食品質構是影響消費者口感體驗和品質評價的重要物理特性之一。食品入口前、入口后以及咀嚼過程中產生的硬、軟、脆、黏、彈等感覺，都與食品的質構特性密切相關。

　　傳統食品質構評價主要依靠感官評價，由專業人員通過視覺、觸覺和口感對產品進行判斷。這種方法能夠反映消費者的實際感受，但容易受到個體差異、評價環境和人員經驗等因素影響。

　　TPA測試則通過質構儀對食品進行兩次連續壓縮，將部分與食品質構相關的感官特征轉化為可量化的儀器測試數據。通過分析測試曲線，可以獲得硬度、粘附性、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性和回復性等多個質構參數，在質構分析研究方面應用廣泛。

　　本文以濟南賽成電子科技有限公司TA-3000質構儀為例，介紹TPA測試的基本原理、主要參數、測試流程以及數據分析方法，為食品及相關行業的質構測試提供參考。

一、TPA測試方法介紹

1、TPA定義

TPA（texture profile analysis）：質地剖面分析，又被稱為兩次咀嚼測試。主要是通過質構儀探頭模擬人口腔的咀嚼運動，對樣品進行兩次壓縮，測試與微機連接，通過界面輸出質地測試曲線，通過軟件可以分析出以下質構特性參數：硬度(Hardness)、粘著性（Adhesiveness）、彈性（Springiness）、粘聚性（Cohesiveness）、膠著性（Gumminess）、咀嚼性（Chewiness）、回復性（Resilience）

2、測試原理

　　TPA測試原理：測量頭從起始位置開始，先以一定速率壓向測試樣品，接觸到樣品的表面后再以測試速率對樣品進行壓縮一定的距離，然后返回到壓縮的觸發點，停留一段時間后繼續向下壓縮同樣的距離，然后以測后速率返回到測量頭測前的位置。

　　第一次壓縮：質構儀的探頭垂直壓下，施加一定壓力進入食品，模擬牙齒咬合，破壞樣品結構，記錄力-時間曲線的第一峰值，這一過程可以測量食品的硬度、脆性和初始彈性等參數。

　　第二次壓縮：在首次壓縮后，探頭會再次反彈，并進行第二次壓縮，模擬舌頭將食物推向上顎進行的再次咀嚼，記錄第二峰值，這個過程幫助測量食品的回彈性、粘性以及二次彈性等信息。

　　通過對比兩次壓縮過程中的力值變化、面積積分及恢復情況，可計算出包括硬度、彈性、內聚性、咀嚼性等在內的多項質構參數。

3、TPA測試視頻示例

4、TPA完整測試流程

　　進行TPA測試時，樣品狀態、探頭類型和測試參數都會對結果產生影響。因此，在實際測試中應根據樣品特性建立并固定測試方法。

Step 1：準備測試樣品

　　根據產品特性準備具有代表性的測試樣品。

　　對于同一組實驗，應盡可能保持樣品尺寸、形狀、溫度、含水量及其他關鍵條件一致，以降低樣品差異對測試結果的影響。

Step 2：選擇測試探頭

　　根據食品類型和測試目的選擇合適的測試探頭。

　　不同直徑、形狀和材質的探頭會產生不同的接觸面積和受力狀態，因此應根據實際測試需求選擇。

Step 3：安裝探頭并調整位置

　　將測試探頭安裝到TA-3000力值傳感器上，并調整探頭與樣品之間的位置。

　　確保探頭能夠按照設定方向穩定運動，避免偏心接觸影響測試結果。

Step 4：設置TPA測試參數

　　根據測試方法設置：

• 測試速度
• 壓縮程度
• 觸發力
• 兩次壓縮間隔時間
• 返回速度
• 測試循環次數
• 數據采集參數

　　不同食品的硬度、彈性及結構差異較大，因此不建議所有樣品采用完全相同的測試參數。

Step 5：開始TPA測試

　　啟動測試程序后，儀器自動完成第一次壓縮、返回、間隔以及第二次壓縮。

　　整個過程中，傳感器持續采集力值和位移數據。

Step 6：獲得TPA測試曲線

　　測試完成后，軟件生成相應的力-時間或力-位移曲線。

　　通過曲線可以直觀觀察樣品兩次壓縮過程中的受力變化。

Step 7：計算質構參數

　　根據測試曲線和預設計算方法，軟件可以自動計算硬度、粘附性、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性及回復性等參數。

Step 8：進行重復測試和數據分析

　　為了評價測試結果的穩定性，通常需要對多個平行樣品進行測試，并根據實驗要求計算平均值、標準偏差、RSD等統計指標。

5、TPA測試曲線分析及參數計算

• 脆性：壓縮過程中并不一定都產生破裂，在第一次壓縮過程中若是產生破裂現象，曲線中出現一個明顯的峰，此峰值就定義為脆性。在TPA質構圖譜中的第一次壓縮曲線中若是出現兩個峰，則第一個峰定義為脆性，第二個定義為硬度；若是只有一個峰值，則定義為硬度，無脆性值。脆性(Fracturability)=H1
• 硬度：是第一次壓縮時的最大峰值，多數食品的硬度值出現在最大變形處，有些食品壓縮到最大變形處并不出現應力峰。硬度(Hardness)=H2
• 粘附性：第一次壓縮曲線達到零點到第二次壓縮曲線開始之間的曲線的負面積(圖中的面積A3)，反映的是探頭由于測試樣品的粘著作用所消耗的功。粘附性(Adhesion)=A3
• 凝聚性：表示測試樣品經過第一次壓縮變形后所表現出來的第二次壓縮的相對抵抗能力，在曲線上表現為兩次壓縮所做正功之比。凝聚性(Cohesiveness) = (A4 + A5) / (A1 + A2)
• 彈性：樣品經過第一次壓縮以后能夠再恢復的程度。兩次壓縮測試之間的停隔時間對彈性的測定很重要，停隔時間越長，恢復的高度越大。彈性是用第二次壓縮中所檢測到的樣品恢復高度（T4）和第一次的壓縮變形量（T1）之比值來表示。彈性(Springiness) = T4 / T1
• 膠粘性：只用于描述半固態測試樣品的黏性特性，數值上用硬度和凝聚性的乘積表示。膠粘性(Gumminess)=H2* (A4+A5)/(A1+A2)
• 咀嚼性：只用于描述固態測試樣品，數值上用膠粘性和彈性的乘積表示。測試樣品不可能既是固態又是半固態，所以不能同時用咀嚼性和膠粘性來描述某一測試樣品的質構特性。咀嚼性(Chewiness)=H2* (A4+A5)/(A1+A2)* T4/T1
• 回復性：表示樣品在第一次壓縮過程中回彈的能力，是第一次壓縮循環過程中返回時樣品所釋放的彈性能與壓縮時探頭的耗能之比，在曲線上用A2和A1的比值來表示。回復性(Resilience)=A2/A1
• 粘連性：樣品在同壓力探頭分離前減壓過程中的延展距離。粘連性(Adhesive)=T3

二、TPA測試儀器介紹

　　本文示例試驗中所用儀器為濟南賽成電子科技有限公司自主研發的TA-3000質構儀，TA-3000是一款專業用于肉類、果蔬、醫藥、食品、化工、生物材料等領域的物性測試儀。

　　該儀器主要技術特點如下：

• 10寸平板電腦操作，windows界面，人機接口時尚、便捷；
• 主機自帶30多種測試模式，滿足多種行業應用；
• 高精度進口力值傳感器，測力系統精度高，重復性好；
• 精密滾珠絲杠多軸定位技術，可實現無級調速功能，運動驅動系統平穩且運行精度高；
• 傳感器超量程保護；運動機構限位保護、過載保護、自動回位以及掉電記憶等智能配置，保證用戶與儀器本身的安全；
• 試驗數據實時顯示，試驗曲線實時展示，可導出單一測試曲線，也可多條曲線疊加進行數據對比分析；
• 符合GMP用戶多級權限，審計追蹤、電子簽名；
• 具備 ISP 在線控制、升級功能；

三、TPA測試應用價值

　　從食品研發到生產質量控制，TPA測試可以幫助企業建立更加客觀的質構評價體系。

• 在配方研發階段，可以比較不同原料和配方對硬度、彈性、凝聚性等指標的影響；
• 在工藝優化階段，可以通過質構參數變化分析加工溫度、時間及工藝條件對產品質構的影響；
• 在質量控制階段，可以通過建立企業內部質構指標，對不同批次產品進行一致性評價；
• 在感官評價對比研究中，還可以將儀器測試結果與感官評價進行相關性分析，為產品優化提供數據支持；

　　通過標準化的TPA測試方法，食品企業可以將傳統的“軟、硬、脆、黏、彈”等感官描述轉化為更加具體的儀器測試數據，從而為產品研發和質量控制提供更加客觀的參考。