凝胶强度测试仪——豆腐与豆腐脑凝胶强度检测方法及质量控制应用

豆腐和豆腐脑（又称豆花）均是以大豆为原料，通过磨浆、煮浆、点卤（或添加凝固剂）等工艺制成的传统大豆凝胶食品。二者在外观、口感和用途上差异显著：豆腐结构致密、富有弹性，可切块烹饪；而豆腐脑质地柔软、呈半流动状，通常直接食用。这种感官差异的核心在于凝胶网络结构的强度不同。随着植物基食品研发和质构标准化需求的提升，凝胶强度测试仪被广泛用于量化大豆制品的凝胶性能。本文通过凝胶强度测试仪对市售豆腐与豆腐脑进行对比测试，系统分析其凝胶强度差异，并探讨该方法在豆制品品质控制中的应用价值。

一、凝胶强度的定义与意义

在食品科学中，凝胶强度（GelStrength）通常指凝胶抵抗外力变形或破裂的能力，是衡量凝胶网络交联密度、持水性和结构稳定性的关键指标。对于大豆蛋白凝胶而言，其强度主要受以下因素影响：

• 凝固剂种类与用量：如石膏（硫酸钙）、盐卤（氯化镁）、葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）等；
• 蛋白质浓度：豆浆固形物含量越高，形成的凝胶越强；
• 加热与冷却条件：影响大豆蛋白变性与聚集方式；
• pH值与离子强度：调控蛋白分子间静电作用与疏水相互作用。

凝胶强度直接决定产品能否成型、是否易碎、口感是“嫩滑”还是“扎实”，是豆腐类产品工艺优化与质量分级的重要依据。

二、测试原理与方法

1.测试原理

采用穿刺法（PenetrationTest）或压缩法（CompressionTest），通过标准探头以恒定速度刺入或压缩样品，记录力–位移曲线。凝胶强度通常以最大穿刺力（PeakForce,N）或破裂强度（BreakingForce）表示，单位为牛顿（N）或克力（gf）。

2.仪器与探头选择

• 主机：凝胶强度测试仪；
• 推荐探头
• 球形探头（如TA-24，直径5mm或10mm）：适用于柔软、易流动的豆腐脑，减少样品挤压溢出；
• 圆柱平底探头（如TA/5，直径5mm）：适用于结构完整的豆腐块；
• 样品容器：统一使用直径≥30mm、深度≥20mm的圆形容器，确保测试区域一致。

3.样品制备

• 豆腐：切成20mm×20mm×15mm立方体，表面平整；
• 豆腐脑：直接盛装于标准容器中，静置5分钟消除扰动；
• 所有样品在4°C冷藏平衡30分钟后测试，模拟常见储存条件。

4.测试参数设置（参考行业通用方法）

• 测试模式 单次穿刺（Penetration）
• 探头下行速度 1.0mm/s
• 穿刺深度 10mm
• 触发力 2g（≈0.02N）
• 数据采样率 ≥200Hz

注：豆腐脑因流动性强，建议使用小直径球形探头并控制穿刺深度，避免探头穿透底部。

三、测试结果与对比分析

对同一品牌、同一批次原料制作的豆腐（老豆腐）与豆腐脑进行平行测试（n=6），典型结果如下：

• 豆腐 18.7±1.3 7.0% 结构紧实，弹性好，可切片
• 豆腐脑 2.4±0.4 16.7% 半流体，轻微晃动即变形

分析：

• 豆腐的凝胶强度约为豆腐脑的7.8倍，反映出其更致密的蛋白网络结构；
• 豆腐脑数据变异系数较高，因其微观结构不均一，局部存在“水析”现象；
• 力-位移曲线形态也明显不同：豆腐呈现尖锐峰值（脆性凝胶），豆腐脑则为缓升缓降（弱凝胶或高黏流体）。

若进一步测试南豆腐（嫩豆腐），其凝胶强度通常介于5–10N之间，体现“中间态”质地。

四、凝胶强度测试的必要性

1.指导凝固工艺优化：通过调整GDL浓度或钙盐添加量，实时监测凝胶强度变化，可精准控制产品类型（从豆花到老豆腐）。

2.实现产品标准化：建立凝胶强度内控标准（如嫩豆腐：6±1N；老豆腐：15–25N），确保批次一致性，减少感官评价主观误差。

3.支持新品开发：开发高蛋白、低脂或功能性豆制品时，凝胶强度是筛选配方的关键响应值。

4.预测货架稳定性：凝胶强度过低易导致脱水收缩（syneresis），过高则口感粗糙。合理强度范围有助于延长保质期。

五、注意事项

1. 温度敏感：大豆蛋白凝胶在10–40°C范围内强度变化显著，务必恒温测试；
2. 避免气泡干扰：点浆后需静置充分，排除气泡以免局部强度失真；
3. 探头清洁：每次测试后彻底清洗，防止豆渣残留影响下一次数据；
4. 结合其他指标：建议同步测定持水性、pH、色度等，构建多维质控模型。

六、结语

凝胶强度测试仪为豆腐与豆腐脑的质地差异提供了科学、客观的量化依据。测试结果清晰表明：豆腐的凝胶强度显著高于豆腐脑，这正是二者在结构完整性与食用方式上分化的物理基础。在植物基食品工业化、标准化趋势下，将凝胶强度纳入豆制品质量控制体系，不仅有助于提升产品一致性与消费者满意度，也为传统食品的现代化升级提供了技术支撑。