在超市货架上,两款切片面包可能拥有相近的厚度、相近的色泽、相近的包装规格。消费者用手按压时,或许能隐约感觉到“这一袋稍硬一点、那一袋更软一些",但这种感受模糊、主观,且无法在批次之间传递。对于烘焙企业的研发和品控人员而言,真正需要回答的问题是:这两款面包的质地差异到底有多大,差在哪个力学维度上,以及这种差异是由配方、工艺还是储存时间造成的。
质构仪TPA(Texture Profile Analysis)测试,正是将这种“隐约的手感"转化为可量化、可比较的力学数据的工具。它通过探头对面包芯进行两次压缩循环,模拟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、回复性等多个参数。两款切片面包之间的真实质地差异,不在于“谁更软"这样一句笼统的判断,而在于这些参数各自偏移了多少、组合起来指向了哪一种工艺或原料特征。
本文以两款切片面包的TPA对比为主线,从参数含义、标准化测试条件、差异化数据的工艺归因三个层面,解析质构仪如何揭示“看起来差不多"的面包之间,在力学上究竟差在哪里。
硬度是TPA第一次压缩循环中的峰值力,单位通常为克(g)或牛顿(N)。它回答的是“牙齿咬入面包芯需要多大的力"。两款面包的硬度差异,是最直观、也是最容易被感官捕捉的维度。但硬度本身只是一个“单点"指标——它告诉你哪款更“硬",却没有告诉你这种硬度是来自致密的面包芯结构、较低的水分含量,还是储存过程中淀粉回生导致的老化。
弹性是第二次压缩中恢复的高度与第一次压缩变形量的比值。硬度相近的两款面包,可能在弹性上截然不同:一款按压后迅速回弹,另一款则“按出一个坑"后恢复缓慢。弹性的高低,与面筋网络的完整性和发酵产气的均匀性密切相关。一个弹性显著偏低的面包,即使硬度“合格",在口感上也会被感知为“发死"或“缺乏活力"。
内聚性反映的是面包芯在两次压缩之间保持结构完整性的能力。内聚性低的面包,在咀嚼时容易“散开"成碎屑,缺乏整体的“成团感";内聚性高的面包,则能够在咀嚼过程中保持较好的结构连续性。内聚性与硬度、弹性的组合,可以区分“硬而散"(如某些老化面包)与“软而韧"等不同的质地类型。
咀嚼性 = 硬度 × 内聚性 × 弹性。它不是一个直接测量的参数,而是三个基础参数的乘积,综合反映将面包芯咀嚼至可吞咽状态所需的总能量。两款面包如果硬度相近,但一款弹性更高、内聚性更好,其咀嚼性就会更高——口感上表现为“更耐嚼"“更有存在感"。咀嚼性的差异,往往比单一硬度值更能解释消费者对“这款面包吃起来更扎实"或“那款面包嚼两下就没了"的感知。
回复性是第一次压缩回弹阶段所做的功与压缩阶段所做功的比值。它与弹性从不同侧面刻画回弹品质:弹性回答“弹回了多少高度",回复性回答“弹回的过程浪不浪费能量"。回复性偏低的面包,在受压后虽然可能恢复了高度,但过程中耗散了较多的能量,口感上可能表现为“回弹无力"或“绵软但缺乏支撑"。
TPA是参数敏感度*高的方法。压缩程度对硬度、弹性、内聚性等多个质构参数有显著影响,压缩速率对弹性和内聚性的影响同样显著。如果两款面包不是在*全相同的测试条件下测定的,它们之间“差异"中就会混入条件变量的贡献,数据的可比性不复存在。
两款面包的TPA对比,起点是样品状态的一致。面包烘焙完成后应在25±2℃下冷却2小时,使内部水分分布和温度梯度达到稳定。测试应使用面包芯,去除硬壳——硬壳的力学强度远高于面包芯,保留硬壳会使硬度值偏高且离散度增大。切片厚度在同一对比组内必须严格统一,AACC 74-09方法中常见的规格包括25 mm(压缩至40%形变即下压10 mm)和12.5 mm。取样位置应选择面包中心部位,避开边缘和两端,因为面包芯的孔隙结构在中心区域最为均匀。
AACC 74-09标准推荐使用36 mm直径的圆柱形探头(如P/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。参数方面,压缩比通常设定为40%或50%,测试速度常用1.0 mm/s,触发力在5~10 g范围内,两次压缩之间的间隔时间为5 s。
两款面包的对比,必须在这套统一的探头、压缩比、速度和触发力下完成。如果一款用36 mm探头、40%压缩比,另一款用25 mm探头、50%压缩比,测得的硬度差异就不能归因于“面包本身的质地",而可能是探头尺寸和压缩程度带来的力学响应变化。TEX-FP烘焙食品质构仪在硬件上覆盖了AACC 74-09所需的36 mm P/36R柱形探头和0.1~500 mm/min的无级调速范围(可设定1.0 mm/s的标准速度),力值解析精度0.001 N,系统精度优于0.5%,为两款面包在“同一把尺子"下的对比提供了仪器基础。
在标准化条件下获得的两组TPA数据,不是“A的硬度是X、B的硬度是Y"这样一组孤立的数值,而是一组参数之间的组合关系。不同的组合模式,指向不同的工艺或原料特征。
模式一:硬度偏高、弹性偏低、咀嚼性偏高。 这种组合常见于储存时间较长的面包或水分含量偏低的配方。硬度的上升伴随着弹性的下降,是淀粉回生和面筋网络松弛的典型力学表现。咀嚼性因硬度上升而升高,但“耐嚼"并非来自结构的韧性,而是来自“更难嚼碎"的阻力。TEX-FP的力-时间曲线在这一模式下会呈现第一次压缩峰值较高、第二次压缩恢复高度明显缩短的形态。
模式二:硬度适中、弹性偏高、内聚性良好、咀嚼性适中偏高。 这种组合指向面筋网络发育良好、发酵充分的面包。硬度没有过度升高,说明淀粉回生程度较低或水分保持较好;弹性和内聚性的良好表现,说明面包芯在受压后能够恢复并保持结构连续性。这类面包在口感上通常被描述为“松软而有回弹"“嚼起来有内容但不费劲"。
模式三:硬度偏低、弹性偏低、内聚性偏低。 这种组合提示面包芯结构过于松散,可能是发酵过度、面筋网络支撑不足或内部孔隙过大所致。硬度低并不一定意味着“更软更好"——如果弹性和内聚性同步偏低,面包在口腔中缺乏结构感,容易被感知为“发空"“没嚼头"。这一模式说明,单看硬度会误判质地,必须结合弹性和内聚性联合解读。
TEX-FP的TPA全质构分析模式在一次测试中同时输出上述参数,7英寸触摸屏实时显示力-时间曲线,使操作者能够在测试过程中直接观察两款面包在曲线形态上的差异——峰值的高低、第二次压缩恢复段的长度、曲线下面积的差异——从而将“数据差异"与“曲线形态"对应起来,而不仅仅是比较两个数字。
一个合理的追问是:TPA测出的硬度差异,消费者真的能吃出来吗?
已有的相关性研究给出了支持性的回答。面包的TPA硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等指标与人工感官评分之间存在显著相关性,质构仪测试的硬度、黏着性、弹性、胶着性、咀嚼度、坚实度、回复性指标与感官评分“密切相关"。对白面包的研究进一步表明,感官质地可以通过仪器质地测量得到较好的预测。这意味着:两款面包在TPA数据上的差异,不是仪器“制造"出来的数字游戏,而是消费者在咀嚼过程中能够感知到的真实质地差异的力学表达。
当然,相关性并非*美。感官咀嚼性与TPA咀嚼性在含义上并不*全等同,TPA的“咀嚼性"是一个由硬度、弹性、内聚性计算得到的力学量,而感官的“咀嚼感"还涉及口腔加工的时间维度和唾液的作用。因此,TPA数据的价值在于提供可重复、可比较的客观分界,而非*全替代感官评价。它回答的是“两款面包在力学上差在哪里、差了多少",感官评价则回答“这种差异是否被消费者接受"。
两款切片面包可能共享同一个货架、同一种包装规格、同一句“松软可口"的宣称。但它们的TPA曲线不会说谎:硬度峰值的高低、第二次压缩恢复段的长度、内聚性所对应的面积比,共同构成了一组无法被包装文案覆盖的力学事实。
质构仪的价值,不在于它“能测面包",而在于它将“哪款更软"这个模糊的比较,拆解为硬度差了多少、弹性差在哪里、咀嚼性的差异是由硬度主导还是由弹性主导。当TEX-FP以36 mm标准探头、1.0 mm/s测试速度、40%~50%压缩比的AACC 74-09框架,将两款面包置于同一套力学条件下测试时,它们之间的差异才不再是“手感"层面的模糊印象,而成为可量化、可比较、可追溯至配方与工艺的质构证据。
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。
在烘焙食品质构分析领域,公司推出的TEX-FP烘焙食品质构仪,支持TPA全质构分析、压缩、穿刺等测试模式,配备P/36R柱形探头(直径36 mm) ,力值解析精度0.001 N,系统精度优于0.5% ,测量速度0.1~500 mm/min范围内可调(速度精度±0.1%),可执行AACC 74-09方法所要求的测试速度与压缩条件。仪器7英寸触摸屏实时显示力-位移/力-时间曲线,自动计算硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等参数,数据自动存储并支持追溯,为切片面包及各类烘焙食品的质地对比分析、配方优化、工艺诊断与货架期品质监控提供从标准化测试到数据输出的完整解决方案。