面包硬度、弹性、咀嚼性的质构仪TPA测试指南

面包的硬度、弹性和咀嚼性，是决定消费者接受度和货架期的核心品质属性。然而，长期以来这些指标的评价高度依赖感官品评——“比上周的稍微硬一点"“感觉没那么弹了"——这类模糊描述无法为配方优化和工艺调整提供精确的数据方向。

质构仪TPA（Texture Profile Analysis）测试通过探头对样品进行两次压缩循环，模拟人口腔的两次咀嚼动作，从力-时间曲线中同时提取硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等多个参数，已成为烘焙企业从原料评估到成品放行的核心质控工具。

但TPA测试的可靠性，高度依赖于每一个操作细节的标准化。探头选错，数据失去可比性；压缩比不一致，硬度值相差甚远；切片厚度不统一，弹性参数漂移；甚至连“去不去硬壳"都会影响最终的咀嚼性读数。本文将以AACC 74-09方法为核心参照，从样品制备、探头选型、参数设置、操作执行到曲线解读，逐步拆解面包TPA测试的完整流程。

一、样品制备：在参数设置之前，先把“面包"变成“试样"

TPA测试的对象不是一整条面包，而是经过标准化处理的面包芯试样。样品制备的偏差，是后续所有参数设置都无法弥补的系统性误差来源。

冷却与稳定。 面包烘焙完成后，应在25±2℃下冷却2小时，使面包芯结构稳定后再进行测试。刚出炉的面包内部水分分布和温度梯度尚未平衡，此时测得的硬度不能代表产品的真实质地。

去除硬壳。 测试应使用面包芯部分，避免硬壳的干扰。硬壳的力学强度远高于面包芯，如果切片时保留硬壳，探头压缩时会额外承受硬壳的抵抗，导致硬度值偏高、数据离散度增大。

切片厚度。 切片厚度在文献中从10 mm到50 mm不等，但关键在于同一批次、同一对比组内必须严格统一。AACC 74-09方法中常见的厚度规格包括25 mm（压缩至40%形变即下压10 mm）和12.5 mm等。对于常规面包，推荐25 mm厚度，配合40%压缩比，使探头下压深度为10 mm。切片应使用电动切片机或锋利的面包刀，保证切面平整、厚度均匀，避免手工切割造成的厚度波动。

取样位置。 从面包中心部位切取试样，避开边缘和两端。面包芯的孔隙结构在中心区域最为均匀，边缘区域可能因烘烤程度不同而存在质地差异。

二、探头选型：为什么36 mm圆柱探头是“*选"

探头是质构仪与面包直接作用的“执行器"，其直径和形状直接影响应力分布和测得的力值。

AACC 74-09的推荐配置。 该标准采用36 mm柱型探头（如TA/36R），探头表面经过处理，没有锋利切边，以避免在压缩过程中切割样品。36 mm探头适用于常规面包和吐司面包的硬度、弹性和咀嚼性测试，是AACC 74-09方法的标准探头。

探头直径与样品尺寸的关系。 一个重要的选型原则是：探头直径不宜超过样品直径的50%，以避免边界效应。如果面包切片的直径较小（如小面包卷），36 mm探头可能接近或超过样品直径的一半，此时应选用25 mm直径的圆柱探头，确保探头落在面包芯区域内，测得的力值反映的是样品本身的力学响应，而非“边缘挤压"的混合效应。

安装检查。 探头安装后应确认紧固无松动，避免测试过程中探头偏移或晃动，影响数据准确性。

三、参数设置：压缩比、速度、触发力与间隔时间

参数设置是TPA测试的核心。以下参数组合以AACC 74-09及行业主流实践为参照，给出推荐范围与调整逻辑。

压缩比（Compression Ratio）。 AACC 74-09标准推荐40%压缩比，即对25 mm厚度的样品下压10 mm。文献中也有采用50%压缩比的方案，两者均被广泛使用，但关键在于同一批测试中必须保持一致。压缩比是影响硬度、内聚性和咀嚼性显著的参数之一，压缩比改变，这些参数将失去跨批次可比性。对于质地特别柔软或特别坚硬的面包，可在40%～50%区间内微调，但一旦确定，应写入SOP固定执行。

测试速度。 1.0 mm/s是面包TPA测试中最主流的测试速度。测前速度和测后速度可设定为2～3 mm/s和5～10 mm/s，分别用于探头接近样品和测试结束后返回的速度。测试速度过快会产生动态效应，使硬度读数偏高；过慢则可能因应力松弛使结果偏低。1.0 mm/s在“真实响应"与“测试效率"之间取得了平衡。

触发力（Trigger Force）。 触发力决定了探头从“测前速度"切换为“测试速度"的力值阈值。面包芯柔软，触发力过大会在正式压缩前对样品造成可观的预压变形。推荐范围为5～10 g，对于特别柔软的面包屑，可低至2 g。5 g是AACC相关研究中常用的设定值。

两次压缩间隔时间。 间隔时间使面包在两次压缩之间有时间发生部分弹性恢复。5 s是文献中最常见的设定。间隔过短，样品恢复不充分，弹性值偏低；间隔过长，样品可能发生应力松弛或水分迁移，弹性值偏高。5 s在“恢复"与“稳定"之间提供了合理的窗口。

推荐参数组合汇总：

四、操作执行：从放样到曲线生成的完整流程

第一步：仪器预热与校准。 开机预热15～30分钟，使力值传感器和驱动系统进入稳定状态。在无载荷状态下进行力值和位移零点校准。

第二步：安装探头并设定参数。 安装选定直径的圆柱探头，确认紧固。在软件中按上表设定测试速度、压缩比、触发力、间隔时间等参数。

第三步：放置样品。 将面包芯试样平稳放置于测试平台中心，确保探头下压区域落在样品表面之内，样品边缘不超出探头边缘的投影范围。对于两片叠加的样品（如两片12.5 mm切片），确保两片对齐、无错位。

第四步：启动测试。 探头以测前速度下行，接触样品并达到触发力后，切换至测试速度，对样品进行第一次压缩至设定形变。探头返回至触发位置，停留5 s，然后进行第二次压缩至相同形变。第二次压缩结束后，探头以测后速度返回起始位置。

第五步：重复次数。 每个面包（或每个配方）应测试至少3～5个平行试样，取平均值和标准偏差。平行样之间的离散度（RSD）应作为数据质量的控制指标，RSD过高提示样品制备或操作过程存在不一致性。

五、曲线解读：TPA参数在力-时间曲线上“长什么样"

TPA测试输出一条完整的力-时间曲线，曲线上包含两次压缩循环。以下参数从曲线上直接提取：

硬度（Hardness）。 第一次压缩循环中的峰值力，反映面包抵抗压缩变形的能力。单位通常以g或N表示。

弹性（Springiness）。 第二次压缩中恢复的高度与第一次压缩变形量的比值。弹性值越接近1，面包受压后恢复原状的能力越强。可乘以100以百分比表示。

内聚性（Cohesiveness）。 第二次压缩的用功面积（A₂）与第一次压缩用功面积（A₁）的比值。反映面包内部组织的结合强度——内聚性高的面包在咀嚼时不易“散开"。

咀嚼性（Chewiness）。 硬度 × 内聚性 × 弹性的乘积。综合反映将面包咀嚼至可吞咽状态所需的总能量，是评价面包“耐嚼性"的核心指标。

回复性（Resilience）。 第一次压缩循环中回弹阶段所做的功与压缩阶段所做功的比值，反映面包的即时回弹能力。

六、结语：让每一块面包的“软硬"都有标准可依

面包TPA测试看似是“把面包压两下"的简单操作，但硬度、弹性、咀嚼性的可比性，恰恰建立在每一个操作细节的标准化之上。36 mm探头还是25 mm探头、40%压缩比还是50%、切片25 mm还是10 mm、去不去硬壳——这些选择本身没有绝对的“对错"，但同一批次、同一对比组内的严格统一，是数据能够用于配方对比、工艺优化和批次放行的前提。

AACC 74-09为面包TPA测试提供了国际通用的方法框架，GB/T 16860-2025《感官分析方法 质地剖面检验》则为质地评价的统一术语和评价逻辑提供了国家标准层面的参照。当每一次面包TPA测试的探头规格、压缩比、速度和样品制备都在SOP中被固定下来时，质构仪输出的硬度、弹性和咀嚼性数据，才真正具备了跨批次、跨实验室的可比性与可追溯性。

关于济南西奥机电有限公司

济南西奥机电有限公司是一家专业从事各类材料测试仪器研发、制造、销售与服务的综合性企业。公司产品涵盖包装材料测试、医疗器械材料及包装、药品测试、胶粘剂、纺织品、纸张和纸板容器测试以及质构分析等领域，并提供定制特殊测试需求、自动化改造等服务。产品应用覆盖包装、食品、医疗、制药、胶粘剂、饮料、日化、纺织、塑料、电子、质检机构等行业。

在食品质构分析领域，公司推出的TEX系列质构分析仪，支持TPA全质构分析、压缩、穿刺等多种测试模式，配备36 mm及25 mm圆柱探头等附件，力值解析精度0.01 N，速度范围0.1～500 mm/min无级可调，可完整执行AACC 74-09方法规定的压缩比、测试速度与触发力参数。7英寸触摸屏实时显示力-时间曲线，自动计算硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等参数，为烘焙食品的配方研发、工艺优化与批次质控提供从标准化测试到数据输出的一体化解决方案。