固态食品的流变特性研究进展

□ 方 媛 汝阳县市场监督管理局

固态食品的流变特性涉及粘弹性力学，与食品内部结构和品质有着较大的联系。开展固态食品流变特性研究，可以反映食品的品质，对食品的加工、储运及销售具有实际意义。

1 食品流变学

食品流变学是食品物性学的一个分支，属于食品工程、化学和物理力学的交叉学科。食品流变学通过研究食品物料受外力作用产生的相应形变来反映食品的流动和变形，其理论基础是流体力学和固体粘弹性理论[1]。在食品生产中应用食品流变学分析方法，可以实现对食品原辅料、生产加工过程、产品储运全环节的品质测评，在提升检测水平的同时，更好地满足消费者对品质的要求[2]。

应用食品力学特征研究食品流变学，是通过测定并建立应力—应变—时间三者的数学模型来表述食品流变特性，从而达到评价食品品质的目的。在过去的研究中，描述固态食品品质的如脆度、硬度、酥性、咀嚼性等指标，都与其流变特性密切相关。食品流变学试验为反映固态食品的内部结构和质构特性提供了客观、定量的研究方法手段。通过测定固态食品的流变学特性，可以更好地掌握产品品质变化，对食品工业实践提供一定的理论基础和实际意义。

2 试验仪器的研究进展

2.1 传统仪器

传统的流变学测试应用了毛细管粘度计、缝隙式粘度计、同心圆筒粘度计、圆锥平板型流变仪、RCP 粘度计等仪器，但是远远不能满足目前的要求[3]。

2.2 新型试验仪器

TA—XT plus 物性仪通过对距离、时间、作用力进行相关分析，获得流变测试结果，能够得到关于压缩、拉伸、剪切等性质的实验结果。该仪器集合了多种流变测试功能，能够开展一些标准力学测试项目，如应力松弛测试、蠕变测试、质地剖面分析（TPA）测试、破碎测试与粘性测试等。

3 数学模型的研究进展

固态食品的流变特性研究主要为粘弹性的研究，目前针对粘弹性的力学测试主要分为应力松弛测试、蠕变测试。

3.1 应力松弛模型

在流变学研究中，广义麦克斯韦模型多被用于粘弹性物料的应力松弛分析。该模型由若干个麦克斯韦模型元件和一个弹簧元件构成，单个麦克斯韦模型元件包含一个弹簧、一个阻尼器。模型方程见式（1）。

式中：F（t）是载荷（N），随加载时间逐渐衰减；D0是恒定的应变量（mm）；E0是平衡弹性系数（N/mm），Ei和Ti分别是弹性系数（N/mm）和松弛时间（s）。

3.2 蠕变模型

在以往研究中，粘弹性食品的蠕变特性常用四元件伯格斯模型来描述，该模型由一个Maxwell 模型和一个Kelvin 模型串联，模型方程如式（2）所示[4]。

式中：D（t）为蠕变过程中应变量（mm）；F0为恒定应力（N）；E0和E1分别是瞬时弹性系数和衰变弹性系数；η1、η2粘性系数；t 为时间。

4 国内外研究进展

López—Perea P[5]等 人 在2012 年研究了大麦籽粒的应力松弛行为。他们选取β—葡聚糖含量不等的大麦籽粒为样品，通过流变测试来研究不同品种大麦籽粒的品质差异。得到的试验结果为，不同品种大麦籽粒中β—葡聚糖含量和蛋白质含量与其测得的各项应力松弛参数间表现出较为相似的变化趋势。

杨玲[6]等人在2015 年对贮藏期间的“华红”苹果果肉进行应力松弛和蠕变测试实验，分析得到贮藏期间果样的应力松弛特性参数间和蠕变特性参数间存在显著的正相关。由此说明，可以通过应力松弛和蠕变试验建模来反映果肉组织的硬度、粘性及弹性变化，从而较为客观的得到苹果在储存期间的质地品质。

5 结语

当前食品流变学研究成果不断出现，针对固态食品流变特性的试验研究也从未止步，但应更加注重对流变特性与食品品质的关系的探究，以达到通过流变特性评价品质的目的，从而更好的满足生产技术要求及提升产品质量。