第六章-食品的质构剖析课件

第六章食品的物理分析

§1概述

§2物理检测的几种方法

§3食品的物性测定——质构

§4食品的物性测定——色度

§5食品的物性测定——热分析

§6食品的物性测定——流变

§1概述根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检测的方法称为物理检验法。物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法。§2物理检测的几种方法一、相对密度法二、折光法三、旋光法

一、相对密度法

*密度ρ——物质在一定温度下，单位体积的质量。［g/cm3

］

*相对密度d——某一温度下物质的质量与同体积某一温度下水的质量之比。*密度与相对密度的关系。记作，无因次量

常用、表示。

测定相对密度的意义：

1.正常的液态食品，其相对密度都在一定的范围内。例如：全脂牛奶为1.028～1.032

植物油（压榨法）为

0.9090～0.92952.测定出液态食品的相对密度以后，通过查表可求出其固形物的含量。

液态食品相对密度的测定方法：

1.密度瓶法（普通密度瓶、带温度计密度瓶）

2.密度计法（普通密度计、糖锤度密度计、波美密度计、乳稠计、酒精密度计、）

普通型附温度计密度瓶普通密度瓶

(1)(2)(3)(4)（1）普通密度计（2）附有温度计的糖锤度密度计（3）、（4）波美密度计根据阿基米德原理设计而成。一个封口的玻璃管，内有空气，中间略粗，下部有重锤，能浮在一定密度的液体中。（1）普通密度计：

直接以20℃时的密度值为刻度的。

0.700～1.000为轻表，用来测量比水轻的液体；

1.000～2.000为重表，用来测量比水重的液体。（2）附有温度计的糖锤度密度计：

又称勃力克斯计（Brixscale，简写为。Bx）是专用于测定糖液浓度的，以20℃重量百分浓度为刻度的。

如果不带温度计要进行校正，见331页附表5。

（3）.（4）波美密度计：

是以波美度来表示液体浓度大小。单位：°B’e

以20℃为基准，蒸馏水为015%的食盐液为15°B’e，

纯硫酸（d=1.8427时）为

66°B’e。波美度与相对密度的换算见32页。5.乳稠计专门测定牛乳的相对密度的，刻度20℃/4℃、15℃/15℃相对密度d=（乳稠计读数/1000）+1.0006.酒精比重计示溶液中含酒精的体积百分含量。注意：当样品中酒精含量低时，测量误差较大；T≠20℃时要校正。GB/T5009.2—2003《食品的相对密度的测定》1.密度瓶法

2.相对密度天平（韦氏天平）

3.密度计（比重计）二、折光法通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为折光法。光的反射现象与反射定律

一束光线照射在两种介质的分界面上时，要改变它的传播方向，但仍在原介质里传播，这种现象叫光的反射。

光的反射示意图

A——入射线B——反射线

L——法线M-M’——两介质分界线

α——入射角β——反射角光的反射定律入射线、反射线和法线总是在同一平面内，入射线和反射线分居于法线的两侧。入射角等于反射角。

光的折射现象与折射定律

光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫光的折射。光的折射定律：（1）入射线、法线和折射线在同一平面内，入射线和折射线分居于法线的两侧。（2）无论入射角怎样改变，入射角的正弦与折射角的正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播速度之比。光的折射示意图

L-L’法线

A——入射光

B——折射光

α1——入射角

α2——折射角光的全反射1.α2

随着α1增大而增大。2.当α1为90°、α2为临界角。3.当光线从临界角射入，折射线沿OM面平行射出，为全反射。

棱镜样品绝对折射率：光在真空中的速度C与在介质中的速度V之比。以n表示。n=c/vn样液

×Sin90=n棱镜×Sinα临n样液

=n棱镜×Sinα临

阿贝式折光计

1．底座；2．棱晶调节旋或；3．圆盘组（内有刻度板）；4．小反光镜；5．支架；6．读数镜简；7．目镜；8．观察镜简；9．分界线调节螺丝；10．消色调节旋钮；11．色散刻度尺；12．棱镜锁紧扳手；13．棱镜组；14．温度计插座；15．恒温器接头；16．保护罩；17主轴；18反光镜4-5手提折光计OK—观测筒P—棱镜D—盖板校正螺丝§3食品的物性测定食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。在食品生产过程中，存在着大量与物性量化相关的问题。

物理性能是食品重要的品质因素，主要包括：硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性等，它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。质构测定食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。在食品生产过程中，存在着大量与物性量化相关的问题。

物理性能是食品重要的品质因素，主要包括：硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性等，它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。26LOGO2023/7/22内容提要

【理解掌握】食品的质构概念，食品质构的特点与分类；【理解掌握】食品质构两种主要的研究方法——感观检验和仪器测定；二者的优缺点和相关性；【了解】食品质构的生理学方法检测原理和实施方法；【理解掌握】食品质构评价在实际生产中的应用。27LOGO2023/7/22重点难点食品质构的特点和分类1食品质构感观检验的评审员条件、环境条件以及试样的准备感观检验的方法及分类食品质构仪的结构以及使用质构仪进行稠度检测和脆性检测的方法342感观检验与仪器测定的相关性分析；仪器质构的生理学检测方法52023/7/223.1食品质构概论3.1.1食品质构的定义及研究目的食品质构IFT委员会规定“食品的质构是指眼睛、口中的黏膜及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗粒感等。ISO规定食品质构是指，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”。食品的质构是与食品的组织结构及状态有关的物理性质。

第二，表示食品本身的性质。第一，表示作为摄食主体的人所感知的和表现的内容;美国食品科学技术学会(IFT)29LOGO2023/7/22

食品的质构是与以下三方面感觉有关的物理性质：手或手指对食品的触摸感目视的外观感觉

摄入食品到口腔后的综合感觉，包括咀嚼时感到的软硬、黏稠、酥脆、滑爽感等。食品质构是食品的物理性质通过感觉而得到的感知。

32LOGO2023/7/22松本等人对16种常见食品进行了消费者心理调查33LOGO2023/7/22研究食品的质构有以下几个目的：

(1)解释食品的组织结构特性;

(2)解释食品在加工和烹饪过程中所发生的物性变化;

(3)提高食品的品质及嗜好特性;

(4)为生产功能性好的食品提供理论依据;

(5)明确食品物性的仪器测定和感官检验的关系。

34LOGO2023/7/22食品质构特点：

(1)质构是由食品的成分和组织结构决定的物理性质;

(2)质构属于机械的和流变学的物理性质;

(3)质构不是单一性质，而是属于多因素决定的复合性质;

(4)质构主要由食品与口腔、手等人体部位的接触而感觉的;

(5)质构与气味、风味等性质无关;

(6)质构的客观测定结果用力、变形和时间的函数来表示。35LOGO2023/7/223.1.2食品质构的分类及研究方法

1食品质构的分类(1)Szczesniak分类

食品质构的感觉特性：机械特性、几何特性和其他特性。各种特性又按摄食过程细分为：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分类

Sherman认为:人对食品的感觉评价是在包括烹饪在内的一连串的摄食过程中进行的，对食品力学性质的感觉是在动态流动过程中进行的。

整个摄食过程分为四个阶段：入口之前的感觉；口中的最初感觉；咀嚼中的感觉；咀嚼后的感觉。质构剖析法：是指用科学的方法对质构评价术语进行分类、定义，使之可以成为进行交流的客观信息。（手段)38LOGO2023/7/2239LOGO2023/7/222食品质构的研究方法仪器测定是表现质构的重要方法之一，代替传统的主观评价法。模糊概念——食用面条时的“筋道”感、米饭的“可口性”、饼干类的“酥脆性”、肉类的“柔嫩性”食品流变仪或其他专用仪器对指标进行定量表达!!!40LOGO2023/7/22食品质构研究方法感官检验仪器测定基础力学测定法

半经验模拟测定法食品质构研究方法:41LOGO2023/7/22食品感官检验：首先应明确食品特性的表述语言和表示特性差异的尺度。另外还应明确咀嚼和吞咽功能。食物是通过咀嚼和吞咽送到胃中的。用语言和尺度测定物质特性的方法，称之为感官检验法。通过测定咀嚼和吞咽功能来评价食品感官特性的方法称之为生理学方法。42LOGO2023/7/22基础力学测定仪器：即测定具有明确力学定义的参数的仪器。测出的值具有明确的物理学单位，如粘度、弹性率、强度等。

粘度计、基础流变仪优点：定义明确，数据互换性强，便于对影响这一性质的因素进行分析等。缺点：很难表现对食品质构的综合力学性质。(面团的软硬)43LOGO2023/7/22半经验或模拟测定：所测变形并非保持在线性变化的微小范围内，而是非线性的较大变形或破坏性测定。（区别于基础力学测定方法）优点：测定的特征量能很好地表现出相应食品的质构。缺点：所测得的数据，不如用基础力学测定法所测得的数据具有普遍性。44LOGO2023/7/22食品质构的综合评价方法

45LOGO2023/7/223.1.3食品质构的评价术语硬度hardness(firmness):表示使物体变形所需要的力。凝聚性cohesiveness:表示形成食品形态所需内部结合力的大小。酥脆性brittleness:表示破碎产品所需要的力。咀嚼性chewiness:表示把固态食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量，和硬度、凝聚性、弹性有关。ISO规定(ISO5492：1992)的典型的食品质构评价术语。46LOGO2023/7/22胶粘性gumminess：表示把半固态食品咀嚼成能够吞咽状态所需要的能量，和硬度、凝聚性有关。粘性viscosity：表示液态食品受外力作用流动时分子之间的阻力。弹性springiness：表示物体在外力作用下发生形变，当撤去外力后恢复原来状态的能力。粘附性adhesiveness：表示食品表面和其他物体(舌、牙、口腔)

附着时，剥离它们所需要的力。47LOGO2023/7/22粒状性granularity：表示食品中粒子大小和形状。

组织性conformation：表示食品中粒子的形状及方向。

湿润性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质。48LOGO2023/7/221.一般概念结构、组织structure：表示物体或物体各组成部分关系的性质。

质构、质地texture：表示物质的物理性质(包括大小、形状、数量、力学、光学性质、结构)及由触觉、视觉、听觉的感觉性质。国际上定义的基本质构评价术语49LOGO2023/7/222与压缩、拉伸有关的术语硬firm(hard)：表示受力时对变形抵抗较大的性质(触觉)。

柔软soft：表示受力时对变形抵抗较小的性质(触觉)。

坚韧tough：表示对咀嚼引起的破坏有较强的和持续的抵抗性质。近似于质构术语中的凝聚性(触觉)。

柔韧tender：表示对咀嚼引起的破坏有较弱的抵抗性质(触觉)。50LOGO2023/7/22筋道chewy：表示像口香糖那样对咀嚼有较持续的抵抗性质(触觉)。

脆short：表示一咬即碎的性质(触觉)。

弹性springy：去掉作用力后变形恢复的性质(视觉)。

可塑的plastic：去掉作用力后变形保留的性质(视觉)。

51LOGO2023/7/22黏附性sticky：表示咀嚼时对上颚、牙齿或舌头等接触面黏着的性质(触觉)。

黏稠状的glutinous：同发黏及黏附性

(触觉和视觉)。易破的brittle：表示加作用力时，几乎没有初期变形而断裂、破碎或粉碎的性质(触觉和听觉)。

易碎的crumble：表示一用力便易成为小的不规则碎片的性质(触觉和视觉)。52LOGO2023/7/22咯蹦咯蹦的crunchy：表示兼有易破的和易碎的性质(触觉、视觉和听觉)。(脆萝卜)

酥脆的crispy：表示用力时伴随脆响而屈服或断裂的性质。常用来形容吃鲜苹果、芹菜、黄瓜、脆饼干时的感觉(触觉和听觉)。

发稠的thick：表示流动黏滞的性质(触觉和视觉)。

稀疏的thin：是发稠的反义词(触觉和视觉)。53LOGO2023/7/223与食品结构有关的术语(1)颗粒的大小和形状滑润的smooth：表示组织中感觉不出颗粒存在的性质(触觉和视觉)。

细腻的fine：结构的粒子细小而均匀的样子(触觉和视觉)。粉状的powdery：表示颗粒很小的粉末状或易碎成粉末的性质(触觉和视觉)。54LOGO2023/7/22砂状的gritty：表示小而硬颗粒存在的性质(触觉和视觉)。

粗粒状的coarse：表示较大、较粗颗粒存在的性质(触觉和视觉)。

多疙瘩状的lumpy：表示大而不规则粒子存在的性质(触觉和视觉)。

55LOGO2023/7/22(2)结构的排列和形状薄层片状的flaky：容易剥落的层片状组织(触觉和视觉)。

纤维状的fibrous：表示可感到纤维样组织且纤维易分离的性质(触觉和视觉)。多筋的strings：表示纤维较粗硬的性质(触觉和视觉)。

纸浆状的Pulpy：表示柔软而有一定可塑性的湿纤维状结构

(触觉和视觉)。

56LOGO2023/7/22细胞状的cellular：主要指有较规则的空状组织(触觉和视觉)。

膨松的puffed：形容胀发得很暄腾的样子(触觉和视觉)。

结晶状的crystalline：形容像结晶样的群体组织(触觉和视觉)。

玻璃状的glassy：形容脆而透明固体状的。

57LOGO2023/7/22果冻状的gelatinous：形容具有一定弹性的固体。觉察不出组织纹理结构的样子(触觉、视觉和听觉)。

泡沫状的foamed：主要形容许多小的气泡分散于液体或固体中的样子(触觉和视觉)。

海绵状的spongy：形容有弹性的蜂窝状结构样的(触觉和视觉)。

58LOGO2023/7/224与口感有关的术语口感mouthfeel：表示口腔对食品质构感觉的总称。

浓的body：质构的一种口感表现。

干的dry：口腔游离液少的感觉。

潮湿的moist：口腔中游离液的感觉既不觉得少，又不感到多的样子。

润湿的wet：口腔中游离液有增加的感觉。59LOGO2023/7/22水汪汪的watery：因含水多而有稀薄、味淡的感觉。

多汁的juicy：咀嚼中口腔内的液体有不断增加的感觉。

油腻的oily：口腔中有易流动，但不易混合的液体存在的感觉。

肥腻的greasy：口腔中有黏稠而不易混合液体或脂膏样固体的感觉。

蜡质的waxy：口腔中有不易溶混的固体的感觉。60LOGO2023/7/22粉质的mealy：口腔中有干的物质和湿的物质混在一起的感觉。

黏糊糊的slimy：口腔中有黏稠而滑溜的感觉。

奶油状的creamy：口腔中有滑溜感。

收敛性的astringent：口腔中有黏膜收敛的感觉。（柿饼、黑枣等——含鞣酸多）

热的hot：有热的感觉。

冷的cold：有冷的感觉。

清凉的cooling：像吃薄荷那样，由于吸热而感到的凉爽。61LOGO2023/7/22(1)压缩破坏型测试仪器

A万能测试仪(universaltestingmachine,Instronmachine)B质地测试仪(texture-meter，textureprofileanalysis)C压缩仪（compress-meter）

(2)剪断型测试仪器

A柔嫩度仪

B冲孔测试仪

3.2食品质构的仪器测定62LOGO2023/7/22

(3)切入型仪器

(4)插入型仪器

(5)搅拌型仪器

(6)切断型测试仪器：流变仪

(7)剪压测试仪器

往往剪、切、压是同时出现的。要想准确测量如剪力(shearforce,compressiveforce,punctureforce,etc.）必须注意仪器选择及试验条件控制，减少误差。63LOGO2023/7/2264LOGO2023/7/22横梁1固定在立柱3上，可以上下移动，用以调节操作台4与横梁的初始间距。固定在横梁上的压力传感器可准确测量受力的大小。转速控制器5控制操作台的移动速度，正反开关6负责改变操作台的上下移动方向。

食品的物理性能都与力的作用有关，故质构仪提供压力、拉力和剪切力作用于样品，配上不同的样品探头2，来测试样品的物理性能。根据不同的食品形态和测试要求，选择不同的测样探头。如柱形探头(直径2～50ram)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量休闲食品(如薯片)的酥脆性；挂钩形的探头可测面条的拉伸性等。质构仪测试原理：待测物随操作台一起等速地作上升或下降运动，在与支架上的探头接触把力传给压力传感器转换成电信号输出放大器把电信号放大成电压信号输出转换成数字信号，输入计算机数据的分析处理。71LOGO2023/7/221压缩检测Compressiontest检测：硬度、脆度。探头：挤压探头。通过计算机程序控制，检测食品力－变形、力－时间的曲线。72LOGO2023/7/222插入（穿刺）检测（puncturetest）

原理：

以柱状、针状、圆椎状探头连接万能测试仪或质构仪上，以一定速度将其插入试样，则探头连接的传感器可以测到相应的力－变形。74LOGO2023/7/223剪切和切断试验果蔬的新鲜度肉的嫩度刀片（厚3.15cm，间隔3.20cm）75LOGO2023/7/22剪切仪器76LOGO2023/7/22切断实验奶酪－火腿肠－薯条77LOGO2023/7/224质构分析(TPA,textureprofileanalysis)

原理：是让仪器模拟人的两次咀嚼动作，记录并绘出力与时间的关系，并从中找出与人感官评定对应的参数。

直接检测指标：硬度、弹性、内聚性、粘附性。

间接检测指标：脆性、咀嚼性和韧性。78LOGO2023/7/2279LOGO2023/7/2280LOGO2023/7/22TPA试验方法应注意事项：1、样品大小、传感器型号和移动速度都应该一致，否则，试验数据没有可比性。

2、由于TPA是模拟人的咀嚼动作，因此第一次压缩样品的应变量以及第一次与第二次压缩间的停留时间非常重要。

经验选择：第一次应变量采用较多的是20%-50%；对凝胶食品，当应变量达到70%-80%时，即出现了破碎。

3、在报告研究结果时也应该同时给出试验条件。

81LOGO2023/7/2282LOGO2023/7/2283LOGO2023/7/2284LOGO2023/7/225稠度检测(consistencymeasurement)测量杯内的物体一般不超过杯容积的75%，压入深度也不要超过物体深度的75%。

85LOGO2023/7/226搅拌型测试仪面粉蛋白质的粘性测定仪器：

布拉本德粉质仪(Brabender

farinograph)

；面粉中淀粉的特性(发酵性)测定：粉力测试仪(Amylograph)

特点是测定面团在搅拌过程中的阻力变化。86LOGO2023/7/22布拉本德粉质仪布拉本德粉质仪又称面团阻力仪，由调粉(揉面)器和动力测定计组成。测定原理：面团作用于搅拌翼上的力对测力计2产生转矩使之倾斜，倾斜度通过刻度盘6读出，5是缓冲器，用于防止连杆4的振动。通过恒温水槽8保证缓冲用油的恒温(30℃)。用带刻度的滴定管11加水。试验操作：试验时，当恒温槽达到规定的温度后，把面粉倒进搅拌箱内，在旋转搅拌仪的同时，把滴定管内的水加进去。当转矩小于500B.U(仪器单位)时，下次试验要适当减少加水量，反之，增加加水量。反复试验，最后使转矩的最大值达到500B.U。及线时间(tE)：搅拌开始到记录曲线和500B.U的纵轴线接触所需要的时间。它表示小麦蛋白质水合所需的时间，蛋白质含量越大，这个时间越长；耐力指数(tC)：曲线的最高点和过5min后的最高点之间的距离，用B.U表示。它表示面团在搅拌过程中的耐衰落性，与稳定性相似。

面团衰落度(tD)：曲线从开始下降起12min后曲线的下降值。面团衰落值度越小，说明面团筋力越强。面团形成时间(tA)：搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如果存在两个峰值，则取第二个峰值；稳定时间(tB)：曲线到达500B.U到脱离500B.U所需要的时间。它表示面团稳定性，这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，也不产生弱化现象。一般情况下特等107粉的稳定性好；92LOGO2023/7/22曲线各参数定义如下：

面团形成时间(tA)：搅拌开始到转矩达到最大值所需要的时间。如果存在两个峰值，则取第二个峰值；

稳定时间(tB)：曲线到达500B.U到脱离500B.U所需要的时间。它表示面团稳定性，这个时间越长耐衰落性越好，即使长时间搅拌，也不产生弱化现象。一般情况下特等107粉的稳定性好；

耐力指数(tC)：曲线的最高点和过5min后的最高点之间的距离，用B.U表示。它表示面团在搅拌过程中的耐衰落性，与稳定性相似。

面团衰落度(tD)：曲线从开始下降起12min后曲线的下降值。面团衰落值度越小，说明面团筋力越强。

及线时间(tE)：搅拌开始到记录曲线和500B.U的纵轴线接触所需要的时间。它表示小麦蛋白质水合所需的时间，蛋白质含量越大，这个时间越长；93LOGO2023/7/22淀粉粉力测试仪

淀粉粉力测试仪主要用来测定面粉中的淀粉酶活性(主要是α-淀粉酶)，从而可以预测面包的质量。仪器的主要部分是装面粉悬浮液用的容器，可用电阻丝加热。94LOGO2023/7/22原理是：把搅拌器放入装有面粉悬浮液的容器之后一边加热容器，一边使之旋转(75r/min)时，由于淀粉的糊化搅拌器也跟着旋转，旋转角转换为弹簧力被记录。操作方法：把含水量为13.5%的面粉65g放进容器后缓慢加入450mL蒸馏水，制造测试用面粉悬浮液。95LOGO2023/7/22糊化开始温度(GT)注：一般来说，面团的加工特性，特别是酶活性与MV相关。MV太高时，酶活性弱，面团发酵性差，制造的面包质量差，但对制造饼干和面条无影响；MV太低时，酶活性太强，面团易变软，影响操作，降低面包、饼干和面条的质量。MV值小于100B.U的面粉不适于制造面包。最大粘度(MV)粘度最大时的温度(MVT)96LOGO2023/7/226拉伸检测利用万能测试仪测面条、水果、蛋卷、肉肠等的质地。通过拉断力F和拉断伸长ε，得到拉断功Fε和特性系数F/ε。97LOGO2023/7/223.4食品质构的感官检验与仪器测定的关系息98LOGO2023/7/22食品质构的检验选择方法要考虑的因素1.检测食品的自然属性和检测目的2.检测的准确性3.破坏性还是非破坏性检测4.费用5.通过比较决定实验方法99LOGO2023/7/223.4食品质构评价的应用特点：

参加试验的p个因子成分的含量是总量的百分比，它们之和等于1(即100%)。一般采用混料试验设计，又可通过单形坐标系中的等高线找到最佳工艺条件或配方。混料试验设计中最常用的Scheffe单形重心设计法.

原料：奶油、砂糖、鸡蛋奶油、砂糖、鸡蛋的混合比对饼干质构的影响

100LOGO2023/7/221单形坐标的建立

设x1，x2……xp分别表示p个因子，在我们这个示例中p=3，分别代表奶油、砂糖和鸡蛋。

101LOGO2023/7/222试验设计单形重心设计的特点是单形点的非零坐标相等。在一种p个因子的单形重心设计中，试验次数为2P-1，例如，在3因子单形重心设计中，试验次数为23一1=7。选择P个因子所占最大和最小比例。面粉量定为45％，奶油、砂糖和鸡蛋三种原料所占百分比范围分别为30％－60％，25％－55％，15％－45％。102LOGO2023/7/22103LOGO2023/7/22所有配方按照统一的加工工艺操作。成品存放4天后供试，评审员48人。

感官打分测定：硬度、脆性、口融性和综合评价

仪器测定：饼干硬度和酥脆性。

预期结果：

1.最佳工艺配比2.感官评价与仪器测定相关性，如相关性高，确定仪器测定指标。104LOGO2023/7/223结果与分析105LOGO2023/7/22106LOGO2023/7/22-2.10①②③奶油砂糖鸡蛋﹣1.51107LOGO2023/7/22结果与分析：感官评定的硬度和脆性具有相似的等高线。奶油对饼干的硬度和脆性影响最大，即：奶油含量最大水平的试样①最柔软、酥脆、口溶性最好；砂糖和鸡蛋越多，脆性越差，饼干则越硬。砂糖含量最大的试样②和鸡蛋含量最大的试样③都比较硬，不够酥松，口溶性也差。其中②比③更硬，然而却稍酥松，说明砂糖有使饼干变硬的作用，但与鸡蛋相比，使饼干酥脆的作用更大一些。108LOGO2023/7/22结果表明：感官检验的硬度和仪器测定的硬度，脆性有极显著的正相关性，而感官检验的脆性、口溶性和仪器测定的硬度、脆性之间有极显著的负相关性。可以用仪器测定值代替感官检验，定量地评价饼干的食味和品质。

§4食品的物性测定——色度

食品与色彩

食品的色彩与感官评价

食品色彩的偏见与误区

食品的色光性质与品质测定

颜色光学基础

食品的光物性与品质

光物性基本概念

食品的光学测定原理

食品光物性的测定与应用

食品近红外线测定的原理和应用第一节食品与色彩1.食品的色彩与感官评价

配色对食品的滋味有很大的衬托作用。第一节食品与色彩

2.食品色彩的偏见与误区第一节食品与色彩2.食品色彩的偏见与误区光源：阳光、日光灯、钨丝灯等，每一种照明都使同一个苹果看起来不一样。观察者：每个人的眼睛灵敏度总是稍有差别的，甚至认为色视觉正常的人，对红或蓝仍可能有所偏倚。还有一个人的视力通常随年龄的增大而改变。

第一节食品与色彩2.食品色彩的偏见与误区尺寸：有人在查看了墙纸的小块样片后选择了他认为很好的一种，但当墙纸贴到墙上去之后却有觉得太亮了一点。覆盖在大面积上的颜色比在小面积上的看起来更明亮和更鲜艳，这就是面积效应。背景：放在明亮背景之前的苹果看起来要比放在暗背景之前的来得暗淡。这就是对比效应。方向当观察颜色时，必须保持条件

一致。

第一节食品与色彩3.食品的色光性质与品质测定对食品色光性质测定的最大优点就是可以实现对食品快速、无破坏、无损伤检测。其他优点还有：可全部逐个检查；测定时间短，便于现场检测。

第二节颜色光学基础1.视觉生理与光度

人眼的可视范围为380nm~780nm。第二节颜色光学基础2.色度学基础颜色的物理表示两种基础颜色表示系统：RGB表色系和XYZ表色系。原理：颜色可由三个变量表示，用矢量空间就可以表示一切色光。

第二节颜色光学基础2.色度学基础颜色的物理表示孟塞尔颜色立体：加入了明度（光度）参数。

颜色的差别？比较两个球，乍看两球的颜色都是红色的。但仔细看，上球的颜色较为明亮，下球则较暗；上球的延伸显得鲜艳。可见，即使两球看来都是红色的，但它们的延伸却是不一样的。当将颜色分类时，它们可以以构成颜色的三个属性来表示，即：色调、亮度和色饱和度（鲜艳度）。色调（hue）：也称色相，红、黄、绿等色调构成了色环。亮度(value)：颜色有明暗之分，颜色的亮度沿垂直方向变化。色饱和度(chroma)：表示颜色的鲜艳程度。色有鲜艳与隐晦之别，色饱和度由中心向两侧变化。颜色三属性将颜色的三属性放在一起可以组成一个三维立体。色调形成立体的外缘，亮度作为中央主轴，而色饱和度作为水平副轴。世界上一切的颜色均分布于左图所示的主体周围，于是形成了色立体。第二节颜色光学基础2.色度学基础颜色的物理表示CIELAB表色系统L*a*b*表色系可以精确地表示各种色调，也为两种色调之间的差，即色差的表示带来了方便。

L*a*b*表色系统为多数色彩测定仪器所采用。不仅可以精确表示各种色调，也为两种色调之间的差，即色差的表示带来了方便。第二节颜色光学基础3.食品颜色的测定方法目测方法：标准色卡对照法、标准液测定法仪器法：电子色光检测器

第三节食品的光物性与品质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荧光现象：是当一种波长的光能照射物体时，可以激发被照射物发出不同于照射波波长的其他波长的光能。延迟发光现象：当用一种光波照射物体，在照射停止后，所激发的光仍能继续放射一段时间的现象。

第三节食品的光物性与品质2.食品的光学测定原理光波透过一定厚度的介质材料后，其光强减弱程度与光在介质中经历的路程和介质的特性有关，即光强的减少量与光强及介质厚度成正比，比例系数称为吸光系数。朗伯定律：当光波被透明溶液中溶解的物质吸收时，吸光系数与溶液浓度成正比。比尔定律：被吸收的光能与光路中吸光的分子数成正比，即可以通过测定吸光系数求出透明液体的浓度。

第三节食品的光物性与品质2.食品的光学测定原理要使比尔定律成立，需要光路中吸收光的每个分子对光的吸取不受周围分子影响。即当溶液浓度达到足以使分子间的相互作用影响对光能的吸收时，比尔定律所表现出的关系就会出现误差。全波长扫描：使用仪器的有效波长范围（如190nm-1100nm），按照一定的波长间隔来对样品进行全波长扫描。

光谱曲线：扫描出来的吸光度值（或者透过率）和波长的关系曲线就是该样品的。第三节食品的光物性与品质2.食品的光学测定原理实际测定时，常使用光密度（D）作为测定指标。根据比尔定律，溶液的某特定波长的光密度正比于吸光物质浓度和它在该波长时的吸收常数。对食品品质测定时，用D值不方便，应用较多的是用两个波长的光密度差ΔD（或ΔA）来确定食品的光透过特性。反射光特性的测定与透射光的测定类似，也利用反射光密度差来进行测定。

第三节食品的光物性与品质3.食品光物性的测定与应用（1）光透过性质的测定方法和应用差分仪——用来测定ΔD的仪器透光测定法是食品无损检测的一种常用方法，典型应用有果蔬成熟度的检测、谷类水分含量测定、玉米霉变损伤检测、碎米程度、食品颜色、鸡蛋内血丝混入检测等。测试原理：食品中与光透过有关的物质或色素，必须和食品的品质项目有好的相关关系。测定果实的成熟度，是利用果实中叶绿素含量量与成熟度明显相关的规律。类似的有关物质还有花青素、胡萝卜素等。

第三节食品的光物性与品质3.食品光物性的测定与应用（1）光透过性质的测定方法和应用对花生熟度的测定：随着花生的成熟，光密度减少；成熟花生油的透光性比生花生油好。对食品水分的测定，主要水吸收光谱的特征吸收带。果实内部的空洞、褐变、病变等也可以通过透光法测定。根据透光检测，开发出了自动选果机。（2）反射光特性的测定应用之一是对水果表皮的颜色或伤疤的检测。

第三节食品的光物性与品质4.食品近红外线测定的原理和应用近红外线的范围为可见光到红外线，即波长为0.7~3.5μm的光波。利用食品成分对近红外的吸收特性，可对谷类、乳制品、肉制品和饲料等的水分、蛋白、脂质、糖质、氨基酸等进行有效的无损检测。食品大多由多种成分组成，因此吸收光谱是一个叠加而成的总和，需要根据标准物质确定吸收比例之后，再根据多元回归分析得到结构。近红外的波长0.7~3.5μm；中红外的波长2.5~25μm；远红外25~400μm。

§5食品的物性测定——热分析

食品热物性基础差示量热扫描法DSC自从人类从“茹毛饮血”进化为以熟食为主以来，加热成了食品加工的重要手段。尤其是现代化食品工业，为了提高食品的商品化和保藏流通功能，加热、冷却、冷冻成了最基本的加工方法。因此，食品的热物理性质也成为食品生产管理、品质控制、加工和流通等工程的重要基础。第一节食品热物性基础一、食品热物性的一般概念1.食品的基本热参数温度、比热容、焓、导热系数2.食品的传热性质表面热流量、质量平均温度、传热规律、热传导、热对流、热辐射3.热参数的检测比热的检测、导热系数的检测1.比热容（specificheat）：

1）定义：传统的方法是在恒温槽中直接测量使食品材料温度升高1K所需的热量。

2）测定方法：比较常用的事是用热量计进行定压的热混合法和护热板法。第一节食品热物性基础近年来发展用差式扫描量热术(DSC)来测量材料的比热容。此法所用的样品少(5一15mg);而且因其能测很大的温度范围，故特别适合于测量食品材料的比热容和温度的关系。混合法：原理是把已知质量和温度的样品，投入盛有已知比热容、温度、和质量的液体量热计重。在绝热状态下，测定混合物料的平衡温度，而后根据公式推算试样的比热容。2、焓(enthalpy)

焓值是相对值，过去的教材中多取-20℃冻结态的焓值为其零点；近年来多取-40℃的冻结态为其零点。

过去，物质的焓值一般均按冻结潜热、冻结率和比热容的数据计算而得；直接测量的数据很少、但对于食品材料，实际上很难确定在某一温度时食品中被冻结的比例，而不同的冻结率对应不同的焓值。第一节食品热物性基础第一节食品热物性基础2、焓(enthalpy)

用DSC直接测量食品焓值是一种新方法，其温度扫描从-60℃开始到1℃以上，这是认为到-60℃时，食品中的水分己全部冻结；而到1℃以上水分己全部融化成液体。3.热导率(therma-conductivity)第一节食品热物性基础

测量食品材料热导率要比测量比热容困难得多，因为热导率不仅和食品材料的组分、颗粒大小等因素有关，还与材料的均匀性有关。一般用于测量工程材料的标准方法，如平板法、同心球法等稳态方法已不能很好用于食品材料。因为这些方法需要很长的平衡时间，而在此期间，食品材料会产生水分的迁移而影响热导率。

目前认为测量食品材料热导率较好的方法是探针法。被测食品材料原处于某一均匀温度，当探针插进后，加热丝提供一定得热量，使测量温度变化。经一段过渡期后，温度和时间的对数出现线性。关系。根据此直线的斜率可以求出视频材料的热导率4.热扩散系数(thermaldiffusivity)第一节食品热物性基础一般说来，热扩散系数a是根据比热容Cp,热导率λ和密度ρ数据计算而得的，即a＝λ/(ρCp)但也可以用实验测量，它主要是用一个瞬问加热的类似于测热导率的探头和热电祸；再与它有一定距离处加上另一个热电祸以测量样品温度的变化曲线。这个距离和所测得的热扩散系数数据有着很大的关系，但在食品材料中精确控制这个距离也不是容易的事。第二节差示扫描法DSC在升温或降温的过程中，物质的结构（如相态)和化学性质会发生变化，其质量及光、电、磁、热、力等物理性质也会发生相应的变化。热分析技术就是程序控制温度的条件下，测量物质物理性质与温度关系的一类技术。因此，热分析装置目前被广泛用来测定食品品质及其成分变化。热分析作为热的收支指标测定，是对状态和状态变化性质进行分析研究的手段。早期的分析有：定量差示热分析（DTA）和热重量分析（Thermogravimetry，简称TG）。差示扫描热量测定（DSC）是对这些早期的差示热分析进一步定量化，对热量也可以评价的测定方法。DSC是对加热或冷却过程中，试样所产生的细微热量变化进行测定。在设定的温度范围内，以任意的升温速度扫描测定并记录升温过程中能量吸收或放出的温谱图。温谱曲线所包围的面积，与加热过程中试样吸取或放出的热能成正比。在食品科学中，人们利用这一技术检测脂肪、水的结晶温度和融化温度以及结晶数量与融化数量；通过蒸发吸热来检测水的性质；检测蛋白质变性和淀粉凝胶等物理化学变化。1.差示扫描量热法(DSC)的测定原理第二节差示扫描法DSC图1是DSC主要组成和结构示意图，大致由四个部分组成:①温度程序控制系统；②测量系统(物理性能的测量）③数据记录、处理和显示系统；④样品室。图1DSC结构示意图第二节差示扫描法DSC

相变点PhaseTransition熔融热H玻璃化转变温度Tg反应热H熔点Meltingpoint活化能Ea冷结晶温度CrystalTemperature降温结晶温度ColdCrystalTemperature氧化诱导时间O.I.T.反应动力学Dynamic结晶度Crystallinity固化Curing结晶热CrystalEnergy纯度Purity结晶半周期CrystalPeriod比热Cp2.DSC测定的指标第二节差示扫描法DSCDSC的数据——热曲线：

吸热放热第二节差示扫描法DSC3.DSC在食品测定中的应用

在高分子领域，应用DSC和DTA进行热物性的研究较早，最近在食品高分子（蛋白质、油脂、糖质等）、水及饮料的热分析方面也越来越受到重视。这方面的应用例如下：第二节差示扫描法DSC（1）淀粉性质的研究在淀粉研究中，DSC主要用来研究淀粉的糊化特性、糊化程度、淀粉糊的回生程度及淀粉颗粒晶体结构相转移温度的测定。不同种类的淀粉其组成亦不相同，因而其糊化或老化的起始温度（To）、峰值温度（Tp）、终了温度（Tc）及热焓（ΔH）也是不同的。完全糊化的淀粉在DSC分析过程中应为无吸热峰的平坦直线，故根据淀粉的DSC分析过程中吸热峰面积（即热焓ΔH）的大小可估测淀粉糊化程度的大小。C.C.Biliaderis等人应用DSC对玉米淀粉、马铃薯淀粉、酸改性玉米淀粉、豌豆及多种豆类淀粉的糊化现象进行了研究。表1为不同种类淀粉的DSC分析结果。第二节差示扫描法DSC品种浓度，%TOTP1TP2TCΔHW/W℃℃℃℃℃豌豆淀粉47.556648710114.7蚕豆淀粉46.65665839713.8马铃薯淀粉46.35560688518.4玉米淀粉46.46067788913.8酸改性玉米淀粉47.95473998910.0高直链淀粉48.2718210511417.6蜡质玉米淀粉47.66471889716.7表1不同种类淀粉的DSC分析结果第二节差示扫描法DSC（2）蛋白质热变性的测定蛋白质分子形状的差异，由变性引起的高次结构及其恢复，都会显著影响食品的物性。因此，许多研究曾经使用：测定溶解性变化、官能团露出程度变化、光学性质变化、酶消化性变化、热收缩尺寸变化、力学性质变化、各种显微镜像变化、及X线衍射光栅像变化等方法，对蛋白质的变性进行分析。而热分析的方法则是用完全不同的原理对变性进行测定的有效方法。第二节差示扫描法DSC无论是在研究各种物理处理或添加剂对淀粉糊化温度的影响方面，还是在蛋白质变性的生化分析方面，DSC测定都提供了十分有效而简便的检测手段。对胶原蛋白、卵清蛋白、牛血清血红蛋白进行dsc测定，可以对不同的蛋白，得到各自明晰的吸热峰。用同样的方法也可测定大豆蛋白、畜肉蛋白的热变性性质。第二节差示扫描法DSC（3）脂类物质的研究

DSC可以用来研究脂类物质的熔点和结晶动力学。它可以用于测定油脂的单变性多晶型、氢化程度、酯交换反应前后物性的改变以及油脂掺伪的鉴定，还可以测定油脂的比热容和固体脂肪指数（SFI）等。近年来，DSC法还成功地应用于检测油脂在深度煎炸和微波加热过程中的氧化程度，测定油脂的氧化稳定性、氧化动力学和抗氧化剂在油脂中的抗氧化活性等等。刘书成等人利用DSC法对DHA和EPA甘油酯的热氧化动力学进行了研究。通过对DSC曲线的分析表明：DHA和EPA甘油酯的酰基甘油组成较复杂，而脂肪酸种类较少。第二节差示扫描法DSC（4）食品的玻璃化分析

玻璃化相变是聚合物从玻璃态到橡胶态的动力相变过程。DSC用来研究食品体系的玻璃化转变是基于体系在发生相转变时，会有能量的改变，即吸热或放热。在加热扫描过程中，当体系发生相转变时，吸热曲线会出现一个台阶，此时的温度就是玻璃化转变温度。

周国燕等人用差示扫描量热仪，采用不经过退火处理的连续扫描法、分步扫描法对草莓打浆液、榨汁草莓经抽滤的草莓汁液和浓缩掉三分之一水分的浓缩草莓汁进行了玻璃化转变温度的测量。研究发现，用同一种方法测得的三者的玻璃化转变温度相差不大。在-48℃以下退火，玻璃化转变温度随着退火温度的增大而增大，在-48℃以上退火，玻璃化转变温度随着退火温度的增大而减小，并有很好的线性关系。第二节差示扫描法DSC（5）食品中水分含量的测定食品的许多特性如玻璃化温度、酶活等都与食品自身的含水率有关。食品中的水用水分活度来表示时可分为冻结水（在0℃时能结冰，即自由水）和非冻结水（一般在-80℃还不能结冰即结合水），由于这一特性可用DSC来测定食品的自由水。（6）纯度测定用DSC也能进行一些样品的纯度分析，它的原理是当样品纯度降低时它的熔点也会降低，而且熔化区间（吸热峰）会变宽，纯度通过此宽度来检测。第二节差示扫描法DSC

DSC方法本身较为简单，但对所得现象的合理解释是需要实验者有一定的理论知识。由于这种方法只能显示反应发生时的温度以及伴随的焓变，并不能表明反应的确切性质。因此，在研究中通常需要和其他方法进行比较。此外，DSC法应用范围的增宽以及原材料数目增大，使样品和DSC过程标准化、实验所测数据的分析和讨论工作都更具有挑战性。第二节差示扫描法DSC§6食品的物性测定——流变

22七月2023南京农业大学食品科技学院1521食品流变学的定义及研究目的定义流变学(Rheology)是研究物质的流动和变形的科学，它与物质的组织结构有密切关系。作用于物体上的应力和由此产生的应变规律，是力、变形和时间的函数。食品物质固态主要具有固体性质的食品物质半固态同时表现出固体性质和流体性质的食品物质液态主要具有流体性质的食品物质。分为牛顿流体和非牛顿流体。具有弹性的粘性流体归属于塑性流体。

内容对象牙膏——包含的流变学问题要求：使用时挤出要容易，挤出后要维持形状，在牙刷上不能下陷，刷牙时又要轻松，那就要求牙膏遇到剪切时黏度迅速下降，静止时又要一定的屈服应力，以保持坚挺。食品流变学是以虎克弹性定律和牛顿黏性定律为基础，在线性变形范围内研究物质流动和变形的科学。1）黏性及牛顿黏性定律

黏性是表现流体流动性质的指标（如水和油）。阻碍流体流动的性质称为黏性。由流动力学可知，当流体在一定速度范围内流动时，就会产生与流动方向平行的层流流动。以流体平行流过固定平板为例：紧贴板壁的流体质点，因与板壁的附着力大于分子的内聚力，所以速度为零，在贴着板壁处形成一静止液层，而越远离板壁的液层流速越大。液体内部在垂直于流动方向就会形成速度梯度，层与层之间存在着黏性阻力。从流体的层流流动沿平行于流动方向取一流体微元，微元上下两层流体接触面积为A(m2),两层距离为dy(m),两层间

黏性阻力为F(N),两层的流速为别为u和u+du

(m/s）。流体微元：在某一短促时间dt(s)内发生了剪切变形的过程。剪切应变ε：一般用它在剪切应力作用下转过的角度(弧度)来表示，即ε=θ=dx/dy。

剪切应变的速率为：

为剪切速率，单位s-1。牛顿黏性定律指出：流体流动时剪切速率与剪切应力成正比关系，即：式中：比例系数η称为黏度，是液体流动时由分子之间的摩擦产生的。黏性是物质的固有性质。上式也是黏性的基本法则。剪切应力σ可定义为：（单位Pa）牛顿流体牛顿流体：剪切应力与剪切速率之间满足牛顿黏性定律（剪切力与剪切速率之间满足线性关系）的流体。例如：水（最典型）/糖水溶液/低浓度牛乳/油/其他透明溶液牛顿流体的特征：剪切应力与剪切速率成正比，黏度不随剪切速率的变化而变化。即：在层流状态下，黏度是一个不随流速变化而变化的常量。牛顿流体的流动特性曲线需要注意：严格地讲，理想的牛顿流体没有弹性，且不可压缩，各向同性。自然界中理想的牛顿流体是不存在