测试条件对凝固型酸奶质构实验参数的影响

徐 鑫，赫君菲，何佳易，徐广新，刘国艳

(扬州大学食品科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

摘 要：为探索测试条件对质构实验参数的影响，并建立凝固型酸奶的检测方法，对不同乳固体含量的凝固型酸奶进行分析。结果表明：硬度和黏附性与形变量呈正相关；随着测试速率的增加，黏附性显著减小，其他参数均有不同程度的增大；除了内聚性随着压缩间隔时间的增加而增加之外，其他实验参数几乎都没有受到显著的影响；探头直径越大，测得的质构实验参数值也越大。确定形变量20%、测试速率60mm/min、压缩间隔时间0s为最佳测试条件，直径12.7mm的凝胶标准探头最灵敏，可以区分凝固型酸奶的乳固体质量分数差为0.8%。

关键词：凝固型酸奶；形变量；测试速率；探头；压缩间隔时间；质构实验参数

Effects of Test Conditions on Measured Texture Parameters of Set Yogurt

Xu Xin，He Jun-fei，He Jia-yi，Xu Guang-xin，Liu Guo-yan

(School of Food Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

Abstract：To understand the effects of test conditions on the measurement of texture parameters and establish an analytical method for testing set yogurt, set yogurt samples with different solid concentrations were investigated in this study. The results showed that hardness and adhesiveness were positively proportional to deformation. Adhesiveness was inversely proportional to the test speed and other parameters increased with increasing test speed. Extension of pressurization interval enlarged cohesiveness rather than other parameters. The values of all the texture parameters increased with increasing diameter of the probe. A 20% deformation and test speed of 60 mm/min without pressurization interval were determined as the optimal test conditions. In addition, a 12.7-mm-diameter probe was the most sensitive to distinguish concentration discrepancy of set yogurt with a sensitivity of 0.8%.

Key words：set yogurt；deformation；test speed；probe；pressurization interval；texture profile analysis

中图分类号：TS252.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)24-0263-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201324055

凝固型酸奶是通过保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)和嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)等乳酸菌在乳中的生长繁殖、分解乳糖产生乳酸、随着pH值逐渐下降使酪蛋白在其等电点附近发生凝集而形成的乳凝状酸奶[1]，是一种以乳清、脂肪球、乳酸菌、酪蛋白为结构框架的三维网状结构。当人类通过视觉、听觉、触觉和运动学对这种结构产生感觉，并将它描述出来时，这些可以被感知并描述的物理参数就是质构实验参数[2]，它们可以通过仪器被检测和量化。基于测试样品的特性及检测目的，质构测试方法有多种选择[3-4]。评价鲜湿面条蒸煮后的特性，可以选择质构实验参数(texture profile analysis，TPA)、拉伸和切割的方法；评价挂面的断裂性，则可采用弯曲试验[5]。此外，研究面包[6]、馒头[7]、肉丸[8]、猪肉[9]、干酪[10]等具有显著结构的食品样品，多选用TPA测试，搅拌型酸奶、果酱等黏稠类食品则采用反向挤出模式[4]。TPA是2次咀嚼实验，可以模拟人类咀嚼食品[11]，在固体与半固体食品中都得到广泛的应用。TPA测试结果通常受样品的形状尺寸、压缩探头与样品尺寸的比值、形变量、测试速率、2次压缩间隔时间的影响[12-14]。国内外研究表明[15-18]，测试条件对质构参数质构实验参数有较大影响，但是对凝固型酸奶质构参数质构实验参数的具体影响，以及最优测试条件的系统性研究尚未见报道。

质构仪的使用在很大程度上提高了科学研究和实际生产的效率，确定测试条件是准确使用质构仪的前提。为了系统地探索测试条件对质构实验参数的影响，并且确定凝固型酸奶的测试条件，本实验研究了不同乳固体含量的凝固型酸奶，根据测试方法的灵敏度和区分度等确定测试凝固型酸奶的最优条件，以期为质构仪在酸奶等半固体凝胶样品的实际应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

全脂奶粉 恒天然商贸(上海)有限公司；蔗糖 市售；YF-L811发酵剂 丹麦科汉森有限公司。

1.2 仪器与设备

BSA2202S型电子天平(精度0.01g) 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；ZSD-1270型全自动新型生化培养箱 上海智城分析仪器制造有限公司；TMS-PRO型质构仪(配有不同规格的圆柱探头) 美国FTC公司；电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司；SRH60-70高压均质机 上海申鹿均质机有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的制备

取全脂奶粉12%(m/m)，加水复原，添加6%(m/m)蔗糖，充分搅拌使其溶解，水浴升温至约60℃，高压均质(20MPa)，85℃水浴热处理30min，冷却至42℃左右接种发酵剂，接种后分装到塑料杯中，放入42℃培养箱发酵，4h后移至4℃冷藏保存，24h内完成测试[19]。

1.3.2 TPA测试

采用连接25N感应元的质构仪，改变测试速率、形变量、压缩间隔时间、探头等条件，对凝固型酸奶进行质构测试，软件记录探头压缩样品所需要的力，力-时间曲线通过计算机输出。每组样品平行测定4次，将所得数据用SPSS 19.0软件进行方差分析(P＜0.05)和多重比较(Tukey法)，使用Origin 7.5对得到的平均值及标准差作图。

图 1 凝固型酸奶的质构曲线

Fg.1 Texture profile curf of set yogurt

选择统计参数：硬度、最大黏附力、黏附性、内聚性、胶黏性、起始模量。定义及具体计算公式见表1和图1。

表 1 质构实验参数定义和单位

Table 1 Definitions and units of texture terms

1.3.3 不同测试条件对酸奶质构实验参数的影响

使用直径为12.7mm凝胶通用探头，固定的因素水平为：测试速率60mm/min、形变量20%、2次压缩间隔时间0s。经软件输出得到硬度、最大黏附力、黏附性、内聚性、起始模量、胶黏性等质构实验参数，观察它们随着测试条件的改变而发生的变化。

考察不同形变量(10%、20%、40%、60%、80%)、测试速率(30、60、90、120、180mm/min)、压缩间隔时间(0、2、5、10s)以及探头类型(直径分别为12.7、25.4、38.1mm)对乳固体质量分数为11%的凝固型酸奶质构实验参数的影响。

1.3.4 区分度及灵敏度测试

测试样品为乳固体质量分数差为1%的凝固型酸奶(质量分数分别为9%、10%、11%、12%)，明确形变量、测试速率、压缩间隔时间等各因素对每个参数影响的变化规律，然后进行多重比较，统计相邻样品间的显著性(P值)，根据某条件下具有显著性差异的个数，确定条件的区分度，区分度最大的被选为最佳测试条件。确定了最佳条件后更换探头，进一步缩小乳固体质量分数差(质量分数分别为9%、9.8%、10.6%、11.4%和9%、9.5%、10%、10.5%)，探索在该测试条件下的测试灵敏度(可以敏感区分出样品间差异的最低质量分数差即灵敏度)。

2 结果与分析

2.1 形变量

图 2 形变量对凝固型酸奶各质构实验参数的影响

Fig.2 Effect of deformation on texture parameters of set yogurt

形变量是影响质构测试结果的重要因素之一。不同形变量测得酸奶(乳固体质量分数为11%)的各参数变化见图2。除了起始模量和内聚性，其他质构实验参数均随着形变量的增大而逐渐增加，其中黏附性的变化最大，80%的形变量比10%的形变量的黏附性增长了514.2%，硬度、最大黏附力、胶黏性分别增长了125%、133.3%和140%。形变量20%的起始模量比10%略有增加，但之后明显下降。内聚性也是先增大后减小的趋势，拐点出现在60%，这与鸡肉、苹果的测试结果均不太相符[20-21]，但与凝固型酸奶具有同样三维网络结构的豆腐[22]是一样的，过大的形变量可能会破坏其完整的结构，渗出组织的水降低了产品恢复原来形状的能力，从而使内聚性减小。形变量在10%～20%之间时，变化最大的是黏附性，增加了60%，起始模量与内聚性几乎没有改变(4.7%和1.2%)；超过20%后，除了最大黏附力和胶黏性，其他各参数都有比较显著的变化。在牛奶巧克力的实验中，小于30%形变量也几乎对硬度没有影响，而超过30%会使巧克力破裂[23]。

表 2 不同形变量测得的相邻乳固体质量分数的凝固型
酸奶质构实验参数的区分度

Table 2 Significant difference of deformation on texture parameters of set yogurt with different concentrations

注：a.相邻样品质构实验参数间最小和最大的P值；b.括号内为P值平均值。下同。

不同形变量条件下测得相邻酸奶样品质构测定值的显著性差异最大和最小值以及平均值见表2。显著值越小说明该条件下测得的样品差异越大，样品容易被区分，即区分度越大。形变量为10%时，样品的最大黏附力没有被完全区分，黏附性和内聚性几乎没有差异。40%和60%的形变量仅能完全区分硬度和最大黏附力，60%的形变量不能完全区分胶黏性；80%的形变量只能区分硬度、黏附性和部分最大黏附力；只有20%的形变量可以完全将4个样品的所有质构性质测定值完全区分。因此，可以认为此条件对凝固型酸奶较为合适，并应用于以下的实验中。

2.2 测试速率

图 3 测试速率对凝固型酸奶各质构实验参数的影响

Fig.3 Effect of test speed on texture parameters of set yogurt

测试速率是另一个影响测试结果的重要因素。固定形变量为20%，不同速率条件下测得的酸奶试样的各参数变化见图3。除了黏附性，其他质构实验参数均随测试速率的加快而增大，起始模量在90mm/min稍有下降，之后快速增加。60mm/min时黏附性略有增加，之后就呈现直线下降的趋势。在30～90mm/min之间，大多数质构实验参数的变化均低于20%，只有最大黏附力增长了183.3%。速率超过90mm/min后黏附性急剧下降，其他质构实验参数测定值快速增加。其中硬度的变化趋势与鸡肉火腿肠[21]、草莓[24]的测试结果基本一致。

表 3 不同测试速率测得的相邻乳固体质量分数的凝固型
酸奶质构实验参数的区分度

Table 3 Significant difference of test speed on texture parameters of set yogurt with different concentrations

不同测试速率下测得相邻酸奶样品质构测定值的显著性差异最大和最小值以及平均值见表3。速率为30mm/min时，样品的最大黏附力、起始模量和内聚性都不能被完全区分。90mm/min只能区分硬度值，120mm/min和180mm/min条件下测得样品的所有质构实验参数几乎都没有差异。60mm/min下测试时，虽然有部分样品的起始模量没有差异，但是其他5个质构实验参数都可以被完全区分，较其他条件区分度更高。因此，可以将60mm/min作为在之后的实验中测试凝固型酸奶的最佳测试速率。

2.3 压缩间隔时间

图 4 压缩间隔时间对凝固型酸奶各质构实验参数的影响

Fig.4 Effect of pressurization interval on texture parameters of set yogurt

压缩间隔时间对测试结果是否有影响取决于样品材料本身的属性，尤其是可恢复性较强的样品，例如凝胶软糖[25]。在确定了形变量和测试速率的条件下，不同压缩间隔时间下测得的酸奶样品的各参数变化见图4。压缩间隔2s测得的硬度与其他结果有显著性差异，内聚性随压缩间隔时间的延长而逐渐增大，其他质构实验参数没有显著性差异。凝固型酸奶属于半固体弱凝胶，凝胶被破坏后恢复性极差，可能是2次压缩过程中是否停留以及停留时间长短都对结果影响均不显著的原因。

表 4 不同压缩间隔时间测得的相邻乳固体质量分数的凝固型酸奶质构实验参数的区分度

Table 4 Significant difference of pressurization interval on texture parameters of set yogurt with different concentrations

不同压缩间隔时间测得相邻酸奶质构测定值的显著性差异最大和最小值以及平均值见表4。压缩间隔时间越长可以区分的性质越少，几乎所有的质构实验参数在10s时都不能区分，5s时可以区分黏附性，2s只能完全区分起始模量，间隔为0s时，只有最大黏附力差异不显著，其他参数都可以被区分。综合以上的结果，在以后的测试中取消2次压缩之间的间隔时间。

2.4 探头

图 5 探头对凝固型酸奶各质构实验参数的影响

Fig.5 Effects of different probes on texture parameters of set yogurt

确定了形变量、测试速率和压缩间隔时间等运行条件后，不同直径探头下测得的酸奶各质构实验参数的变化见图5，随着探头直径的逐渐增大，所有的质构实验参数测定值都呈现上升趋势，对黏附性影响很小，对内聚性、最大黏附力几乎没有变化，硬度、胶黏性和起始模量则存在显著差异。

表 5 不同直径探头测得的相邻乳固体质量分数的凝固型
酸奶质构实验参数的区分度

Table 5 Effect of probe diameter on texture parameters of set yogurt with different concentrations

不同直径探头测得相邻酸奶质构测定值的显著性差异最大和最小值以及平均值见表5。直径越大可以区分的参数越少：12.7mm几乎可以区分所有的质构实验参数，而25.4mm和38.1mm探头的区分度降低。因此，选择直径12.7mm的探头。

使用直径12.7mm探头条件下，相邻质量分数酸奶质构测定值的显著性差异最大和最小值以及平均值见表6。由此可以看出，该探头可以区分质量分数差异为0.8%的样品，而对质量分数差异为0.5%的凝固型酸奶几乎没有区别能力，因此，可以认为直径12.7mm的标准凝胶探头可以达到的灵敏度为0.8%。

表 6 直径12.7mm探头测得的相邻乳固体质量分数的凝固型
酸奶质构实验参数的灵敏度

Table 6 Sensitivity of 12.7-mm-dimater probe for set yogurt with different concentrations

3 结 论

本研究使用质构仪对不同乳固体含量的凝固型酸奶进行测试，研究不同形变量、测试速率、压缩间隔时间和探头对质构测试结果的影响。结果表明：运行条件影响仪器对样品的力量感应，硬度和黏附性与形变量呈正相关；随着测试速率的增加，黏附性显著减小，其他参数均有不同程度的增大；除了内聚性随着压缩间隔时间的增加而增加之外，其他参数几乎都没有受到显著的影响；探头直径越大，质构实验参数测定值也越大。根据测得相邻质量分数样品间质构实验参数值的差异程度，认为12.7mm直径的凝胶标准探头、形变量20%、测试速率60mm/min、压缩间隔时间0s为最佳测试条件，灵敏度为0.8%。该结果可以为凝胶型样品测试提供参考。

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