硬度、弹性、咀嚼性怎么测？一文掌握国产质构仪多项核心测试模式

随着食品、药品、化妆品及材料科学等领域对产品质地分析需求的不断提升，国产质构仪因其性价比高、本地化服务完善等优势，逐渐成为众多科研机构与企业的首选。然而，国产质构仪的强大功能依赖于合理选择测试模式，错误的模式不仅会导致数据失真，还可能损坏探头或样品。本文将系统介绍如何根据测试目的和样品特性，科学选择国产质构仪的测试模式。

一、理解质构仪的基本测试模式

目前国产质构仪通常提供以下几类基础测试模式：

1.TPA测试（TextureProfileAnalysis，质构剖面分析）：

• 一种特殊的双次压缩循环测试，通过两次连续压缩模拟口腔咀嚼过程，可同步获取硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等多个关键质构参数。
• 典型应用：面包、蛋糕、奶酪、果冻、人造肉、软胶囊等需全面评估口感的样品。

2.压缩测试（Compression）

• 用于测定硬度、弹性、咀嚼性等指标。
• 典型应用：饼干、肉制品、凝胶、药片等。

3.穿刺测试（Penetration/Puncture）

• 探头刺入样品表面，评估表皮强度或内部结构。
• 典型应用：水果表皮、酸奶凝胶、软胶囊等。

4.剪切测试（Shear）

• 模拟牙齿或刀具对样品的剪切作用。
• 典型应用：面条、肉类纤维、蔬菜茎秆等。

5.拉伸测试（Tension）

• 测量样品在拉力下的延展性、断裂强度。
• 典型应用：口香糖、面团、薄膜材料等。

6.三点弯曲测试（Three-pointBending）

• 适用于脆性或条状样品的弯曲强度分析。
• 典型应用：薯片、饼干棒、塑料条等。

7.循环测试（CyclicTest）

• 多次压缩/回弹，用于评估弹性恢复、疲劳性能。
• 典型应用：海绵、蛋糕、泡沫材料等。

二、选择测试模式的关键因素

1.明确测试目标

首先需明确你想获取哪些质构参数：

• 若关注“硬度”“咀嚼性”，优先考虑压缩测试；
• 若关注“脆性”“断裂力”，可选用三点弯曲或剪切；
• 若研究“粘附性”或“内聚性”，则需配合特定探头进行压缩后回拉分析。

2.分析样品物理特性

• 固态vs半固态vs流体：固体适合压缩/剪切；半固态（如果冻、奶酪）宜用穿刺或小面积压缩；流体一般不适用常规质构仪，需特殊夹具。
• 尺寸与形状：样品应大于探头接触面，避免边缘效应；不规则样品需定制夹具。
• 均一性：非均一样品建议多点重复测试，取平均值。

3.匹配探头与夹具

国产质构仪通常配备多种标准探头（如圆柱形、球形、针形、刀片等）。选择时需确保：

• 探头材质（不锈钢、铝等）与样品无化学反应；
• 探头尺寸与样品尺度匹配（如测草莓不宜用大直径探头）；
• 夹具能稳定固定样品，防止滑动。

4.参考行业标准或文献

许多行业已有成熟测试方法，例如：

• GB/T20374-2006（饲料硬度测定）；
• AOAC、ISO、AACC等国际标准中关于质构分析的部分；
• 同类产品的已发表研究论文。

遵循标准不仅能提高数据可比性，也有助于通过质量审核。

三、贴合实际应用场景决策

1. 生产线质检：追求高效快速，预设标准化压缩、穿刺流程，一键启动批量检测，实时监控产品一致性；如方便面厂，每批次抽检若干面饼，压缩模式下设定固定参数，对比硬度波动，超阈值即刻调整油炸工艺。
2. 研发创新：探索新配方、新工艺时，多模式联用挖掘潜在性质。开发植物基人造肉，先穿刺初筛组织化程度，再拉伸模拟咀嚼咬感，反复试验优化，打造媲美真肉的质构。
3. 学术研究：深挖机理，精细调控变量。研究不同温度下聚合物相变，低温拉伸、升温后压缩，剖析微观结构演变对外宏观质构影响，借前沿算法拟合复杂力学模型。

国产质构仪的模式选择是科学决策与工程实践的结合。通过理解力学原理、匹配样品特性、遵循行业标准，并借助智能化工具，用户可充分发挥仪器的潜力，为食品研发、质量控制和材料创新提供精准的数据支撑。