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1、 剪切实验

      剪切实验是一种适用于分析食品纹理非常流行和有价值的测试方法。这种方法对产品进行切片或“剪切”，可用以模拟当食物被放入到嘴中前门牙的咬断作用。（图示分别为单刀和多刀剪切示意图）。

    可用精密刀片和线材用于切割样品，根据刀片几何形状产生剪切，撕裂和压缩力的组合。探头的选择可根据样品进行选择。FTC剪切夹具包括与USDA一起开发的重型刀片、ISO黄油剪切试验的高灵敏度线性切割以及各种单刀和多刀剪切探头。

2、剪切实验过程描述

    以剪切探头刀口完全没过平台为位移零点，探头抬起指定高度，将样品顺利放入后开始剪切，探头将样品完全切开后回到指定高度。

3、 剪切实验典型图谱

    剪切实验可应用于肉、火腿等肉制品的嫩度、韧性和新鲜度的测定；秸秆类蔬菜组织质地测定；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。主要的物性指标有剪切力、硬度、做功（韧性）、粘附性等。

单刀剪切实验常见图谱类型

多刀剪切实验常见图谱类型

问题：

一家肉制品加工者正在寻找一种更好地控制其出口产品的方法。目前的方法只涉及简单的视觉检查，而且非常主观。与大多数加工食品一样，进口的原材料也在不断变化。肉制品尤其麻烦，因为每个动物的质地都不一样。正因为如此，这个过程需要不断地进行操作，以生产出一致的产品。而且，产品的内在变化需要一种方法，能够很好地表现整个产品，而不仅仅是几个点。像香肠球这样的产品有一个问题，因为它们不一致包括大小和形状等。

解决方法

在测试之前，样品被允许平衡到室温(约72华氏度)。三个样品被放置在一个标准的剪切单元中进行测试，大约55克。一些产品在烹饪后被加热以显示不同的质地。剪切单元由10个叶片组成，叶片首先压缩，然后剪切通过产品。这种设计允许同时测试多个样品，提供更完整的产品图片。所有的测试都是使用TMS-Pro完成的，速度为250毫米/分钟，距离允许刀片*剪切。

研究意义

快速和简单的测试给出了可重复的，客观的结果，几乎是实时处理允许更简洁的控制产品的结构属性，减少了因产品不符合质量标准而停机的可能性。

质构仪用于微针强度测试

可对微针强度、力学性能进行测试。对微针破坏皮肤层，产生微米尺寸的通道，将药物/活性成分直接导向表皮或者zhen皮上层，这样药物/活性物就可以不用通过角质屏障而直接参与微循环的使用效果进行评价。通过质构仪可以准确测定其微针强度、硬度、微针断裂力等指标，该研究为微针工艺优化以及质量控制等提供可靠的数据支撑。

美国FTC公司物性分析仪（质构仪）

具有功能强大、检测精度高、性能稳定等特点，是医药领域研究药品物性学有力的分析工具，广泛应用于锭剂、丸剂、胶囊剂、膏剂、栓剂、喷雾剂、胶粘剂、糖浆、乳糖、医用包装材料、中药材加工等，主要用于测试药品硬度、弹性、稠度、粘性、脆性、粘丝性、压缩性、粘聚性、涂抹性、拉伸强度、破裂强度、剪切强度、乳变特性、松弛特性、剥离强度、Bloom强度、凝胶强度、密封强度、膨胀性、崩解性、锭剂包衣粘性、生物粘附性、粉体流动性、粉体粘聚性、粉体结团性等物性指标。依据客户特殊的应用方向可以针对性的开发特殊规格的检测探头和实验方法，实现多样化应用方向的高精度稳定分析。

解决问题：

一名糖果加工人员想要测量在巧克力制作配方中使用糖替代品时，分析对产品终质地的影响。这就需要一种方法来客观地测量普通配方和无糖配方之间的终产品的质地，并能够显示出它们之间的任何差异。

测试仪器：美国FTC质构仪

测试方法：测试使用了一个TMS-Pro质构仪、一个100N测压元件和一个迷你三点弯曲夹具。这个程序被设定为从零开始，在开始测试之前先向下检测产品顶部以补偿样品的高度差异，然后向下检测500毫米/分钟到25毫米，将糖果分成两半，然后返回零。右边的图表显示了峰值力和覆盖面积在硬度上的巨大差异。无糖薄荷被覆盖的区域越多，说明它的外层更坚硬，内部也更坚硬，比普通的薄荷产品更能抵抗探针。

结论：

快速和简单的测试提供了可重复的，几乎实时的客观结果，处理允许更简洁的控制产品的质地，减少了由于产品不符合质量标准而停机的可能性。

质构仪可以分析什么参数

质构仪是一种广泛应用于食品、材料以及化学领域的高精度测试仪器，能够通过测量样品的物理特性，帮助科研人员和工程师分析其质构特性。本文将详细探讨质构仪能分析的主要参数，包括硬度、黏附性、弹性、嚼劲等，这些参数不仅在产品研发中至关重要，还能帮助企业提高产品质量、优化生产工艺和实现精确的质量控制。

质构仪的工作原理基于物体在不同物理状态下对力的反应，测试过程中会通过模拟实际操作的方式，对样品施加力，测量样品在受到不同力作用下的变化情况。以下是质构仪常用的几个关键参数：

1. 硬度 硬度是指材料抵抗压入的能力。在食品行业中，硬度能够反映出食品的脆度、酥性或韧性。例如，巧克力的硬度可以通过质构仪来评估其是否符合消费者口感的需求。

2. 弹性 弹性是指物体在外力作用下，形变后能够恢复原状的能力。食品如糕点和面包的弹性反映了其松软度和口感体验，弹性参数的测量可以帮助研发人员调整配方，使其达到理想状态。

3. 黏附性 黏附性指的是食品表面与其他物体接触时产生的黏附力，尤其在涂层食品或胶状物质中，黏附性是至关重要的品质指标。通过质构仪对黏附力的精确测量，企业能够改善产品的可食用性和消费者体验。

4. 嚼劲 嚼劲反映了食品在咀嚼过程中的感官特性，通常用于肉类、糖果、坚果等产品的评估。测量嚼劲能够帮助企业设计出更加适口的产品，提升消费者的食用体验。

5. 紧实度 紧实度通常指的是食品的密实度或组织结构的紧密程度。对于某些产品，紧实度是影响质地和食用感受的一个关键指标，如奶酪、果冻等。

6. 粘度 粘度是液体或半固体物质流动时的内阻力，质构仪可以在流变测试中精确地测量其粘度。这对于果酱、饮料、调味品等食品的品质控制尤其重要，能够确保产品的流动性和稳定性。

质构仪在材料科学中的应用同样广泛，它可以用于评估塑料、橡胶、金属等材料的力学特性，如拉伸、压缩、弯曲等，以满足工业生产的标准要求。

总结而言，质构仪通过精确测量硬度、弹性、黏附性、嚼劲等多个物理参数，帮助企业和科研人员对材料和食品的质构进行全面评估和优化。掌握这些数据，不仅能改进产品的口感与使用体验，还能提升生产效率和产品的市场竞争力。对于任何希望提升产品质量并满足消费者需求的企业来说，质构仪的应用无疑是不可或缺的。

呈固体块状的均质样品

乳制品中的塑性粘性固体有人造黄油、黄油、奶油干酪、乳清干酪、乳化干酪等产品，此类产品关键物性特点是硬度即延展性、融化性与温度相关性、加工过程中的硬度变化、内聚性等。而蜡质和绵软弹性固体样品则主要是意大利干酪、荷兰干酪、羊乳酪、白乳酪、软质乳酪等，通过美国FTC质构仪可分析其硬度、表面粘附性、成熟度、货架期、水分丧失引起的表面结构变化等。

典型实例 1：奶油的铺展性分析（挤压/挤出实验）

该探头专业用于检测黄油、人造黄油的铺展性、蜡质性的特殊探头，通过实验可得到样品的硬度、粘附性、柔软度等指标。

实验结果解读：
如图所示为不同状态下黄油的测试曲线。曲线的正向峰值反映了黄油样品的硬度，可见 Dry 的黄油由于含水量少，故而在质地上较为坚硬，而 Wet 的黄油则硬度Z小，Good 的黄油硬度处于二者之间，硬度的大小也反映了反映了产品的柔软度，硬度小则柔软度高，反之则柔软度差。从图中可见，太干或太湿的黄油在硬度上都会与“Good”产品存在明显的差异。

典型案例 2：传统与素食奶酪产品的质地分析（穿刺实验）

实验结果解读：
用小直径的柱形探头做奶酪的穿刺实验，穿刺实验主要比较的是破裂力（正向峰值前面出现的小的峰）、硬度（正向峰值）、穿刺做功（正峰面积）、粘附力和粘附性。通过质构仪分析可见，素食产品在硬度和表面粘性上均小于传统奶酪，素食产品的内部均一性要优于传统产品（穿刺过程中力量基本不发生变化），而传统产的内部随着挤压的进行力量在缓慢的增大，可见其均一性不如素食产品，即脂肪含量的不同使得素食产品含水量较少且更脆，可见素食产品还需要在硬度、表面粘性、含水量等方便进行优化与改良。

典型实例 3：黄油的硬度检测分析

实验结果解读：
人造黄油改善了黄油脂肪含量高的问题，为了使人造黄油在口感和质地上与黄油更加的接近，生产商需要了解二者在质地和口感上存在的差异具体表现在哪里。切线切割探头可以反应切割黄油时的平均力量（Z大峰值），以及挤压做功（正峰面积），通过力量与做功的比较发现，人造黄油切割力与做功都远小于天然黄油，由此可见在质地上人造黄油更为柔软。

肉类样品种类繁多，包括不仅包括猪肉、牛肉、鸡肉还包括鱼、虾等海产品，以及肉制品，如火腿、培根、肉皮冻、咸肉、肉脯等。肉类产品是人获得脂肪、蛋白质、能量等重要来源，肉类产品有的脂肪丰富、有的肉质鲜嫩，有的咸淡适宜、有的鲜美可口，想要保证良好的口感，了解产品的质地特性尤为重要，只有充分了解产品质构指标才能在生产、加工、销售等各方面进行合理的安排。

均质性固体

肉类产品中有一些样品如肉冻、脂肪块、火腿、胶质性肉肠等，这类样品的特点是质地均匀，整个样品的各个部位均具有相同的质地特性。

这类产品的硬度、延展性、回弹性、恢复性等指标是这类样品重要的物性指标。根据样品的不同可选择穿刺实验（如脂肪块）、剪切实验（如火腿肠）、挤压实验（如肉皮冻）或拉伸实验（如肉脯）。

实验探头推荐

非均质性固体

肉类产品中有一些样品如汉堡肉饼、乳化肉块、肉罐头、腊肠等这类样品的特点是质地不均匀，样品的不同部位质地差异很大。故而这类样品的物性测试不能仅测试某一个部位，而是需要整体考察其质地特点，要考察整个肉饼的咬合力、样品整体硬度情况、样品内部的结合强度等。

实验探头推荐

纤维性固体

肉类样品中纤维性固体样品为整块的肌肉，如牛排、鱼、整条鱼等。这类样品纤维的强度，肌肉的切割硬度，肉品咀嚼时的嚼劲、韧性、弹性等是其重要的考察指标。

实验探头推荐

粘稠液体

肉制品中像肉酱、肉泥、肉松和压缩肉酱料等这类肉制品具有相同的特点，那就是样品呈粘稠液体状，质地均匀。这类样品也需要测试其质地特性，只有了解其均匀性、胶结构性、流变性、胶黏性和适口度才能使样品适合消费者的口感需求。

肉制品中的粘稠液体的测试方法与其他类型，如乳制品、果酱等产品的测试方法相似，主要也是做一些挤出类型实验。

实验探头推荐

小颗粒状不规则样品

 虾、鱿鱼和其他海产品因为体积较小，在质构方面的检测又该如何？此类样品我们将其归类到小颗粒状不规则样品中，还包括如碎肉、小肉块、再生肉和火腿等，这类样品不仅要分析其单体的质地情况，还要了解整体的物性特点，如整体硬度、纤维韧性、颗粒的咀嚼性等多个指标。

对于此类产品多针或多刀探头则更能反映其整体特点，当然也可以挑选样品中具有代表性的个体做多次测试找到产品的质地特点，如硬度区间、韧性区间等。

实验探头推荐

美国FTC公司是早期从事研究和开发物性分析仪公司。第一台嫩度仪就是美国FTC公司研发生产的，质构仪从开始的嫩度仪到现在的功能强大的物性分析系统。FTC公司不仅掌握了嫩度全校正标准，而且拥有多项以其公司员工命名的质构仪检测探头。

质构仪的技术先进、质构仪的性能稳定，质构仪很多探头和检测方法流行成为测试标准，美国FTC质构仪得到很多食品加工企业及研究机构的认可和高度评价。

美国FTC质构仪主要型号推荐：TMS-Pilot/TMS-Pro/TMS-Touch

米面制品常见的有米饭、馒头、面饼类产品，该类产品的质地特性也非常重要，如加水量、蒸煮时间对米饭硬度、弹性的影响，面饼的延展性等。

第一节 延展性样品

基于面团的烘焙食品除了面团外，还含有各种各样的成分，以达到最终烘焙产品的理想口感。面包、饼干、蛋糕、饺子等，主要包括面粉和水，但也可能包括酵母，潜在的其他液体、脂肪或添加剂，以改善口感、保质期、颜色和质地。故对于生面饼、披萨饼或玉米面皮等面制品，质地性能是其重要的指标。

实验方法及探头推荐

典型案例：面饼的延展性实验

面饼类产品也需要保证其产品质地，如延展性能的一致性和重复性。

实验结果解读：

通过对多个批次的面饼做延展性实验，本实验应用延展性测试平台（432-046）将面饼固定在样品台上，然后应用柱形探头（也可以用球形探头）去做挤压穿刺，直到将面饼穿破。从实验图形上来看，其中7个批次的产品其质地相对接近，故得到的图形相似且重叠，而其中有一个批次的产品则很特殊，可见该批次的产品可能是有问题的产品。将可以反映产品质地的指标、硬度（峰值）、斜率、穿刺做功（面积）进行数据比较可见，多个批次产品在这些指标上数值均接近，其中4#样品的数据异常，由此通过客观的数据将面饼的质地特性量化，从而客观科学的比较不同批次间产品在延展性方面的差异，精确的控制产品的品质。

建立弹性因子进行评价，弹性因子是综合面饼各方面因素，由峰值、斜率和抗压做功乘积而得，由表1可见4#样品弹性因子最大，而其他样品弹性因子值均在100以内，7个具有相似的厚度和一致性的面饼在弹性和延展性方面仍存在差异，可见弹性因子是评价面饼延展性最合适的指标。

面饼延展性测试结果

第二节 面团类、米饭类样品

面团和烘烤类产品的检测一般都采用圆柱或球形探头做挤压实验，面团的制备对实验结果的影响也非常的大。专用的制备工具就显得尤为重要。

实验方法及探头推荐

典型案例：温度对面团硬度的影响

发酵面团产品的硬度受到多种因素的强烈影响，温度是主要考虑因素，尤其是冷冻或冷藏产品。对两个不同工艺（命名为BatchA和BatchB）的产品在相同温度（22℃）下储藏相同时间后测试两个产品的质地差异。结果如图所示。

选用12.7mm柱形探头做穿刺实验。从图中可见，两个工艺产品的一致性均很好（平行样的测试图形几乎重叠），相同条件下储藏之后，其中BatchA的硬度（峰值）明显要大于BatchB，可见BatchA工艺制成的面饼储藏期间口感的变化会很大，那么对于该产品保质期或尝鲜期则要短于BatchB。

面团硬度测试结果

第三节 面条类样品

面条分为干、湿两种类型，故而因为状态的不同其质地的测试方法和使用的探头也各不相同。对于干面条来说，折断实验则是最佳的测试方法。对于湿面条来说，拉伸强度、硬度、粘性等均是其重要的味觉指标，故而可进行拉伸、剪切、挤压等多种实验。

实验方法及探头推荐

典型案例：蝴蝶面的粘性测试

意大利面的煮制时间的控制一直是保证较佳口感的关键，传统方法是用手去感受面的软硬和粘性，但此方法无法获得客观的数据，而存在很强的主观性。

实验结果解读：

故对煮制不同时间的意大利蝴蝶面做挤压实验，通过质构仪获得不同煮制时间后面的硬度、粘性等指标本实验中选用了75mm圆盘做单次挤压实验，图形与单次挤压的结果相似，在该实验中客户更为关注蝴蝶面的粘附性（负向面积）和粘附力（负向峰值），故图形中主要显示了产品的粘性方面的特性。由图可见过度煮制的面其粘性远高于正常煮制的蝴蝶面。

蝴蝶面粘性测试结果

美国FTC公司是早期从事研究和开发物性分析仪公司。第一台嫩度仪就是美国FTC公司研发生产的，质构仪从开始的嫩度仪到现在的功能强大的物性分析系统。FTC公司不仅掌握了嫩度全校正标准，而且拥有多项以其公司员工命名的专利质构仪检测探头。质构仪的技术先进、质构仪的性能稳定，质构仪很多探头和检测方法流行成为测试标准，美国FTC质构仪得到很多食品加工企业及研究机构的认可和高度评价。

美国FTC质构仪主要型号推荐：

TMS-Pilot/TMS-Pro/TMS-Touch

多糖胶冻干样品硬度的检测

与精制多糖胶相比，40％酒精提取的多糖胶冻干样品的硬度值整体均相对较小。浓度 15mg/ml 的冻干样品不仅硬度值最小，而且达到最大硬度发生的位移最大，由此可见，该样品最蓬松；浓度 20、25、30mg/ml的冻干样品从图形的起始模量可以看出，随着浓度的增大，样品的硬度迅速增大；从图形中两次压缩的面积基本相等可以看出，不同浓度的冻干样品均具有很好的回弹性，压缩后基本可恢复原状。

美国FTC公司物性分析仪（质构仪）

具有功能强大、检测精度高、性能稳定等特点，是医药领域研究药品物性学有力的分析工具，广泛应用于锭剂、丸剂、胶囊剂、膏剂、栓剂、喷雾剂、胶粘剂、糖浆、乳糖、医用包装材料、中药材加工等，主要用于测试药品硬度、弹性、稠度、粘性、脆性、粘丝性、压缩性、粘聚性、涂抹性、拉伸强度、破裂强度、剪切强度、乳变特性、松弛特性、剥离强度、Bloom强度、凝胶强度、密封强度、膨胀性、崩解性、锭剂包衣粘性、生物粘附性、粉体流动性、粉体粘聚性、粉体结团性等物性指标。依据客户特殊的应用方向可以针对性的开发特殊规格的检测探头和实验方法，实现多样化应用方向的高精度稳定分析。

中药微丸软材物理性质的研究

微丸是指药物粉末和辅料构成的直径小于2.5mm的圆球状实体，用挤出滚圆法制备的微丸成型性很大程度上决定于软材的物理特性。因此，软材必须满足挤出和滚圆的要求。北京大学医学部采用FTC质构仪对中药微丸的软材做了一个实验，结果表示，固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，其值越大说明软材抵抗形变的能力越强，这可能会导致片剂的崩解度不符合要求，而对于挤出滚圆法制备微丸，则会使较多微丸呈短棒状，影响圆整度。若弹性值越大，说明撤除剪切力后软材恢复到原来形状的能力越强，可能会影响制剂的成型。

美国FTC公司物性分析仪（质构仪）

具有功能强大、检测精度高、性能稳定等特点，是医药领域研究药品物性学有力的分析工具，广泛应用于锭剂、丸剂、胶囊剂、膏剂、栓剂、喷雾剂、胶粘剂、糖浆、乳糖、医用包装材料、中药材加工等，主要用于测试药品硬度、弹性、稠度、粘性、脆性、粘丝性、压缩性、粘聚性、涂抹性、拉伸强度、破裂强度、剪切强度、乳变特性、松弛特性、剥离强度、Bloom强度、凝胶强度、密封强度、膨胀性、崩解性、锭剂包衣粘性、生物粘附性、粉体流动性、粉体粘聚性、粉体结团性等物性指标。依据客户特殊的应用方向可以针对性的开发特殊规格的检测探头和实验方法，实现多样化应用方向的高精度稳定分析。