引言

我國是農業(yè)大國，農產品的品質評價直接關系到育種篩選、采收決策、儲運管理和加工利用的全鏈條。長期以來，農產品品質評價主要依賴感官品嘗——咬一口判斷酥脆、捏一下判斷硬度、看一看判斷成熟度。然而，感官評價主觀性強、重復性差、難以標準化，無法為育種和加工提供精準的量化依據(jù)。

質構分析儀（Texture Analyzer） 通過模擬口腔咀嚼、牙齒切割、手指按壓等力學動作，將農產品的硬度、彈性、脆性、咀嚼性等感官品質轉化為力-位移曲線上的精確數(shù)據(jù)。其測定結果具有較高的靈敏性與客觀性，可對結果進行準確的數(shù)量化處理，從而避免人為因素對品質評價結果的主觀影響。近年來，質構儀在果蔬、谷物、肉類、茶葉等農產品檢測中的應用日益廣泛，正在成為農產品品質評價的核心工具。

本文系統(tǒng)梳理質構儀在農產品檢測中的核心原理、分品類檢測方案、標準化路徑與儀器配置，為農產品育種、采收、儲運和加工提供完整的技術參考。

一、質構儀檢測的核心原理

1.1 TPA全質構分析——模擬口腔咀嚼的綜合評價

TPA（Texture Profile Analysis，質地多面剖析法） 通過模擬口腔咀嚼，對樣品進行兩次壓縮，從力-時間曲線中提取硬度、彈性、內聚性、咀嚼性、回復性、黏附性等多項質構參數(shù)。TPA是質構儀最核心的測試模式，適用于大多數(shù)固態(tài)和半固態(tài)農產品樣品。

以冬棗為例，研究者使用TMS-Touch儀器對來自三個主產區(qū)的1150個冬棗進行TPA分析，獲得斷裂性、硬度、黏附力、黏附性、內聚性、彈性、膠著性和咀嚼性八項指標，并建立了冬棗質地綜合評價模型。結果表明，綜合評分較高的冬棗通常表現(xiàn)出更高的彈性和咀嚼性，但黏附力和黏附性較低。82%的質地指標間相關系數(shù)達到極顯著水平（P<0.01），其中咀嚼性與彈性的相關系數(shù)高達0.8692。

1.2 穿刺測試——評價表皮硬度與內部結構

穿刺測試使用球形或圓柱形探頭刺入樣品表面，記錄穿刺過程中的力值變化，主要用于評價農產品的表皮硬度、內部緊實度和脆性。

研究表明，穿刺法檢測荔枝果皮質地的最佳參數(shù)設置為穿刺深度4mm、測試速度0.5mm/s、觸發(fā)力0.38N。利用主成分分析從20個指標中提取到5個因子，累計方差貢獻率為86.26%，載荷值高的各重要指標（如果肉硬度、果肉咀嚼性和果肉擠壓做功）可用于區(qū)分不同荔枝果實的質地特征。

1.3 剪切測試——評價嫩度與韌性

剪切測試使用標準化刀具切割樣品，記錄切割過程中的最大力值（剪切力峰值）。剪切力越低，樣品越嫩。該模式廣泛應用于肉類嫩度、茶葉新梢嫩度等檢測。

二、分品類農產品檢測方案

2.1 果蔬類——從表皮硬度到內部質地的全維度評價

蘋果、梨、桃等大體積水果：推薦使用P/36R柱形探頭進行壓縮測試，測定果肉硬度和內部緊密性。對于整果抗壓強度測試，推薦P/100圓柱形探頭；表皮穿刺測試推薦P/2N針形探頭；果肉硬度測試推薦P/36R圓柱形探頭。

葡萄、圣女果、冬棗等小型水果：推薦使用穿刺探頭測量表皮硬度和內部嫩度。研究表明，P/2探頭適合分析棗果質地品質；貫入速度為2mm/s時能較好地反映不同類型棗果質地特性；選擇果實中部進行穿刺，能更真實、準確地反映不同類型棗果的質地特性。

節(jié)瓜等瓜類蔬菜：研究表明，TPA模式的最佳參數(shù)為觸發(fā)力15g、形變量50%、壓縮速度3mm/s。穿刺模式的最佳參數(shù)為穿刺深度12mm時，果肉硬度和果皮韌性分別達到最大值682.51g和1.82mm。TPA模式測得的果肉硬度與彈性、內聚性和回復性呈極顯著負相關（P<0.01）。

榴蓮等特色熱帶水果：TEX質構分析儀配備的P/36R圓柱探頭以2mm/s恒速刺入果肉，同步采集三項關鍵數(shù)據(jù)——穿透阻力峰值（適熟榴蓮典型值為9.2±1.5N）、彈性恢復率（優(yōu)質果肉彈性系數(shù)達68%-75%）、黏聚性指數(shù)（與果肉拉絲長度呈正相關，R2=0.83）。創(chuàng)新開發(fā)的薄壁環(huán)形探頭（直徑12mm） 將果肉損傷面積控制在3mm2以內，實現(xiàn)非破壞性檢測。

2.2 谷物類——單粒硬度與加工品質的量化評價

小麥麥粒硬度：麥粒硬度是衡量小麥品質的核心指標之一，硬度高的麥粒通常蛋白質含量更高，適合制作高筋面粉。主流檢測方法包括壓力測試法（采用標準探頭以恒定速率施壓，記錄破碎瞬間的最大力值）、研磨時間法（AACC 55-10）、顆粒指數(shù)法（GB/T 21304）等。主要執(zhí)行標準包括LS/T 6111-2015《糧油檢驗 小麥硬度測定 硬度指數(shù)法》 和ISO 21415-1:2006小麥硬度測定規(guī)范。

裸燕麥籽粒硬度：研究表明，質構儀比單粒谷物特性測定儀更適于裸燕麥硬度檢測，最佳取值位置為0.3mm位移處。研究確立了裸燕麥籽粒硬度的評價標準：軟質≤24.4N，24.4N＜中間型＜29.3N。

2.3 肉類——嫩度分級與新鮮度評估

嫩度檢測：依據(jù)NY/T 1180-2006《肉嫩度的測定 剪切力法》 ，使用沃納-布拉茲勒剪切刀具（WBS刀具） 切割標準肉樣，以剪切力峰值作為嫩度值。標準規(guī)定空載剪切力應≤0.147N，若超標需清潔刀口或重新校準。

TPA全質構分析：一次測試獲取硬度、彈性、內聚性、咀嚼性、回復性等多項參數(shù)。研究表明，豬肉彈性與感官評價的相關性系數(shù)達到0.961。

2.4 茶葉——嫩度評價與加工品質控制

茶樹新梢嫩度：使用質構儀測定新梢各節(jié)莖的剪切力，取最大剪切力表示新梢的嫩度，剪切力越小嫩度越高。研究表明，新梢老化主要表現(xiàn)在第3~5節(jié)莖，第1~2節(jié)莖的嫩度變化相對較??；新梢嫩度與成熟度、空間位置、采摘時間、品種有一定的相關性。

加工過程質地變化：針形綠茶加工過程中，茶葉容重呈先增后減的趨勢，峰值出現(xiàn)在揉捻葉（含水量56%~58%），TPA測試和應力應變拉伸測試可量化加工過程中質構特性的變化規(guī)律。

三、檢測方案的標準化路徑

3.1 樣品制備的標準化

樣品尺寸：在取樣直徑不變的情況下，硬度隨取樣高度的減小而顯著增大。同一研究或同一批次檢測中，樣品尺寸必須嚴格保持一致。

穿刺部位：對于水果類樣品，選擇果實中部進行穿刺能更真實地反映質地特性。

環(huán)境平衡：測試前將樣品在23℃±2℃、50%±5%RH標準環(huán)境中平衡不少于24小時。農產品對濕度極為敏感，環(huán)境濕度的波動會顯著改變其力學性能。

3.2 測試參數(shù)的一致性

觸發(fā)力：不同觸發(fā)力對表皮硬度影響顯著。研究表明，觸發(fā)力為15g時節(jié)瓜果皮硬度達到最大值944.63g。

測試速度：3mm/s的壓縮速度下節(jié)瓜的TPA硬度、黏附性、咀嚼性和回復性測量值均達到最大值。

形變量：形變量30%時，節(jié)瓜的黏附性、膠著性和咀嚼性達到最大值；形變量50%時，TPA硬度達到最大值。

3.3 相關標準依據(jù)

四、西奧機電TEX系列質構儀的全品類檢測方案

濟南西奧機電有限公司的TEX系列質構分析儀及果蔬硬度測試儀，以多探頭兼容和全品類適配能力為核心，為農產品質構檢測提供了從標準方法到探頭選型的完整解決方案。

4.1 核心技術與探頭配置

TEX系列支持圓柱形、球形、針形、錐形、切刀等多種探頭快速更換，適配壓縮、拉伸、剪切、穿刺、TPA、凝膠強度等10種以上測試模式。力值精度≤±0.5% F.S.，力解析精度達0.01N，檢測速度0.1-500mm/min可調，速度精度≤±0.1%。

果蔬硬度測試儀專為果蔬品質檢測設計，配備穿刺探頭（測量葡萄、圣女果等小型水果的表皮硬度和內部嫩度）、柱形探頭（測量蘋果、土豆等大體積果蔬的硬度和內部緊密性）、三點折斷裝置（分析黃瓜等果蔬的脆度特性）。量程0-200N，可選10、50、100、500N等規(guī)格。

4.2 農產品檢測的典型應用

果蔬育種研究：不同品種果蔬的質構品質分析與篩選。采收期確定：通過果實硬度監(jiān)測確定最佳采收時間。儲運工藝優(yōu)化：儲藏和運輸過程中果蔬品質變化監(jiān)測。食品加工企業(yè)：原料進貨檢驗和加工工藝優(yōu)化。質量檢測機構：果蔬產品的質量監(jiān)督檢驗工作。

4.3 定制化服務能力

濟南西奧機電基于豐富的材料測試經(jīng)驗，為農產品行業(yè)客戶提供專業(yè)的定制解決方案：專用探頭定制——針對特殊形狀、大小的果蔬樣品，設計制造專用測試探頭；測試方案開發(fā)——根據(jù)客戶具體需求，開發(fā)個性化的農產品質構分析測試方案；技術培訓支持——提供專業(yè)的操作培訓和檢測方法指導服務；數(shù)據(jù)分析服務——協(xié)助客戶建立標準化的農產品品質檢測數(shù)據(jù)庫。

五、結語

質構儀的全品類農產品檢測方案，正在將農產品的“口感”從主觀經(jīng)驗升級為客觀數(shù)據(jù)。

TPA全質構分析綜合評價硬度、彈性、咀嚼性等多項參數(shù)；穿刺測試評價表皮硬度與內部結構；剪切測試評價嫩度與韌性。三種核心測試模式，配合圓柱形、球形、針形、切刀等多樣化探頭，一臺儀器即可覆蓋果蔬、谷物、肉類、茶葉等全品類農產品的質構檢測需求。

從冬棗1150個樣品建立質地綜合評價模型，到荔枝20個指標主成分分析累計方差貢獻率86.26%；從小麥硬度指數(shù)法的標準化檢測，到茶樹新梢剪切力評價嫩度——質構儀的應用貫穿農產品從育種到加工的全鏈條。

濟南西奧機電有限公司（CELTEC西奧）TEX系列質構分析儀，以多探頭快速更換系統(tǒng)、0.01N力值解析精度、0.1-500mm/min寬范圍調速、非標定制能力為核心優(yōu)勢，為農產品育種、采收、儲運和加工提供了從標準適配到探頭選型的一站式質構檢測解決方案，助力農業(yè)產業(yè)以精準的量化數(shù)據(jù)驅動品質升級。