食品感官质构评定的研究进展

许凯希，郭元帅，刘书来

（浙江工业大学海洋学院，浙江杭州 310014）

食品感官质构评定的研究进展

许凯希，郭元帅，刘书来

（浙江工业大学海洋学院，浙江杭州 310014）

食品在口腔中所呈现的感官质构特性对消费者选择食物具有重要的指导作用，对食品进行感官质构评价很有必要。从感官质构评价方法、口腔动力学特性、影响食物口感因素（食物种类及状态、食物力学特性、生理学及心理学因素）、口中过程及营养与健康的关系等方面进行介绍，旨在通过对口腔结构与食品间的相互作用以及食品特性的阐述，明晰食品质构与感官认识间的联系，以期为开发营养健康、口感较佳的新型食品提供参考。

口腔活动；咀嚼；感官质构；物理性质

食品通过牙齿的咬合分解成小块，并经唾液的润滑，与口腔表面进行接触，通过中枢神经的信息处理，人们会对该食品滋味、质构等方面做出评定。感官质构的认知决定食品的摄取与否，因此，良好的感官质构对于评价食品品质具有重要作用。

食品感官质构的研究始于一个多世纪以前，营养学家Flecher率先提出了健康摄食的概念，对摄食状态以及咀嚼频率提出了建议。20世纪，对质构的认知多数仅建立在食品原材料的分析上，例如对于马铃薯脆片脆性的研究，未将质构与感官特性联系起来［1］。直到20世纪末期，Hutchings等［2］提出食品不应只作为一种原材料来研究其质构，而应置于口腔环境中进行研究。在1999年的食品专题讨论会议上，食品质构被定义为感官认知和仪器评价两部分，这标志着食品口中过程成为一个独立的科学体系［3］。在后来的研究中，多位学者提出了理解食品质构特性需结合感官科学、口腔生理学、物理学（包括流变学、断裂学、微观结构）、化学（唾液成分与食物微粒作用）等学科知识［4］。本文将从不同学科角度，对食品在口腔中感官质构性质、口中过程的影响因素及其与营养健康的关系进行阐述。

1 感官质构评价方法

食品感官质构是食品的一种物理特性，由人体通过触摸、观察或咀嚼而感知。根据国际标准化组织定义，食品感官质构为食品所有流变学和结构（几何和表面）的属性，它们由力、触觉，有时是视觉和听觉的接收器所感知［5］。

Szczesinak［6］将食品能被感知的质构分为3类：机械特性、几何特性和其他特性，具体如表1所示。

表1 感官质构的分类

根据食品感官质构的分类，在开发新产品时，对于食品感官质构的评定可分为感官评定法与仪器法。

1.1 感官评定法

感官评定法可分为时间强度（TI）法和感官短时主导法（TDS）。在TI法中，可以获取峰值强度、总持久度、强度与时间曲线的范围、升高和降低的范围及斜率、峰值时间等与感官质构有关的信息［7］。Lorido等［8］将TI法应用于肉类产品的感官评价，获得了肉制品食物感官质构等方面的信息，为肉制品的加工提供了新的见解。在TDS法中，小组成员从预先给定的感官特性中挑选主导感官。与TI法相比，TDS法可以在一次评定中同时获取多种感官特性信息［9］。常玉梅等［10］采用TDS法，分析豆腐干的感官质构，同时得到表面油感、凝聚性、硬度、成团性、咀嚼次数5个主要的感官属性。

1.2 仪器法

仪器法分为经验法、模拟法和基础法［11］。经验法测定食品的物理特性，仪器中力的作用方式有针入、剪切、压缩、切割或多种方式联合作用，测定结果与感官评定有较好的相关性，但缺乏明确的物理意义，仅限于某些食品的评定。模拟法事实上还是经验主导的，主要是模拟口腔的咀嚼运动。基础法测定一个或多个与食品有明确意义的物理性质，在测定中一般假设食品只发生小形变，而且食品材料是连续、均相的，试样的形状、尺寸一致，但实际很难同时满足上述条件，所以与感官评定相关性较差。

孙海涛等［12］对即食玉米的感官质构进行了感官评定以及仪器法评定，对即食玉米进行TPA（texture profile analysis）评价、剪切测试、穿刺测试，通过感官评定以及仪器法测定，利用统计学方法寻找相关性，使仪器法测定能够较好的代替感官评价。

2 口腔动力学特性

2.1 食品与口腔作用

在摄食过程中，口腔是具有多种功能的生理器官，可对食品实现咀嚼、分解、混合、运送等功能。对于不同质构的食品，口腔所起到的功能是不同的，口腔仅对液态食品进行运输和吞咽的作用；半固体／软固体食品首先由舌头分解，食品置于舌头和硬腭间被压紧形成小块，食品被分解成合适的小块，继而进行吞咽；固体食品通过牙齿咬合分解，再需舌头的参与进行与半固体食品类似的行为后进行吞咽。图1是摄食过程VFG图［13］，展示了摄食过程中口腔的连续行为，图1中A为口腔打开为食物提供空间；B为食物进入到口腔，舌头立即压紧食物，然后放松；C为下巴闭合并咬下部分食物，同时舌头前端将食物捞起；D为下巴完全闭合，食物被舌头压紧至硬腭，发生形变，继而垂直置于咬合表面；E为下巴打开，食物与舌头发生第二次作用，随后被平行置于咬合平面。

图1 口腔结构及摄食过程

2.2 口腔生理机制

食品与口腔的相互作用过程中，需要唾液腺、口腔表面、下巴等多个部位协同参与，但不同部位的功能是不同的。

2.2.1 唾液

在食品色香味的刺激下，唾液腺会分泌唾液。唾液是多组分的电解质液，其中含有黏性成分、酶以及抗菌物质等［14］。唾液与食品的相互作用在整个口中过程中是非常重要的，主要有4个作用：食品风味物质释放和扩散的媒介；食品的润滑剂，促进食品在口腔的移动；食品结构和质构的转变；可湿润食品，促进食品微粒形成小块。

2.2.2 口腔表面

口腔表面由嘴唇、脸颊、上颚、牙齿、舌头等组成，它们有不同的味觉和触觉作用［15］。嘴唇非常敏感，用于感知食品表面粗糙程度及温度。脸颊部位的咀嚼肌是咀嚼过程中力量的主要来源。上颚作为口腔中的坚硬构造，可以与舌头共同作用对食品进行压缩。牙齿是分解食品的工具，牙齿的个数、咀嚼面形状以及咀嚼面积是影响食品分解程度的重要因素。舌头与食品间的相互作用对于感官认识有重要作用，可对食品进行搅拌和分解［16］；舌头上的小突起可以感知物理质构变化，例如大小、形状、粗糙程度、坚硬程度之间的微小差异，起到明确食品是否可以进入吞咽阶段的作用。

2.2.3 下巴

在食品与口腔作用过程中，下巴中丰富的肌肉群活动会产生腭的移动并使食物分解成小块。在摄取脆性食物时，与开口运动有关的下巴肌肉主要是翼外肌；与闭口运动有关的下巴肌肉主要是颞肌、咬肌、翼内肌［17］。下巴肌肉活动绝大部分在咀嚼早期出现，其目的是克服来自于食品的阻力，仅小部分的肌肉活动会产生下巴的移动。因此，对于不同质构的食品，下巴肌肉群所需克服的阻力是不同的，下巴的运动属性也不同。图2是摄入巴西松子下颌运动扫描以及咀嚼肌电图，在一个咀嚼周期内，下巴上升／下降的持续时间仅为1 s，下巴上升／下降的高度为20 mm［15］。

3 影响食品口感的因素

3.1 食品种类及状态

图2 下巴移动轨迹及面部闭合肌肌电图

对不同的食品而言，感官质构所起的作用或所占的地位也是不同的［18］。对肉类、马铃薯脆片以及水产品中的海蜇皮而言，它们的感官质构性质是决定品质的重要因素；对大部分的水果、蔬菜、面包、糖果等而言，食品感官质构性质固然重要，但不是决定性的；而对于大部分的饮料和稀薄的汤等，感官质构性质的作用是极其微小的。

3.2 食品力学特性

食品的感官质构由食品材料特性以及食品与口腔相互作用两方面决定。1963年，Brandt首先提出了质构多面剖（TPA）这一概念。TPA是将感官质构与食物的力学特性和几何特性结合起来，用仪器测定客观评价食物感官质构［19］。20世纪以后，Lucas等［20］提出将食品的物理特性分为内在特性和表面特性。内在特性包括力、形变、模量和弹性，表面特性包括食品尺寸和形状、脆性、坚硬程度、粗糙程度等。内在特性是通过咀嚼肌在咀嚼过程中的形变感觉到的，而表面特性与内在特性有关。因此，可以通过测定食品流变学等信息来理解食物感官质构的变化。

3.2.1 流变学

食品流变学是一门独立的学科，可以提供食品的物理参数，因而能够较为准确地解释食品感官质构的机械特性［21］。应力、应变、时间是其中的3个基本要素。固体和半固体食品的流变性能可通过应力与应变间的关系说明，应力（σ）代表每单位面积上所受到的力，应变（ε）代表每单位长度上的形变［22］。食品两种极端的流变学表现为弹性和黏性。理想的弹性材料（如固体）适用于胡克定律，即应力与应变呈线性关系，黏性材料（如液体）适用于牛顿定律，即应力与应变改变速率呈线性关系。

图3为4种典型的流变学试验结果［1］。在开始时，这些食品材料应力与应变之间呈线性关系，此时斜率代表食品材料的弹性性质。曲线a是脆性食物（如薯片、饼干等）应力与应变间的关系，食品材料在屈服点时发生断裂，结构破坏；曲线b是塑性材料应力与应变间的关系，在屈服点后存在范性流变；曲线c没有明确的屈服点，食品材料会出现较小的形变；曲线d是典型的J型曲线，它是一些应变强化食品材料的应力—应变关系曲线，如加工肉制品、奶酪等。

图3 几种典型食物材料应力⁃应变曲线

3.2.2 小形变

食品的小形变即测试食品的线性黏弹性区域（LVR），通过小应变流变学测试小振幅震荡剪切（SAOS）、瞬态试验（蠕变柔量、应力弛豫）。在该区域，应力与应变呈线性关系，且为正比例关系（图3）。在小振幅震荡剪切（SAOS）试验中，在食品材料上作用正切应力或正切应变，以测试食品的动力学剪切应答。可以通过这些测试获得储能模量（G′）、损耗模量（G″）、相位角损耗角δ等参数。G′是指在测试过程中储存在食品材料中的能量，G″是指测试过程中食品材料损耗的能量，而损耗角正切值（tanδ＝G″／G′）是食品在测试条件下的黏弹性。小形变区域测试仅可测定食品的黏弹性，不能获取食品在口腔中断裂以后的质构认知。

3.2.3 大形变及断裂力学

对于食品感官质构进行流变学研究，仅在食品材料发生小形变和结构未被破坏的情况下才可实现，而食品在口腔中往往会发生较大的形变以及结构破坏，因此要对大形变（非线性区域）以及屈服点以后的断裂进行研究。

大形变试验（如剪切、应压试验、扭转）和大振幅震荡试验是研究食品大形变的常见方法，以研究食品应力—应变关系为主。图3中不同食品材料的曲线形状是不同的，c曲线表示应变弱化，曲线d表示应变强化。

当食品应变达到较大的程度时，食品就会发生断裂。因而，屈服点以后应力—应变曲线可以提供与感官认知相关的食品分解特性信息［23］。曲线的斜率表示食品断裂传播的速度，如果斜率较大，食品材料的断裂即将发生。但由于食品材料是非均相的，因此食品中存在一些缺陷，食品发生形变时，这些缺陷上的应力是最大的。缺陷可以使食品产生裂缝，当这些裂缝上的应力大于食品的内聚力和黏附应力，且裂缝生长时释放的储存能量高于新的裂纹生长所需要的力时，食品的断裂就会发生。在食品断裂的研究中，必须将这些缺陷的尺寸、灵敏度以及异质性考虑在内。

3.2.4 摩擦学

食品与口腔之间的摩擦是产生质构认知的重要因素。随着食品在口中停留时间的推移，食品质构认知由流变学向摩擦学转变。食品在口腔中与口腔表面的摩擦阻力会对质构认知有直接的影响，例如平滑度等都是通过摩擦后感知的。

研究摩擦学的关键是建立斯特里贝克曲线，食品与口腔的摩擦系数可表示为ηU／W，η代表摩擦黏性，U代表夹带速度，W代表薄膜厚度，这3个值的确定仍有待研究。首先，对于不同的个体而言，摩擦黏性是不同的，受到唾液和摄食过程的影响，因此选择不同的个体样本都会带来不同的结果。有研究者尝试以猪的舌头组织进行体外试验，但要考虑到组织活性对结果会产生较大的影响。因此，通过内窥镜法直接观察口腔内的摩擦特性是目前较为切实可行的方法。

3.3 生理学及心理学因素

3.3.1 生理学因素

食品材料特性不同导致食品与口腔作用过程的差异，此外，个体间的差异也会影响食品与口腔的作用过程。在咀嚼过程中，性别不同会导致咀嚼行为的差异，男性的口腔上下移动水平要比女性高［15］。年龄也是重要的影响因素，随着年龄的增加，由于肌肉数量以及肌肉力量强度的降低，食品在口腔中的过程会不断发生调整。老年人的咀嚼效率降低，因而增加咀嚼次数，所以老年人的咀嚼周期相对于年轻人来说更加长。除了性别与年龄的差异外，牙齿健康状况对于食品在口中的过程也有较大的影响，包括牙齿数量、牙齿咬合面接触状况等。有缺牙、牙周病或咬合不正的人群，食品口中过程效率较低；佩戴假牙的人群在摄取食品时会减少咀嚼次数。咀嚼次数减少会导致咀嚼周期增加或是未咀嚼完全的食品小块进入吞咽过程，这对于质构的认知都会产生不利影响。

3.3.2 心理物理学因素

食品感官质构的认知经历刺激接受、信息处理、认知3个阶段。认知（心理量）和物理量（刺激）存在一定联系［24］，但是在信息处理过程中，由于喜好、文化等各方面不同的差异，导致个体对于食物感官质构的认知也有较大差异。这种差异在不同地域、不同年龄层次之间均存在。

4 口中过程与健康和营养的关系

食品质构和口中过程与健康和营养的关系越来越密切。随着肥胖症人数增加以及随之而来的健康问题，控制食品摄入已经成为了一个重要的研究领域。

食品质构会影响摄食后满足感和饱足感的评估［25］，食物与口腔相互作用时间越长，饱足感持续的时间越长。Juvonen等［26］研究发现不同的食品质构、物理化学特性会影响摄食以后新陈代谢速率以及胃肠束间的激素信号传递。在研究中，给8名男性食用相同体积和相同质量的食物，包括乳清蛋白（低黏度液体）、酪蛋白（高黏度液体）、转谷氨酰胺酶交联酪蛋白（刚性凝胶）。参与试验人员在食用转谷氨酰胺酶交联酪蛋白后可获得较大的满足感，检测发现血糖含量低，且胰岛素含量低，这是由于以蛋白质为基质的食品具有较高的黏性，质构较为坚固，在胃中食物消化速度较慢。此外，研究表明不同食品质构会调节摄食后胆囊收缩素释放，可以减缓胃中食物消化速率［27］。

已有研究明确了摄食速率与肥胖症之间的关系［28］。与普通人群相比，肥胖人群在进食时咀嚼次数和咀嚼时间相对较少，而食品口中过程持续时间较长可以减少食物消耗并增加饱腹感，所以摄取食物速度较快会增加肥胖症的患病机率。通过改变食物质构，进食的速率也会发生变化。与液态食品相比，固体和半固体食品能产生较强的饱腹感［29］，这表明食品在口腔中的停留时间长短对饱腹感的形成有非常重要的作用。由于进食的速度较快，食品在口腔中作用的时间较短，口腔中所产生的信号不能及时传递给大脑，并且不能及时产生饱足感，因而会导致食品摄入的增加。

食品质构及食品与口腔作用过程对食品营养利用的作用也是应该考虑的问题，这需要考虑营养物质的生物有效性和生物利用度［30］，生物有效性是指将营养物质和生物活性物质从食品释放到胃肠道的能力，生物利用率是指这些物质释放后被身体吸收和利用的程度。在食品从口中到最终被人体排出的过程中，经历了各种物理、酶、生物化学作用［31－44］。以蛋白质为基质的食品质构较为坚硬，在胃中消化速度慢，营养物质释放速度也相对较慢，对于消化能力较弱的人群而言，营养物质的利用率会降低。因而从营养学角度来说，开发具有良好质构的食品对于消化吸收是非常重要的。

5 小结

感官质构是评价食品品质的重要因素，它与健康和营养也有较大的关系。使用仪器法分析食品质构的客观评定仍然与食品质构的感官评价有较大的差距，为了更好地了解食品的感官质构，在以后的研究中要充分考虑感官认知的生理学以及心理物理学因素，通过统计学方法寻求仪器法分析与感官评定间的相关性，更好地为开发营养、健康、口感较佳的新产品提供依据。

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（责任编辑：侯春晓）

TS 201

A

0528⁃9017（2015）11⁃1766⁃06

文献著录格式：许凯希，郭元帅，刘书来.食品感官质构评定的研究进展［J］.浙江农业科学，2015，56（11）：1766－1771.

DOI 10.16178／j.issn.0528⁃9017.20151120

2015⁃09⁃09

许凯希（1992－），女，浙江温岭人，硕士研究生，研究方向为水产品。E⁃mail：564968600＠qq.com。