解掌握】食品的質(zhì)構(gòu)概念，食品質(zhì)構(gòu)的特點(diǎn)與分類；【理解掌握】食品質(zhì)構(gòu)兩種主要的研究方法——感觀檢驗(yàn)和儀器測(cè)定；二者的優(yōu)缺點(diǎn)和相關(guān)性；【了解】食品質(zhì)構(gòu)的生理學(xué)方法檢測(cè)原理和實(shí)施方法；【理解掌握】食品質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。27LOGO2023/7/22重點(diǎn)難點(diǎn)食品質(zhì)構(gòu)的特點(diǎn)和分類1食品質(zhì)構(gòu)感觀檢驗(yàn)的評(píng)審員條件、環(huán)境條件以及試樣的準(zhǔn)備感觀檢驗(yàn)的方法及分類食品質(zhì)構(gòu)儀的結(jié)構(gòu)以及使用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行稠度檢測(cè)和脆性檢測(cè)的方法342感觀檢驗(yàn)與儀器測(cè)定的相關(guān)性分析；儀器質(zhì)構(gòu)的生理學(xué)檢測(cè)方法52023/7/223.1食品質(zhì)構(gòu)概論3.1.1食品質(zhì)構(gòu)的定義及研究目的食品質(zhì)構(gòu)IFT委員會(huì)規(guī)定“食品的質(zhì)構(gòu)是指眼睛、口中的黏膜及肌肉所感覺(jué)到的食品的性質(zhì)，包括粗細(xì)、滑爽、顆粒感等。ISO規(guī)定食品質(zhì)構(gòu)是指，用“力學(xué)的、觸覺(jué)的、可能的話還包括視覺(jué)的、聽(tīng)覺(jué)的方法能夠感知的食品流變學(xué)特性的綜合感覺(jué)”。食品的質(zhì)構(gòu)是與食品的組織結(jié)構(gòu)及狀態(tài)有關(guān)的物理性質(zhì)。

第二，表示食品本身的性質(zhì)。第一，表示作為攝食主體的人所感知的和表現(xiàn)的內(nèi)容;美國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)(IFT)29LOGO2023/7/22

食品的質(zhì)構(gòu)是與以下三方面感覺(jué)有關(guān)的物理性質(zhì)：手或手指對(duì)食品的觸摸感目視的外觀感覺(jué)

攝入食品到口腔后的綜合感覺(jué)，包括咀嚼時(shí)感到的軟硬、黏稠、酥脆、滑爽感等。食品質(zhì)構(gòu)是食品的物理性質(zhì)通過(guò)感覺(jué)而得到的感知。

32LOGO2023/7/22松本等人對(duì)16種常見(jiàn)食品進(jìn)行了消費(fèi)者心理調(diào)查33LOGO2023/7/22研究食品的質(zhì)構(gòu)有以下幾個(gè)目的：

(1)解釋食品的組織結(jié)構(gòu)特性;

(2)解釋食品在加工和烹飪過(guò)程中所發(fā)生的物性變化;

(3)提高食品的品質(zhì)及嗜好特性;

(4)為生產(chǎn)功能性好的食品提供理論依據(jù);

(5)明確食品物性的儀器測(cè)定和感官檢驗(yàn)的關(guān)系。

34LOGO2023/7/22食品質(zhì)構(gòu)特點(diǎn)：

(1)質(zhì)構(gòu)是由食品的成分和組織結(jié)構(gòu)決定的物理性質(zhì);

(2)質(zhì)構(gòu)屬于機(jī)械的和流變學(xué)的物理性質(zhì);

(3)質(zhì)構(gòu)不是單一性質(zhì)，而是屬于多因素決定的復(fù)合性質(zhì);

(4)質(zhì)構(gòu)主要由食品與口腔、手等人體部位的接觸而感覺(jué)的;

(5)質(zhì)構(gòu)與氣味、風(fēng)味等性質(zhì)無(wú)關(guān);

(6)質(zhì)構(gòu)的客觀測(cè)定結(jié)果用力、變形和時(shí)間的函數(shù)來(lái)表示。35LOGO2023/7/223.1.2食品質(zhì)構(gòu)的分類及研究方法

1食品質(zhì)構(gòu)的分類(1)Szczesniak分類

食品質(zhì)構(gòu)的感覺(jué)特性：機(jī)械特性、幾何特性和其他特性。各種特性又按攝食過(guò)程細(xì)分為：咀嚼初期的一次特性；咀嚼后期的二次特性。36LOGO2023/7/2237LOGO2023/7/22(2)Sherman分類

Sherman認(rèn)為:人對(duì)食品的感覺(jué)評(píng)價(jià)是在包括烹飪?cè)趦?nèi)的一連串的攝食過(guò)程中進(jìn)行的，對(duì)食品力學(xué)性質(zhì)的感覺(jué)是在動(dòng)態(tài)流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行的。

整個(gè)攝食過(guò)程分為四個(gè)階段：入口之前的感覺(jué)；口中的最初感覺(jué)；咀嚼中的感覺(jué)；咀嚼后的感覺(jué)。質(zhì)構(gòu)剖析法：是指用科學(xué)的方法對(duì)質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行分類、定義，使之可以成為進(jìn)行交流的客觀信息。（手段)38LOGO2023/7/2239LOGO2023/7/222食品質(zhì)構(gòu)的研究方法儀器測(cè)定是表現(xiàn)質(zhì)構(gòu)的重要方法之一，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)法。模糊概念——食用面條時(shí)的“筋道”感、米飯的“可口性”、餅干類的“酥脆性”、肉類的“柔嫩性”食品流變儀或其他專用儀器對(duì)指標(biāo)進(jìn)行定量表達(dá)!!!40LOGO2023/7/22食品質(zhì)構(gòu)研究方法感官檢驗(yàn)儀器測(cè)定基礎(chǔ)力學(xué)測(cè)定法

半經(jīng)驗(yàn)?zāi)M測(cè)定法食品質(zhì)構(gòu)研究方法:41LOGO2023/7/22食品感官檢驗(yàn)：首先應(yīng)明確食品特性的表述語(yǔ)言和表示特性差異的尺度。另外還應(yīng)明確咀嚼和吞咽功能。食物是通過(guò)咀嚼和吞咽送到胃中的。用語(yǔ)言和尺度測(cè)定物質(zhì)特性的方法，稱之為感官檢驗(yàn)法。通過(guò)測(cè)定咀嚼和吞咽功能來(lái)評(píng)價(jià)食品感官特性的方法稱之為生理學(xué)方法。42LOGO2023/7/22基礎(chǔ)力學(xué)測(cè)定儀器：即測(cè)定具有明確力學(xué)定義的參數(shù)的儀器。測(cè)出的值具有明確的物理學(xué)單位，如粘度、彈性率、強(qiáng)度等。

粘度計(jì)、基礎(chǔ)流變儀優(yōu)點(diǎn)：定義明確，數(shù)據(jù)互換性強(qiáng)，便于對(duì)影響這一性質(zhì)的因素進(jìn)行分析等。缺點(diǎn)：很難表現(xiàn)對(duì)食品質(zhì)構(gòu)的綜合力學(xué)性質(zhì)。(面團(tuán)的軟硬)43LOGO2023/7/22半經(jīng)驗(yàn)或模擬測(cè)定：所測(cè)變形并非保持在線性變化的微小范圍內(nèi)，而是非線性的較大變形或破壞性測(cè)定。（區(qū)別于基礎(chǔ)力學(xué)測(cè)定方法）優(yōu)點(diǎn)：測(cè)定的特征量能很好地表現(xiàn)出相應(yīng)食品的質(zhì)構(gòu)。缺點(diǎn)：所測(cè)得的數(shù)據(jù)，不如用基礎(chǔ)力學(xué)測(cè)定法所測(cè)得的數(shù)據(jù)具有普遍性。44LOGO2023/7/22食品質(zhì)構(gòu)的綜合評(píng)價(jià)方法

45LOGO2023/7/223.1.3食品質(zhì)構(gòu)的評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)硬度hardness(firmness):表示使物體變形所需要的力。凝聚性cohesiveness:表示形成食品形態(tài)所需內(nèi)部結(jié)合力的大小。酥脆性brittleness:表示破碎產(chǎn)品所需要的力。咀嚼性chewiness:表示把固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量，和硬度、凝聚性、彈性有關(guān)。ISO規(guī)定(ISO5492：1992)的典型的食品質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)。46LOGO2023/7/22膠粘性gumminess：表示把半固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量，和硬度、凝聚性有關(guān)。粘性viscosity：表示液態(tài)食品受外力作用流動(dòng)時(shí)分子之間的阻力。彈性springiness：表示物體在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)撤去外力后恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的能力。粘附性adhesiveness：表示食品表面和其他物體(舌、牙、口腔)

附著時(shí)，剝離它們所需要的力。47LOGO2023/7/22粒狀性granularity：表示食品中粒子大小和形狀。

組織性conformation：表示食品中粒子的形狀及方向。

濕潤(rùn)性moisture：表示食品中吸收或放出的水分。

油脂性fatness：表示食品中脂肪的量及質(zhì)。48LOGO2023/7/221.一般概念結(jié)構(gòu)、組織structure：表示物體或物體各組成部分關(guān)系的性質(zhì)。

質(zhì)構(gòu)、質(zhì)地texture：表示物質(zhì)的物理性質(zhì)(包括大小、形狀、數(shù)量、力學(xué)、光學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu))及由觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的感覺(jué)性質(zhì)。國(guó)際上定義的基本質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)49LOGO2023/7/222與壓縮、拉伸有關(guān)的術(shù)語(yǔ)硬firm(hard)：表示受力時(shí)對(duì)變形抵抗較大的性質(zhì)(觸覺(jué))。

柔軟soft：表示受力時(shí)對(duì)變形抵抗較小的性質(zhì)(觸覺(jué))。

堅(jiān)韌tough：表示對(duì)咀嚼引起的破壞有較強(qiáng)的和持續(xù)的抵抗性質(zhì)。近似于質(zhì)構(gòu)術(shù)語(yǔ)中的凝聚性(觸覺(jué))。

柔韌tender：表示對(duì)咀嚼引起的破壞有較弱的抵抗性質(zhì)(觸覺(jué))。50LOGO2023/7/22筋道chewy：表示像口香糖那樣對(duì)咀嚼有較持續(xù)的抵抗性質(zhì)(觸覺(jué))。

脆short：表示一咬即碎的性質(zhì)(觸覺(jué))。

彈性springy：去掉作用力后變形恢復(fù)的性質(zhì)(視覺(jué))。

可塑的plastic：去掉作用力后變形保留的性質(zhì)(視覺(jué))。

51LOGO2023/7/22黏附性sticky：表示咀嚼時(shí)對(duì)上顎、牙齒或舌頭等接觸面黏著的性質(zhì)(觸覺(jué))。

黏稠狀的glutinous：同發(fā)黏及黏附性

(觸覺(jué)和視覺(jué))。易破的brittle：表示加作用力時(shí)，幾乎沒(méi)有初期變形而斷裂、破碎或粉碎的性質(zhì)(觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué))。

易碎的crumble：表示一用力便易成為小的不規(guī)則碎片的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。52LOGO2023/7/22咯蹦咯蹦的crunchy：表示兼有易破的和易碎的性質(zhì)(觸覺(jué)、視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué))。(脆蘿卜)

酥脆的crispy：表示用力時(shí)伴隨脆響而屈服或斷裂的性質(zhì)。常用來(lái)形容吃鮮蘋(píng)果、芹菜、黃瓜、脆餅干時(shí)的感覺(jué)(觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué))。

發(fā)稠的thick：表示流動(dòng)黏滯的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。

稀疏的thin：是發(fā)稠的反義詞(觸覺(jué)和視覺(jué))。53LOGO2023/7/223與食品結(jié)構(gòu)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)(1)顆粒的大小和形狀滑潤(rùn)的smooth：表示組織中感覺(jué)不出顆粒存在的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。

細(xì)膩的fine：結(jié)構(gòu)的粒子細(xì)小而均勻的樣子(觸覺(jué)和視覺(jué))。粉狀的powdery：表示顆粒很小的粉末狀或易碎成粉末的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。54LOGO2023/7/22砂狀的gritty：表示小而硬顆粒存在的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。

粗粒狀的coarse：表示較大、較粗顆粒存在的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。

多疙瘩狀的lumpy：表示大而不規(guī)則粒子存在的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。

55LOGO2023/7/22(2)結(jié)構(gòu)的排列和形狀薄層片狀的flaky：容易剝落的層片狀組織(觸覺(jué)和視覺(jué))。

纖維狀的fibrous：表示可感到纖維樣組織且纖維易分離的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。多筋的strings：表示纖維較粗硬的性質(zhì)(觸覺(jué)和視覺(jué))。

紙漿狀的Pulpy：表示柔軟而有一定可塑性的濕纖維狀結(jié)構(gòu)

(觸覺(jué)和視覺(jué))。

56LOGO2023/7/22細(xì)胞狀的cellular：主要指有較規(guī)則的空狀組織(觸覺(jué)和視覺(jué))。

膨松的puffed：形容脹發(fā)得很暄騰的樣子(觸覺(jué)和視覺(jué))。

結(jié)晶狀的crystalline：形容像結(jié)晶樣的群體組織(觸覺(jué)和視覺(jué))。

玻璃狀的glassy：形容脆而透明固體狀的。

57LOGO2023/7/22果凍狀的gelatinous：形容具有一定彈性的固體。覺(jué)察不出組織紋理結(jié)構(gòu)的樣子(觸覺(jué)、視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué))。

泡沫狀的foamed：主要形容許多小的氣泡分散于液體或固體中的樣子(觸覺(jué)和視覺(jué))。

海綿狀的spongy：形容有彈性的蜂窩狀結(jié)構(gòu)樣的(觸覺(jué)和視覺(jué))。

58LOGO2023/7/224與口感有關(guān)的術(shù)語(yǔ)口感mouthfeel：表示口腔對(duì)食品質(zhì)構(gòu)感覺(jué)的總稱。

濃的body：質(zhì)構(gòu)的一種口感表現(xiàn)。

干的dry：口腔游離液少的感覺(jué)。

潮濕的moist：口腔中游離液的感覺(jué)既不覺(jué)得少，又不感到多的樣子。

潤(rùn)濕的wet：口腔中游離液有增加的感覺(jué)。59LOGO2023/7/22水汪汪的watery：因含水多而有稀薄、味淡的感覺(jué)。

多汁的juicy：咀嚼中口腔內(nèi)的液體有不斷增加的感覺(jué)。

油膩的oily：口腔中有易流動(dòng)，但不易混合的液體存在的感覺(jué)。

肥膩的greasy：口腔中有黏稠而不易混合液體或脂膏樣固體的感覺(jué)。

蠟質(zhì)的waxy：口腔中有不易溶混的固體的感覺(jué)。60LOGO2023/7/22粉質(zhì)的mealy：口腔中有干的物質(zhì)和濕的物質(zhì)混在一起的感覺(jué)。

黏糊糊的slimy：口腔中有黏稠而滑溜的感覺(jué)。

奶油狀的creamy：口腔中有滑溜感。

收斂性的astringent：口腔中有黏膜收斂的感覺(jué)。（柿餅、黑棗等——含鞣酸多）

熱的hot：有熱的感覺(jué)。

冷的cold：有冷的感覺(jué)。

清涼的cooling：像吃薄荷那樣，由于吸熱而感到的涼爽。61LOGO2023/7/22(1)壓縮破壞型測(cè)試儀器

A萬(wàn)能測(cè)試儀(universaltestingmachine,Instronmachine)B質(zhì)地測(cè)試儀(texture-meter，textureprofileanalysis)C壓縮儀（compress-meter）

(2)剪斷型測(cè)試儀器

A柔嫩度儀

B沖孔測(cè)試儀

3.2食品質(zhì)構(gòu)的儀器測(cè)定62LOGO2023/7/22

(3)切入型儀器

(4)插入型儀器

(5)攪拌型儀器

(6)切斷型測(cè)試儀器：流變儀

(7)剪壓測(cè)試儀器

往往剪、切、壓是同時(shí)出現(xiàn)的。要想準(zhǔn)確測(cè)量如剪力(shearforce,compressiveforce,punctureforce,etc.）必須注意儀器選擇及試驗(yàn)條件控制，減少誤差。63LOGO2023/7/2264LOGO2023/7/22橫梁1固定在立柱3上，可以上下移動(dòng)，用以調(diào)節(jié)操作臺(tái)4與橫梁的初始間距。固定在橫梁上的壓力傳感器可準(zhǔn)確測(cè)量受力的大小。轉(zhuǎn)速控制器5控制操作臺(tái)的移動(dòng)速度，正反開(kāi)關(guān)6負(fù)責(zé)改變操作臺(tái)的上下移動(dòng)方向。

食品的物理性能都與力的作用有關(guān)，故質(zhì)構(gòu)儀提供壓力、拉力和剪切力作用于樣品，配上不同的樣品探頭2，來(lái)測(cè)試樣品的物理性能。根據(jù)不同的食品形態(tài)和測(cè)試要求，選擇不同的測(cè)樣探頭。如柱形探頭(直徑2～50ram)常用于測(cè)試果蔬的硬度、脆性、彈性等；錐形探頭可對(duì)黃油及其他粘性食品的粘度和稠度進(jìn)行測(cè)量；模擬牙齒咀嚼食物動(dòng)作的檢測(cè)夾鉗可以測(cè)量肉制品的韌性和嫩度；利用球形探頭則可以測(cè)量休閑食品(如薯片)的酥脆性；掛鉤形的探頭可測(cè)面條的拉伸性等。質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試原理：待測(cè)物隨操作臺(tái)一起等速地作上升或下降運(yùn)動(dòng)，在與支架上的探頭接觸把力傳給壓力傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出放大器把電信號(hào)放大成電壓信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的分析處理。71LOGO2023/7/221壓縮檢測(cè)Compressiontest檢測(cè)：硬度、脆度。探頭：擠壓探頭。通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制，檢測(cè)食品力－變形、力－時(shí)間的曲線。72LOGO2023/7/222插入（穿刺）檢測(cè)（puncturetest）

原理：

以柱狀、針狀、圓椎狀探頭連接萬(wàn)能測(cè)試儀或質(zhì)構(gòu)儀上，以一定速度將其插入試樣，則探頭連接的傳感器可以測(cè)到相應(yīng)的力－變形。74LOGO2023/7/223剪切和切斷試驗(yàn)果蔬的新鮮度肉的嫩度刀片（厚3.15cm，間隔3.20cm）75LOGO2023/7/22剪切儀器76LOGO2023/7/22切斷實(shí)驗(yàn)?zāi)汤遥鹜饶c－薯?xiàng)l77LOGO2023/7/224質(zhì)構(gòu)分析(TPA,textureprofileanalysis)

原理：是讓儀器模擬人的兩次咀嚼動(dòng)作，記錄并繪出力與時(shí)間的關(guān)系，并從中找出與人感官評(píng)定對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

直接檢測(cè)指標(biāo)：硬度、彈性、內(nèi)聚性、粘附性。

間接檢測(cè)指標(biāo)：脆性、咀嚼性和韌性。78LOGO2023/7/2279LOGO2023/7/2280LOGO2023/7/22TPA試驗(yàn)方法應(yīng)注意事項(xiàng)：1、樣品大小、傳感器型號(hào)和移動(dòng)速度都應(yīng)該一致，否則，試驗(yàn)數(shù)據(jù)沒(méi)有可比性。

2、由于TPA是模擬人的咀嚼動(dòng)作，因此第一次壓縮樣品的應(yīng)變量以及第一次與第二次壓縮間的停留時(shí)間非常重要。

經(jīng)驗(yàn)選擇：第一次應(yīng)變量采用較多的是20%-50%；對(duì)凝膠食品，當(dāng)應(yīng)變量達(dá)到70%-80%時(shí)，即出現(xiàn)了破碎。

3、在報(bào)告研究結(jié)果時(shí)也應(yīng)該同時(shí)給出試驗(yàn)條件。

81LOGO2023/7/2282LOGO2023/7/2283LOGO2023/7/2284LOGO2023/7/225稠度檢測(cè)(consistencymeasurement)測(cè)量杯內(nèi)的物體一般不超過(guò)杯容積的75%，壓入深度也不要超過(guò)物體深度的75%。

85LOGO2023/7/226攪拌型測(cè)試儀面粉蛋白質(zhì)的粘性測(cè)定儀器：

布拉本德粉質(zhì)儀(Brabender

farinograph)

；面粉中淀粉的特性(發(fā)酵性)測(cè)定：粉力測(cè)試儀(Amylograph)

特點(diǎn)是測(cè)定面團(tuán)在攪拌過(guò)程中的阻力變化。86LOGO2023/7/22布拉本德粉質(zhì)儀布拉本德粉質(zhì)儀又稱面團(tuán)阻力儀，由調(diào)粉(揉面)器和動(dòng)力測(cè)定計(jì)組成。測(cè)定原理：面團(tuán)作用于攪拌翼上的力對(duì)測(cè)力計(jì)2產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使之傾斜，傾斜度通過(guò)刻度盤(pán)6讀出，5是緩沖器，用于防止連桿4的振動(dòng)。通過(guò)恒溫水槽8保證緩沖用油的恒溫(30℃)。用帶刻度的滴定管11加水。試驗(yàn)操作：試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)恒溫槽達(dá)到規(guī)定的溫度后，把面粉倒進(jìn)攪拌箱內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)攪拌儀的同時(shí)，把滴定管內(nèi)的水加進(jìn)去。當(dāng)轉(zhuǎn)矩小于500B.U(儀器單位)時(shí)，下次試驗(yàn)要適當(dāng)減少加水量，反之，增加加水量。反復(fù)試驗(yàn)，最后使轉(zhuǎn)矩的最大值達(dá)到500B.U。及線時(shí)間(tE)：攪拌開(kāi)始到記錄曲線和500B.U的縱軸線接觸所需要的時(shí)間。它表示小麥蛋白質(zhì)水合所需的時(shí)間，蛋白質(zhì)含量越大，這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)；耐力指數(shù)(tC)：曲線的最高點(diǎn)和過(guò)5min后的最高點(diǎn)之間的距離，用B.U表示。它表示面團(tuán)在攪拌過(guò)程中的耐衰落性，與穩(wěn)定性相似。

面團(tuán)衰落度(tD)：曲線從開(kāi)始下降起12min后曲線的下降值。面團(tuán)衰落值度越小，說(shuō)明面團(tuán)筋力越強(qiáng)。面團(tuán)形成時(shí)間(tA)：攪拌開(kāi)始到轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值所需要的時(shí)間。如果存在兩個(gè)峰值，則取第二個(gè)峰值；穩(wěn)定時(shí)間(tB)：曲線到達(dá)500B.U到脫離500B.U所需要的時(shí)間。它表示面團(tuán)穩(wěn)定性，這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)耐衰落性越好，即使長(zhǎng)時(shí)間攪拌，也不產(chǎn)生弱化現(xiàn)象。一般情況下特等107粉的穩(wěn)定性好；92LOGO2023/7/22曲線各參數(shù)定義如下：

面團(tuán)形成時(shí)間(tA)：攪拌開(kāi)始到轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值所需要的時(shí)間。如果存在兩個(gè)峰值，則取第二個(gè)峰值；

穩(wěn)定時(shí)間(tB)：曲線到達(dá)500B.U到脫離500B.U所需要的時(shí)間。它表示面團(tuán)穩(wěn)定性，這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)耐衰落性越好，即使長(zhǎng)時(shí)間攪拌，也不產(chǎn)生弱化現(xiàn)象。一般情況下特等107粉的穩(wěn)定性好；

耐力指數(shù)(tC)：曲線的最高點(diǎn)和過(guò)5min后的最高點(diǎn)之間的距離，用B.U表示。它表示面團(tuán)在攪拌過(guò)程中的耐衰落性，與穩(wěn)定性相似。

面團(tuán)衰落度(tD)：曲線從開(kāi)始下降起12min后曲線的下降值。面團(tuán)衰落值度越小，說(shuō)明面團(tuán)筋力越強(qiáng)。

及線時(shí)間(tE)：攪拌開(kāi)始到記錄曲線和500B.U的縱軸線接觸所需要的時(shí)間。它表示小麥蛋白質(zhì)水合所需的時(shí)間，蛋白質(zhì)含量越大，這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)；93LOGO2023/7/22淀粉粉力測(cè)試儀

淀粉粉力測(cè)試儀主要用來(lái)測(cè)定面粉中的淀粉酶活性(主要是α-淀粉酶)，從而可以預(yù)測(cè)面包的質(zhì)量。儀器的主要部分是裝面粉懸浮液用的容器，可用電阻絲加熱。94LOGO2023/7/22原理是：把攪拌器放入裝有面粉懸浮液的容器之后一邊加熱容器，一邊使之旋轉(zhuǎn)(75r/min)時(shí)，由于淀粉的糊化攪拌器也跟著旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為彈簧力被記錄。操作方法：把含水量為13.5%的面粉65g放進(jìn)容器后緩慢加入450mL蒸餾水，制造測(cè)試用面粉懸浮液。95LOGO2023/7/22糊化開(kāi)始溫度(GT)注：一般來(lái)說(shuō)，面團(tuán)的加工特性，特別是酶活性與MV相關(guān)。MV太高時(shí)，酶活性弱，面團(tuán)發(fā)酵性差，制造的面包質(zhì)量差，但對(duì)制造餅干和面條無(wú)影響；MV太低時(shí)，酶活性太強(qiáng)，面團(tuán)易變軟，影響操作，降低面包、餅干和面條的質(zhì)量。MV值小于100B.U的面粉不適于制造面包。最大粘度(MV)粘度最大時(shí)的溫度(MVT)96LOGO2023/7/226拉伸檢測(cè)利用萬(wàn)能測(cè)試儀測(cè)面條、水果、蛋卷、肉腸等的質(zhì)地。通過(guò)拉斷力F和拉斷伸長(zhǎng)ε，得到拉斷功Fε和特性系數(shù)F/ε。97LOGO2023/7/223.4食品質(zhì)構(gòu)的感官檢驗(yàn)與儀器測(cè)定的關(guān)系息98LOGO2023/7/22食品質(zhì)構(gòu)的檢驗(yàn)選擇方法要考慮的因素1.檢測(cè)食品的自然屬性和檢測(cè)目的2.檢測(cè)的準(zhǔn)確性3.破壞性還是非破壞性檢測(cè)4.費(fèi)用5.通過(guò)比較決定實(shí)驗(yàn)方法99LOGO2023/7/223.4食品質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)的應(yīng)用特點(diǎn)：

參加試驗(yàn)的p個(gè)因子成分的含量是總量的百分比，它們之和等于1(即100%)。一般采用混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)，又可通過(guò)單形坐標(biāo)系中的等高線找到最佳工藝條件或配方?；炝显囼?yàn)設(shè)計(jì)中最常用的Scheffe單形重心設(shè)計(jì)法.

原料：奶油、砂糖、雞蛋奶油、砂糖、雞蛋的混合比對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)的影響

100LOGO2023/7/221單形坐標(biāo)的建立

設(shè)x1，x2……xp分別表示p個(gè)因子，在我們這個(gè)示例中p=3，分別代表奶油、砂糖和雞蛋。

101LOGO2023/7/222試驗(yàn)設(shè)計(jì)單形重心設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是單形點(diǎn)的非零坐標(biāo)相等。在一種p個(gè)因子的單形重心設(shè)計(jì)中，試驗(yàn)次數(shù)為2P-1，例如，在3因子單形重心設(shè)計(jì)中，試驗(yàn)次數(shù)為23一1=7。選擇P個(gè)因子所占最大和最小比例。面粉量定為45％，奶油、砂糖和雞蛋三種原料所占百分比范圍分別為30％－60％，25％－55％，15％－45％。102LOGO2023/7/22103LOGO2023/7/22所有配方按照統(tǒng)一的加工工藝操作。成品存放4天后供試，評(píng)審員48人。

感官打分測(cè)定：硬度、脆性、口融性和綜合評(píng)價(jià)

儀器測(cè)定：餅干硬度和酥脆性。

預(yù)期結(jié)果：

1.最佳工藝配比2.感官評(píng)價(jià)與儀器測(cè)定相關(guān)性，如相關(guān)性高，確定儀器測(cè)定指標(biāo)。104LOGO2023/7/223結(jié)果與分析105LOGO2023/7/22106LOGO2023/7/22-2.10①②③奶油砂糖雞蛋﹣1.51107LOGO2023/7/22結(jié)果與分析：感官評(píng)定的硬度和脆性具有相似的等高線。奶油對(duì)餅干的硬度和脆性影響最大，即：奶油含量最大水平的試樣①最柔軟、酥脆、口溶性最好；砂糖和雞蛋越多，脆性越差，餅干則越硬。砂糖含量最大的試樣②和雞蛋含量最大的試樣③都比較硬，不夠酥松，口溶性也差。其中②比③更硬，然而卻稍酥松，說(shuō)明砂糖有使餅干變硬的作用，但與雞蛋相比，使餅干酥脆的作用更大一些。108LOGO2023/7/22結(jié)果表明：感官檢驗(yàn)的硬度和儀器測(cè)定的硬度，脆性有極顯著的正相關(guān)性，而感官檢驗(yàn)的脆性、口溶性和儀器測(cè)定的硬度、脆性之間有極顯著的負(fù)相關(guān)性?？梢杂脙x器測(cè)定值代替感官檢驗(yàn)，定量地評(píng)價(jià)餅干的食味和品質(zhì)。

§4食品的物性測(cè)定——色度

食品與色彩

食品的色彩與感官評(píng)價(jià)

食品色彩的偏見(jiàn)與誤區(qū)

食品的色光性質(zhì)與品質(zhì)測(cè)定

顏色光學(xué)基礎(chǔ)

食品的光物性與品質(zhì)

光物性基本概念

食品的光學(xué)測(cè)定原理

食品光物性的測(cè)定與應(yīng)用

食品近紅外線測(cè)定的原理和應(yīng)用第一節(jié)食品與色彩1.食品的色彩與感官評(píng)價(jià)

配色對(duì)食品的滋味有很大的襯托作用。第一節(jié)食品與色彩

2.食品色彩的偏見(jiàn)與誤區(qū)第一節(jié)食品與色彩2.食品色彩的偏見(jiàn)與誤區(qū)光源：陽(yáng)光、日光燈、鎢絲燈等，每一種照明都使同一個(gè)蘋(píng)果看起來(lái)不一樣。觀察者：每個(gè)人的眼睛靈敏度總是稍有差別的，甚至認(rèn)為色視覺(jué)正常的人，對(duì)紅或藍(lán)仍可能有所偏倚。還有一個(gè)人的視力通常隨年齡的增大而改變。

第一節(jié)食品與色彩2.食品色彩的偏見(jiàn)與誤區(qū)尺寸：有人在查看了墻紙的小塊樣片后選擇了他認(rèn)為很好的一種，但當(dāng)墻紙貼到墻上去之后卻有覺(jué)得太亮了一點(diǎn)。覆蓋在大面積上的顏色比在小面積上的看起來(lái)更明亮和更鮮艷，這就是面積效應(yīng)。背景：放在明亮背景之前的蘋(píng)果看起來(lái)要比放在暗背景之前的來(lái)得暗淡。這就是對(duì)比效應(yīng)。方向當(dāng)觀察顏色時(shí)，必須保持條件

一致。

第一節(jié)食品與色彩3.食品的色光性質(zhì)與品質(zhì)測(cè)定對(duì)食品色光性質(zhì)測(cè)定的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品快速、無(wú)破壞、無(wú)損傷檢測(cè)。其他優(yōu)點(diǎn)還有：可全部逐個(gè)檢查；測(cè)定時(shí)間短，便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

第二節(jié)顏色光學(xué)基礎(chǔ)1.視覺(jué)生理與光度

人眼的可視范圍為380nm~780nm。第二節(jié)顏色光學(xué)基礎(chǔ)2.色度學(xué)基礎(chǔ)顏色的物理表示兩種基礎(chǔ)顏色表示系統(tǒng)：RGB表色系和XYZ表色系。原理：顏色可由三個(gè)變量表示，用矢量空間就可以表示一切色光。

第二節(jié)顏色光學(xué)基礎(chǔ)2.色度學(xué)基礎(chǔ)顏色的物理表示孟塞爾顏色立體：加入了明度（光度）參數(shù)。

顏色的差別？比較兩個(gè)球，乍看兩球的顏色都是紅色的。但仔細(xì)看，上球的顏色較為明亮，下球則較暗；上球的延伸顯得鮮艷?？梢?jiàn)，即使兩球看來(lái)都是紅色的，但它們的延伸卻是不一樣的。當(dāng)將顏色分類時(shí)，它們可以以構(gòu)成顏色的三個(gè)屬性來(lái)表示，即：色調(diào)、亮度和色飽和度（鮮艷度）。色調(diào)（hue）：也稱色相，紅、黃、綠等色調(diào)構(gòu)成了色環(huán)。亮度(value)：顏色有明暗之分，顏色的亮度沿垂直方向變化。色飽和度(chroma)：表示顏色的鮮艷程度。色有鮮艷與隱晦之別，色飽和度由中心向兩側(cè)變化。顏色三屬性將顏色的三屬性放在一起可以組成一個(gè)三維立體。色調(diào)形成立體的外緣，亮度作為中央主軸，而色飽和度作為水平副軸。世界上一切的顏色均分布于左圖所示的主體周圍，于是形成了色立體。第二節(jié)顏色光學(xué)基礎(chǔ)2.色度學(xué)基礎(chǔ)顏色的物理表示CIELAB表色系統(tǒng)L*a*b*表色系可以精確地表示各種色調(diào)，也為兩種色調(diào)之間的差，即色差的表示帶來(lái)了方便。

L*a*b*表色系統(tǒng)為多數(shù)色彩測(cè)定儀器所采用。不僅可以精確表示各種色調(diào)，也為兩種色調(diào)之間的差，即色差的表示帶來(lái)了方便。第二節(jié)顏色光學(xué)基礎(chǔ)3.食品顏色的測(cè)定方法目測(cè)方法：標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)照法、標(biāo)準(zhǔn)液測(cè)定法儀器法：電子色光檢測(cè)器

第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)1.光物性基本概念透光率：T吸光度：A光密度(opticaldensity,OD)：D反射光密度：Dr熒光現(xiàn)象：是當(dāng)一種波長(zhǎng)的光能照射物體時(shí)，可以激發(fā)被照射物發(fā)出不同于照射波波長(zhǎng)的其他波長(zhǎng)的光能。延遲發(fā)光現(xiàn)象：當(dāng)用一種光波照射物體，在照射停止后，所激發(fā)的光仍能繼續(xù)放射一段時(shí)間的現(xiàn)象。

第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)2.食品的光學(xué)測(cè)定原理光波透過(guò)一定厚度的介質(zhì)材料后，其光強(qiáng)減弱程度與光在介質(zhì)中經(jīng)歷的路程和介質(zhì)的特性有關(guān)，即光強(qiáng)的減少量與光強(qiáng)及介質(zhì)厚度成正比，比例系數(shù)稱為吸光系數(shù)。朗伯定律：當(dāng)光波被透明溶液中溶解的物質(zhì)吸收時(shí)，吸光系數(shù)與溶液濃度成正比。比爾定律：被吸收的光能與光路中吸光的分子數(shù)成正比，即可以通過(guò)測(cè)定吸光系數(shù)求出透明液體的濃度。

第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)2.食品的光學(xué)測(cè)定原理要使比爾定律成立，需要光路中吸收光的每個(gè)分子對(duì)光的吸取不受周圍分子影響。即當(dāng)溶液濃度達(dá)到足以使分子間的相互作用影響對(duì)光能的吸收時(shí)，比爾定律所表現(xiàn)出的關(guān)系就會(huì)出現(xiàn)誤差。全波長(zhǎng)掃描：使用儀器的有效波長(zhǎng)范圍（如190nm-1100nm），按照一定的波長(zhǎng)間隔來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描。

光譜曲線：掃描出來(lái)的吸光度值（或者透過(guò)率）和波長(zhǎng)的關(guān)系曲線就是該樣品的。第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)2.食品的光學(xué)測(cè)定原理實(shí)際測(cè)定時(shí)，常使用光密度（D）作為測(cè)定指標(biāo)。根據(jù)比爾定律，溶液的某特定波長(zhǎng)的光密度正比于吸光物質(zhì)濃度和它在該波長(zhǎng)時(shí)的吸收常數(shù)。對(duì)食品品質(zhì)測(cè)定時(shí)，用D值不方便，應(yīng)用較多的是用兩個(gè)波長(zhǎng)的光密度差ΔD（或ΔA）來(lái)確定食品的光透過(guò)特性。反射光特性的測(cè)定與透射光的測(cè)定類似，也利用反射光密度差來(lái)進(jìn)行測(cè)定。

第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)3.食品光物性的測(cè)定與應(yīng)用（1）光透過(guò)性質(zhì)的測(cè)定方法和應(yīng)用差分儀——用來(lái)測(cè)定ΔD的儀器透光測(cè)定法是食品無(wú)損檢測(cè)的一種常用方法，典型應(yīng)用有果蔬成熟度的檢測(cè)、谷類水分含量測(cè)定、玉米霉變損傷檢測(cè)、碎米程度、食品顏色、雞蛋內(nèi)血絲混入檢測(cè)等。測(cè)試原理：食品中與光透過(guò)有關(guān)的物質(zhì)或色素，必須和食品的品質(zhì)項(xiàng)目有好的相關(guān)關(guān)系。測(cè)定果實(shí)的成熟度，是利用果實(shí)中葉綠素含量量與成熟度明顯相關(guān)的規(guī)律。類似的有關(guān)物質(zhì)還有花青素、胡蘿卜素等。

第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)3.食品光物性的測(cè)定與應(yīng)用（1）光透過(guò)性質(zhì)的測(cè)定方法和應(yīng)用對(duì)花生熟度的測(cè)定：隨著花生的成熟，光密度減少；成熟花生油的透光性比生花生油好。對(duì)食品水分的測(cè)定，主要水吸收光譜的特征吸收帶。果實(shí)內(nèi)部的空洞、褐變、病變等也可以通過(guò)透光法測(cè)定。根據(jù)透光檢測(cè)，開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)選果機(jī)。（2）反射光特性的測(cè)定應(yīng)用之一是對(duì)水果表皮的顏色或傷疤的檢測(cè)。

第三節(jié)食品的光物性與品質(zhì)4.食品近紅外線測(cè)定的原理和應(yīng)用近紅外線的范圍為可見(jiàn)光到紅外線，即波長(zhǎng)為0.7~3.5μm的光波。利用食品成分對(duì)近紅外的吸收特性，可對(duì)谷類、乳制品、肉制品和飼料等的水分、蛋白、脂質(zhì)、糖質(zhì)、氨基酸等進(jìn)行有效的無(wú)損檢測(cè)。食品大多由多種成分組成，因此吸收光譜是一個(gè)疊加而成的總和，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)確定吸收比例之后，再根據(jù)多元回歸分析得到結(jié)構(gòu)。近紅外的波長(zhǎng)0.7~3.5μm；中紅外的波長(zhǎng)2.5~25μm；遠(yuǎn)紅外25~400μm。

§5食品的物性測(cè)定——熱分析

食品熱物性基礎(chǔ)差示量熱掃描法DSC自從人類從“茹毛飲血”進(jìn)化為以熟食為主以來(lái)，加熱成了食品加工的重要手段。尤其是現(xiàn)代化食品工業(yè)，為了提高食品的商品化和保藏流通功能，加熱、冷卻、冷凍成了最基本的加工方法。因此，食品的熱物理性質(zhì)也成為食品生產(chǎn)管理、品質(zhì)控制、加工和流通等工程的重要基礎(chǔ)。第一節(jié)食品熱物性基礎(chǔ)一、食品熱物性的一般概念1.食品的基本熱參數(shù)溫度、比熱容、焓、導(dǎo)熱系數(shù)2.食品的傳熱性質(zhì)表面熱流量、質(zhì)量平均溫度、傳熱規(guī)律、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射3.熱參數(shù)的檢測(cè)比熱的檢測(cè)、導(dǎo)熱系數(shù)的檢測(cè)1.比熱容（specificheat）：

1）定義：傳統(tǒng)的方法是在恒溫槽中直接測(cè)量使食品材料溫度升高1K所需的熱量。

2）測(cè)定方法：比較常用的事是用熱量計(jì)進(jìn)行定壓的熱混合法和護(hù)熱板法。第一節(jié)食品熱物性基礎(chǔ)近年來(lái)發(fā)展用差式掃描量熱術(shù)(DSC)來(lái)測(cè)量材料的比熱容。此法所用的樣品少(5一15mg);而且因其能測(cè)很大的溫度范圍，故特別適合于測(cè)量食品材料的比熱容和溫度的關(guān)系?；旌戏ǎ涸硎前岩阎|(zhì)量和溫度的樣品，投入盛有已知比熱容、溫度、和質(zhì)量的液體量熱計(jì)重。在絕熱狀態(tài)下，測(cè)定混合物料的平衡溫度，而后根據(jù)公式推算試樣的比熱容。2、焓(enthalpy)

焓值是相對(duì)值，過(guò)去的教材中多取-20℃凍結(jié)態(tài)的焓值為其零點(diǎn)；近年來(lái)多取-40℃的凍結(jié)態(tài)為其零點(diǎn)。

過(guò)去，物質(zhì)的焓值一般均按凍結(jié)潛熱、凍結(jié)率和比熱容的數(shù)據(jù)計(jì)算而得；直接測(cè)量的數(shù)據(jù)很少、但對(duì)于食品材料，實(shí)際上很難確定在某一溫度時(shí)食品中被凍結(jié)的比例，而不同的凍結(jié)率對(duì)應(yīng)不同的焓值。第一節(jié)食品熱物性基礎(chǔ)第一節(jié)食品熱物性基礎(chǔ)2、焓(enthalpy)

用DSC直接測(cè)量食品焓值是一種新方法，其溫度掃描從-60℃開(kāi)始到1℃以上，這是認(rèn)為到-60℃時(shí)，食品中的水分己全部?jī)鼋Y(jié)；而到1℃以上水分己全部融化成液體。3.熱導(dǎo)率(therma-conductivity)第一節(jié)食品熱物性基礎(chǔ)

測(cè)量食品材料熱導(dǎo)率要比測(cè)量比熱容困難得多，因?yàn)闊釋?dǎo)率不僅和食品材料的組分、顆粒大小等因素有關(guān)，還與材料的均勻性有關(guān)。一般用于測(cè)量工程材料的標(biāo)準(zhǔn)方法，如平板法、同心球法等穩(wěn)態(tài)方法已不能很好用于食品材料。因?yàn)檫@些方法需要很長(zhǎng)的平衡時(shí)間，而在此期間，食品材料會(huì)產(chǎn)生水分的遷移而影響熱導(dǎo)率。

目前認(rèn)為測(cè)量食品材料熱導(dǎo)率較好的方法是探針?lè)?。被測(cè)食品材料原處于某一均勻溫度，當(dāng)探針插進(jìn)后，加熱絲提供一定得熱量，使測(cè)量溫度變化。經(jīng)一段過(guò)渡期后，溫度和時(shí)間的對(duì)數(shù)出現(xiàn)線性。關(guān)系。根據(jù)此直線的斜率可以求出視頻材料的熱導(dǎo)率4.熱擴(kuò)散系數(shù)(thermaldiffusivity)第一節(jié)食品熱物性基礎(chǔ)一般說(shuō)來(lái)，熱擴(kuò)散系數(shù)a是根據(jù)比熱容Cp,熱導(dǎo)率λ和密度ρ數(shù)據(jù)計(jì)算而得的，即a＝λ/(ρCp)但也可以用實(shí)驗(yàn)測(cè)量，它主要是用一個(gè)瞬問(wèn)加熱的類似于測(cè)熱導(dǎo)率的探頭和熱電禍；再與它有一定距離處加上另一個(gè)熱電禍以測(cè)量樣品溫度的變化曲線。這個(gè)距離和所測(cè)得的熱擴(kuò)散系數(shù)數(shù)據(jù)有著很大的關(guān)系，但在食品材料中精確控制這個(gè)距離也不是容易的事。第二節(jié)差示掃描法DSC在升溫或降溫的過(guò)程中，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)（如相態(tài))和化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，其質(zhì)量及光、電、磁、熱、力等物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。熱分析技術(shù)就是程序控制溫度的條件下，測(cè)量物質(zhì)物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。因此，熱分析裝置目前被廣泛用來(lái)測(cè)定食品品質(zhì)及其成分變化。熱分析作為熱的收支指標(biāo)測(cè)定，是對(duì)狀態(tài)和狀態(tài)變化性質(zhì)進(jìn)行分析研究的手段。早期的分析有：定量差示熱分析（DTA）和熱重量分析（Thermogravimetry，簡(jiǎn)稱TG）。差示掃描熱量測(cè)定（DSC）是對(duì)這些早期的差示熱分析進(jìn)一步定量化，對(duì)熱量也可以評(píng)價(jià)的測(cè)定方法。DSC是對(duì)加熱或冷卻過(guò)程中，試樣所產(chǎn)生的細(xì)微熱量變化進(jìn)行測(cè)定。在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，以任意的升溫速度掃描測(cè)定并記錄升溫過(guò)程中能量吸收或放出的溫譜圖。溫譜曲線所包圍的面積，與加熱過(guò)程中試樣吸取或放出的熱能成正比。在食品科學(xué)中，人們利用這一技術(shù)檢測(cè)脂肪、水的結(jié)晶溫度和融化溫度以及結(jié)晶數(shù)量與融化數(shù)量；通過(guò)蒸發(fā)吸熱來(lái)檢測(cè)水的性質(zhì)；檢測(cè)蛋白質(zhì)變性和淀粉凝膠等物理化學(xué)變化。1.差示掃描量熱法(DSC)的測(cè)定原理第二節(jié)差示掃描法DSC圖1是DSC主要組成和結(jié)構(gòu)示意圖，大致由四個(gè)部分組成:①溫度程序控制系統(tǒng)；②測(cè)量系統(tǒng)(物理性能的測(cè)量）③數(shù)據(jù)記錄、處理和顯示系統(tǒng)；④樣品室。圖1DSC結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)差示掃描法DSC

相變點(diǎn)PhaseTransition熔融熱H玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg反應(yīng)熱H熔點(diǎn)Meltingpoint活化能Ea冷結(jié)晶溫度CrystalTemperature降溫結(jié)晶溫度ColdCrystalTemperature氧化誘導(dǎo)時(shí)間O.I.T.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Dynamic結(jié)晶度Crystallinity固化Curing結(jié)晶熱CrystalEnergy純度Purity結(jié)晶半周期CrystalPeriod比熱Cp2.DSC測(cè)定的指標(biāo)第二節(jié)差示掃描法DSCDSC的數(shù)據(jù)——熱曲線：

吸熱放熱第二節(jié)差示掃描法DSC3.DSC在食品測(cè)定中的應(yīng)用

在高分子領(lǐng)域，應(yīng)用DSC和DTA進(jìn)行熱物性的研究較早，最近在食品高分子（蛋白質(zhì)、油脂、糖質(zhì)等）、水及飲料的熱分析方面也越來(lái)越受到重視。這方面的應(yīng)用例如下：第二節(jié)差示掃描法DSC（1）淀粉性質(zhì)的研究在淀粉研究中，DSC主要用來(lái)研究淀粉的糊化特性、糊化程度、淀粉糊的回生程度及淀粉顆粒晶體結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)移溫度的測(cè)定。不同種類的淀粉其組成亦不相同，因而其糊化或老化的起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終了溫度（Tc）及熱焓（ΔH）也是不同的。完全糊化的淀粉在DSC分析過(guò)程中應(yīng)為無(wú)吸熱峰的平坦直線，故根據(jù)淀粉的DSC分析過(guò)程中吸熱峰面積（即熱焓ΔH）的大小可估測(cè)淀粉糊化程度的大小。C.C.Biliaderis等人應(yīng)用DSC對(duì)玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、酸改性玉米淀粉、豌豆及多種豆類淀粉的糊化現(xiàn)象進(jìn)行了研究。表1為不同種類淀粉的DSC分析結(jié)果。第二節(jié)差示掃描法DSC品種濃度，%TOTP1TP2TCΔHW/W℃℃℃℃℃豌豆淀粉47.556648710114.7蠶豆淀粉46.65665839713.8馬鈴薯淀粉46.35560688518.4玉米淀粉46.46067788913.8酸改性玉米淀粉47.95473998910.0高直鏈淀粉48.2718210511417.6蠟質(zhì)玉米淀粉47.66471889716.7表1不同種類淀粉的DSC分析結(jié)果第二節(jié)差示掃描法DSC（2）蛋白質(zhì)熱變性的測(cè)定蛋白質(zhì)分子形狀的差異，由變性引起的高次結(jié)構(gòu)及其恢復(fù)，都會(huì)顯著影響食品的物性。因此，許多研究曾經(jīng)使用：測(cè)定溶解性變化、官能團(tuán)露出程度變化、光學(xué)性質(zhì)變化、酶消化性變化、熱收縮尺寸變化、力學(xué)性質(zhì)變化、各種顯微鏡像變化、及X線衍射光柵像變化等方法，對(duì)蛋白質(zhì)的變性進(jìn)行分析。而熱分析的方法則是用完全不同的原理對(duì)變性進(jìn)行測(cè)定的有效方法。第二節(jié)差示掃描法DSC無(wú)論是在研究各種物理處理或添加劑對(duì)淀粉糊化溫度的影響方面，還是在蛋白質(zhì)變性的生化分析方面，DSC測(cè)定都提供了十分有效而簡(jiǎn)便的檢測(cè)手段。對(duì)膠原蛋白、卵清蛋白、牛血清血紅蛋白進(jìn)行dsc測(cè)定，可以對(duì)不同的蛋白，得到各自明晰的吸熱峰。用同樣的方法也可測(cè)定大豆蛋白、畜肉蛋白的熱變性性質(zhì)。第二節(jié)差示掃描法DSC（3）脂類物質(zhì)的研究

DSC可以用來(lái)研究脂類物質(zhì)的熔點(diǎn)和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。它可以用于測(cè)定油脂的單變性多晶型、氫化程度、酯交換反應(yīng)前后物性的改變以及油脂摻偽的鑒定，還可以測(cè)定油脂的比熱容和固體脂肪指數(shù)（SFI）等。近年來(lái)，DSC法還成功地應(yīng)用于檢測(cè)油脂在深度煎炸和微波加熱過(guò)程中的氧化程度，測(cè)定油脂的氧化穩(wěn)定性、氧化動(dòng)力學(xué)和抗氧化劑在油脂中的抗氧化活性等等。劉書(shū)成等人利用DSC法對(duì)DHA和EPA甘油酯的熱氧化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)DSC曲線的分析表明：DHA和EPA甘油酯的酰基甘油組成較復(fù)雜，而脂肪酸種類較少。第二節(jié)差示掃描法DSC（4）食品的玻璃化分析

玻璃化相變是聚合物從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)的動(dòng)力相變過(guò)程。DSC用來(lái)研究食品體系的玻璃化轉(zhuǎn)變是基于體系在發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí)，會(huì)有能量的改變，即吸熱或放熱。在加熱掃描過(guò)程中，當(dāng)體系發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí)，吸熱曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臺(tái)階，此時(shí)的溫度就是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

周國(guó)燕等人用差示掃描量熱儀，采用不經(jīng)過(guò)退火處理的連續(xù)掃描法、分步掃描法對(duì)草莓打漿液、榨汁草莓經(jīng)抽濾的草莓汁液和濃縮掉三分之一水分的濃縮草莓汁進(jìn)行了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，用同一種方法測(cè)得的三者的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相差不大。在-48℃以下退火，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨著退火溫度的增大而增大，在-48℃以上退火，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨著退火溫度的增大而減小，并有很好的線性關(guān)系。第二節(jié)差示掃描法DSC（5）食品中水分含量的測(cè)定食品的許多特性如玻璃化溫度、酶活等都與食品自身的含水率有關(guān)。食品中的水用水分活度來(lái)表示時(shí)可分為凍結(jié)水（在0℃時(shí)能結(jié)冰，即自由水）和非凍結(jié)水（一般在-80℃還不能結(jié)冰即結(jié)合水），由于這一特性可用DSC來(lái)測(cè)定食品的自由水。（6）純度測(cè)定用DSC也能進(jìn)行一些樣品的純度分析，它的原理是當(dāng)樣品純度降低時(shí)它的熔點(diǎn)也會(huì)降低，而且熔化區(qū)間（吸熱峰）會(huì)變寬，純度通過(guò)此寬度來(lái)檢測(cè)。第二節(jié)差示掃描法DSC

DSC方法本身較為簡(jiǎn)單，但對(duì)所得現(xiàn)象的合理解釋是需要實(shí)驗(yàn)者有一定的理論知識(shí)。由于這種方法只能顯示反應(yīng)發(fā)生時(shí)的溫度以及伴隨的焓變，并不能表明反應(yīng)的確切性質(zhì)。因此，在研究中通常需要和其他方法進(jìn)行比較。此外，DSC法應(yīng)用范圍的增寬以及原材料數(shù)目增大，使樣品和DSC過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的分析和討論工作都更具有挑戰(zhàn)性。第二節(jié)差示掃描法DSC§6食品的物性測(cè)定——流變

22七月2023南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院1521食品流變學(xué)的定義及研究目的定義流變學(xué)(Rheology)是研究物質(zhì)的流動(dòng)和變形的科學(xué)，它與物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。作用于物體上的應(yīng)力和由此產(chǎn)生的應(yīng)變規(guī)律，是力、變形和時(shí)間的函數(shù)。食品物質(zhì)固態(tài)主要具有固體性質(zhì)的食品物質(zhì)半固態(tài)同時(shí)表現(xiàn)出固體性質(zhì)和流體性質(zhì)的食品物質(zhì)液態(tài)主要具有流體性質(zhì)的食品物質(zhì)。分為牛頓流體和非牛頓流體。具有彈性的粘性流體歸屬于塑性流體。

內(nèi)容對(duì)象牙膏——包含的流變學(xué)問(wèn)題要求：使用時(shí)擠出要容易，擠出后要維持形狀，在牙刷上不能下陷，刷牙時(shí)又要輕松，那就要求牙膏遇到剪切時(shí)黏度迅速下降，靜止時(shí)又要一定的屈服應(yīng)力，以保持堅(jiān)挺。食品流變學(xué)是以虎克彈性定律和牛頓黏性定律為基礎(chǔ)，在線性變形范圍內(nèi)研究物質(zhì)流動(dòng)和變形的科學(xué)。1）黏性及牛頓黏性定律

黏性是表現(xiàn)流體流動(dòng)性質(zhì)的指標(biāo)（如水和油）。阻礙流體流動(dòng)的性質(zhì)稱為黏性。由流動(dòng)力學(xué)可知，當(dāng)流體在一定速度范圍內(nèi)流動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生與流動(dòng)方向平行的層流流動(dòng)。以流體平行流過(guò)固定平板為例：緊貼板壁的流體質(zhì)點(diǎn)，因與板壁的附著力大于分子的內(nèi)聚力，所以速度為零，在貼著板壁處形成一靜止液層，而越遠(yuǎn)離板壁的液層流速越大。液體內(nèi)部在垂直于流動(dòng)方向就會(huì)形成速度梯度，層與層之間存在著黏性阻力。從流體的層流流動(dòng)沿平行于流動(dòng)方向取一流體微元，微元上下兩層流體接觸面積為A(m2),兩層距離為dy(m),兩層間

黏性阻力為F(N),兩層的流速為別為u和u+du

(m/s）。流體微元：在某一短促時(shí)間dt(s)內(nèi)發(fā)生了剪切變形的過(guò)程。剪切應(yīng)變?chǔ)牛阂话阌盟诩羟袘?yīng)力作用下轉(zhuǎn)過(guò)的角度(弧度)來(lái)表示，即ε=θ=dx/dy。

剪切應(yīng)變的速率為：

為剪切速率，單位s-1。牛頓黏性定律指出：流體流動(dòng)時(shí)剪切速率與剪切應(yīng)力成正比關(guān)系，即：式中：比例系數(shù)η稱為黏度，是液體流動(dòng)時(shí)由分子之間的摩擦產(chǎn)生的。黏性是物質(zhì)的固有性質(zhì)。上式也是黏性的基本法則。剪切應(yīng)力σ可定義為：（單位Pa）牛頓流體牛頓流體：剪切應(yīng)力與剪切速率之間滿足牛頓黏性定律（剪切力與剪切速率之間滿足線性關(guān)系）的流體。例如：水（最典型）/糖水溶液/低濃度牛乳/油/其他透明溶液牛頓流體的特征：剪切應(yīng)力與剪切速率成正比，黏度不隨剪切速率的變化而變化。即：在層流狀態(tài)下，黏度是一個(gè)不隨流速變化而變化的常量。牛頓流體的流動(dòng)特性曲線需要注意：嚴(yán)格地講，理想的牛頓流體沒(méi)有彈性，且不可壓縮，各向同性。自然界中理想的牛頓流體是不存在