食品中的流变学测量方法

食品流变学应用简介●●

食品流变学是研究食品原材料、半成品、成品在储存、加工、操作处理以及食用过程中产生的变形与流动的科学。目前国内外大学在食品流变学中进行着大量的科研工作并且取得了长足的进步，食品流变学主要有以下几个方面的研究：

• 食品材料的流动行为：可混合性、可加工性、流动性、分散性等
  

• 食品材料的屈服应力、结构稳定性分析、触变性测试
  

• 温度依赖性：表征软化、熔融、凝胶化、结晶、糊化等过程
  

• 胶体的形成过程：凝胶化过程以及对时间和温度的依赖性
  

• 食品的感官评价：食品摩擦学测试等等

食品流变常用测试方法

01

稳态测试（旋转模式）：

主要用于研究食品的粘度、触变性、屈服应力、粘温特性等，一般使用同轴圆筒测量，如牛奶、酸奶、饮料、巧克力、淀粉溶液、番茄酱等等。

• 粘度：与流体食品的可流动性和口感相关，粘度越小流动性越好

• 触变性：与糊状、弱胶状食品的加工和使用特性相关

• 屈服应力：与糊状、胶状食品的流动启动应力和形状保持能力相关

• 粘温特性：与食品的加工工艺、使用温度、口感等相关

02

动态测试（振荡模式）：

主要研究食品的粘弹性，以及粘弹性变化规律，低粘度样品用同轴圆筒或双间隙圆筒测量，中、高粘度样品用锥板或平板测量，胶体和固体样品用平板测量。

• 口感：模量越大，凝胶强度越大，口感越硬；G‘越大越有弹性
  

• 静置时形状保持能力：可用频率扫描进行研究

• 静置稳定性：可用振幅扫描和频率扫描进行研究

• 凝胶化、熔化等相变过程：可用振荡的温度扫描或时间扫描测量

• 屈服应力、流动点：可用振幅扫描测量研究

此图为面包奶酪在不同温度下的应变扫描，可以观察其凝胶强度、流动点应力（即使奶酪铺展所需的最小应力）等

03

界面流变测量：

用于研究液/气或液/液界面的流变特性，如界面剪切粘度等，主要用于表面活性剂、蛋白溶液等方面的研究。

此图为不同浓度咖啡溶液表面界面粘弹性的时间扫描图，表明浓度高的咖啡表面形成膜的速度更快，强度更高

04

淀粉糊化测量：

用于研究淀粉溶液在常压或高压下的糊化过程，计算糊化温度、峰值粘度、峰值时间、zui低粘度、zui终粘度、衰减值、回升值等参数，下图为一种玉米淀粉的糊化曲线。

05

大颗粒食品测量：

用于测量肉酱、果酱、米粥、果肉饮料等含有大颗粒固体的样品的流变特性；下图为一种肉酱的粘度曲线。

06

摩擦学测量：

用于测量流体食品的摩擦系数，可以表征食品吞咽过程中的滑爽性，作为感官评价的一种方法，如下图是不同种类牛奶的摩擦系数图，表明全脂牛奶的摩擦系数最小。

典型流变曲线及其意义

01

流动曲线和黏度曲线

流动曲线和黏度曲线分别为剪切速率和应力的曲线、剪切速率和黏度的曲线，通过此测试可以知道样品的流体类型，并可以计算屈服应力、非牛顿指数、零剪切粘度等，上图中1为牛顿流体、2为剪切变稀流体、3为剪切增稠流体。

02

3ITT触变性测试

结构破坏和恢复过程的测试，第三段表明样品结构恢复的速度和程度。

03

振幅扫描测试

应变和模量的关系曲线，用于测试凝胶强度、线性粘弹区、屈服应力、流动点等，通常以G’作为参数计算线性粘弹区。

04

频率扫描测试（线性非交联聚合物）

频率扫描代表了样品在不同时间尺度内的松弛行为，高频率代表样品在短时间作用力下的响应，低频率代表在长时间作用力下的响应

05

凝胶化反应测试

通过流变数据的变化反应凝胶反应进程，计算凝胶时间、凝胶温度、相转变点等关键数据。