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质构仪拉伸实验方法

      拉伸实验可测量产品的弹性和极限强度。这是一种不太常见但很有价值的检测食品本身的过程，但与生产过程的模拟和最终产品的质地特点有很大的关联。

  拉伸试验用于测量样品的断裂或伸长性质。待测样品的两端被牢固地固定并拉伸直至它们在最弱点处断裂。对于食品中的不规则几何形状很难抓住样品，FTC定制的张力夹具可*泛的适应不同的样品形状，以模仿消费者的对样品拉伸的手感。

1、拉伸实验过程描述

将样品固定在拉伸设备上（拉伸探头一般分为上下两部分），用探头对样品进行向上拉伸，直到拉伸到指定距离后返回到起始位置。

2、拉伸实验典型图谱

在食品中拉伸实验课用于对面条的弹性模数、抗张强度以及伸展性测试；面团的拉伸阻力和拉伸距离的测定。条状口香糖的伸展性、拉伸强度的测试。除了在食品中应用拉伸还可以用于对一些材料样品的测试，如薄膜、牛奶纸盒的拉伸测试等。

      质构仪探头作为质构仪测试样品的必备配件，没有质构仪探头，质构仪就无法检测出样品的硬度、弹性、粘性、回复性、咀嚼性、拉伸强度、断裂强度和凝胶强度等物性指标。然后质构仪探头有柱形探头、针型探头、球形探头、锥形探头、剪切装置、轻型切刀、拉伸探头等400多套，那么在测试样品的过程中，如何选择质构仪探头呢？

（1）根据不同的应用领域和不同的样品来选择质构仪探头

    应用质构仪的领域不同，样品不同，需要的探头可能是不一样的。比如测试果蔬样品，可以选择针型探头来测试果蔬表皮的脆度和表皮强度，而在其他食品领域，针型探头相对来说用的就比较少。

（2）根据测试样品的物性指标来选择质构仪探头

    如果需要通过全质构分析（TPA）测试样品的弹性、回复性、咀嚼性等指标，那么原则上探头的面积要大于样品的面积，如果探头面积小于样品面积时，在有些时候探头对样品不仅会发生压缩作用，还有可能发生剪切作用，破坏样品，从而获得的弹性、回复性和咀嚼性等指标不真实。

（3）根据国际、国家和行业标准来选择质构仪探头

    在一些国际、国家和行业标准中，会指定使用特定的探头来测定样品的某个指标。在这种情况下，我们就可以选择标准指定的探头来测试样品，从而获得样品的特定指标。比如2018年出的冷冻鱼糜凝胶强度测定国家标准GBT36187-2018规定质构仪测定冷冻鱼糜的凝胶强度，需要用5mm的球形探头。与质构仪相关的食品标准所需探头如下

      影响质构测量准确性的因素很多, 不同的影响因素对仪器测量和感官测试之间的相关性影响程度也不一样。

(1) 有些样品内各点的质构很均匀, 也有一些样品各点的质构却不一样。尽管是在没有偏差的情况下选择了尽可能均一的样品, 但是对很多样品来说与生俱来的内在变化问题依然存在, 需要重复一定数量的实验。重复数量的多少取决于样品的差异程度, 因此物性测定的过程中为了提高可重复性, 对样品需要大量取样、取点, 取其平均值来减小标准误差。

(2) 样品的形状和大小是得到可重复性结果的关键。样品具有很好的均一性, 保证每次样品处理方法的一致性, 减少因样本形状和大小等因素对结果的影响。

(3) 样品在准备好之后要立刻进行测试, 否则也会因为失水等外界环境变动影响试验结果。

近年来，随着我国制药行业的快速发展，以及监管政策趋严下，药品质量安全要求越来越高，质构仪在制药行业的应用也越来越广泛，可用于药品原料质量控制、配方研究、生产工艺研究和产品研发等方面，为逐步实现制药过程控制提供研究依据。

质构仪用于药品锭剂的强度测试

锭剂的强度取决于其辅料的种类和配比、以及压片的工艺。足够的强度可以保证片剂在加工(例如包衣、包装)和运输过程中保持完整，不被破坏。但过大的强度，也可能造成片剂在服用后，不能崩解，药物不能释放。针对控释片剂而言，控释效果与片剂的强度也有着非常密切的关系。6mm柱形探头对锭剂的挤压，可以测定锭剂破裂所需的峰值力。仪器可以全程记录。

美国FTC公司是较早从事研究和开发物性分析仪的公司。公司成立于1966年，创始人为AhmedKramer教授，B.A. Twigg教授和General Kinetics教授。 产品从早期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校准标准，而且拥有多项以其公司员工姓名命名的检测探头。这些仪器技术先进、性能稳定，很多探头和检测方法成为测试标准，得到很多食品加工企业及研究机构的认可和高度评价。FTC公司通过了ISO 9001:2000质量体系认证，所有产品符合ASTM、BS、 ISO、DIN等国际标准。

    饲料中淀粉以不同的形式存在，饲料加工过程中，一定的水热处理破坏部分淀粉原有的结晶结构形成 α-淀粉，即糊化淀粉。这种淀粉在较高糊化度的状态下能被动物体内的酶充分水解，并改善饲料的风味，提高畜禽的生长性能。淀粉糊化度的高低受加工工艺和工艺参数的直接影响，也是评价饲料的重要指标。熟化加工经过高温、高湿能使抗营养因子失活，淀粉糊化，比普通饲料的色、香、味更佳，饲料利用率更高，同时也能降低饲料的颗粒硬度。饲料的颗粒硬度不仅制约生产成本，也对动物的生产性能有一定的影响。颗粒硬度过高的饲料不利于动物采食，而淀粉糊化度较高的饲料可以提高动物的采食量和各种营养物质的消化率。

    质构仪作为一种客观、数据量化的物性分析仪器，广泛应用于农业、食品、材料、医药和化工等领域样品的质构分析与物性测试，可以用于测定样品的硬度、弹性、回复性、咀嚼性、粘性、凝胶强度、拉伸强度和断裂强度等指标。

1、仪器测定

仪器：Universal TA研究型质构仪（或Rapid TA+专业型质构仪或Rapid TA实用型国产质构仪）

探头：P/36R柱形探头

选取规格相似的熟化软颗粒饲料放于柱形探头的正下方，测试条件设置如下

测试模式：压缩

测试前速度：1mm/s

测试速度：0.2mm/s

测试后速度：1mm/s

触发力：10g

目标模式：形变50%

测试结果：可以测定熟化软颗粒饲料的硬度。

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。