一种测定肉制品质构特性的方法转让专利
申请号 : CN201210285328.3
文献号 : CN102830027B
文献日 : 2014-07-02
发明人 : 李春保 , 李霄 , 史秋峰 , 刘冲 , 王慧蓉
申请人 : 南京农业大学
摘要 :
本发明公开了一种肉制品质构特性测定的方法，包括以下步骤：1）将肉制品样品制成肉样，用质构仪对肉样进行检测；2）使用MATLAB进行曲线拟合，获得样品的应力曲线，计算应力曲线上各点曲率的函数，并将计算所得曲率拟合成曲率曲线；筛选出曲线上的X1、X2、X2-X1、Y2各指标；3）采用X1、X2、X2-X1、Y2指标来反映肉制品的硬度、凝聚性、胶着性、咀嚼性，其值越大，说明硬度越大，凝聚性越好，胶黏性和咀嚼性越好。本发明筛选出用于持续性受力测定的有效指标，有助于肉制品质构测定的完善和标准化，解决了目前缺少持续性受力情况下肉制品质构测定有效指标的问题。
权利要求 :
1.一种测定肉制品质构特性的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将肉制品样品制成肉样，用质构仪对肉样进行检测，将质构仪的参数设定为：测前速率2mm/s；测试速率1mm/s；测后速率2mm/s；压缩距离10mm；压缩持续时间180s；数据采集速率200pps；触发类型为自动；触发力15g，加载P/50 的平底柱形探头，将准备的肉样放置在测试平台上测试，用质构仪自带程序记录试验数据，每个样品至少测定5次；
2）使用MATLAB进行曲线拟合，将获得的试验数据导入matlab，使用高斯六阶函数对试验数据进行拟合，以Y轴表示应力，X轴表示时间，获得样品的应力曲线，计算应力曲线上各点曲率的函数，并将计算所得曲率拟合成曲率曲线，筛选出曲线上的X1、X2、X2-X1和Y2各指标，其中X1为拟合的应力曲线对应的曲率曲线的最高点的横坐标；以曲率曲线上切线斜率为-0.01处的切点对应的横坐标为X2；Y2为应力曲线上横坐标为X2的点对应的纵坐标，Y2表示当曲率曲线趋向于平缓的时候，肉样所具有的应力；X2-X1为X2与X1之差；
3）筛选的指标X1、X2、X2-X1和Y2与肉制品的质构指标硬度、凝聚性、胶粘性和咀嚼性均具有极显著的相关性，X1、X2、X2-X1和Y2值越大，肉制品的硬度越大，凝聚性、胶粘性和咀嚼性也越好。
2.根据权利要求1所述的测定肉制品质构特性的方法，其特征在于所述的肉样为厚
2cm，直径2cm的圆柱型肉样。
说明书 :
一种测定肉制品质构特性的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种测定肉制品质构特性的方法。
背景技术
[0002] 肉制品因含有蛋白质凝胶结构而具有良好的质构特性。目前，通常采用TPA法测定肉制品的质构特性，即采用二次压缩模拟人的咀嚼效果，典型的TPA曲线如图1所示，根据TPA曲线计算下列质构指标：
[0003] 1、硬度（Hardness）：第一个峰的峰值，定义为产品的硬度，即产品发生一定程度形变时产生的最大应力，单位为g。
[0004] 2、粘着性（Adhesiveness）：探头完成第一次挤压返回时，克服食品阻力所做的功。
[0005] 3、弹性（Springness）：食品两次挤压，第二次挤压所检测到的高度与第一次挤压所检测高度的比值。
[0006] 4、凝聚性(Cohesiveness)：食品第二次变形相对于第一次变形的耐受能力，数值上等于抵抗第二次变形所做的功与抵抗第一次变形所做功的比值。
[0007] 5、胶粘性(Gumminess)：与硬度和凝聚性有关，数值上等于硬度和凝聚性的乘积。
[0008] 6、咀嚼性(Chewiness)：与硬度、凝聚性、弹性有关，数值上等于胶粘性和弹性的乘积。
[0009] 上述方法作为广泛使用的测定技术，有着一定的优越性，仅通过一次压缩试验，即可知道很多样品的质构特性，然而，由于其检测的灵敏度过高，造成样品间差异较大，一致性较差。二次压缩只能反映产品接受外界压力所表现的瞬时效应，并不能反映较长时间的质构特性变化，本发明使用持续性压力保持的方法，可观察弹性在受力保持下的应力变化，更好地反映产品在放置过程中，弹性等质构变化。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于建立一套科学、标准、灵敏的分析肉制品质构特性的方法，提供一种测定肉制品质构特性的方法，该方法筛选出的观测指标能够有效反映肉制品质构变化，从而为肉制品的质构分析提供可靠的技术支撑。
[0011] 本发明的目的可通过以下技术方案实现：
[0012] 一种测定肉制品质构特性的方法，包括以下步骤：
[0013] 1）将肉制品样品制成肉样，用质构仪对肉样进行检测，将质构仪的参数设定为：测前速率2mm/s；测试速率1mm/s；测后速率2mm/s；压缩距离10mm；压缩持续时间180s；数据采集速率200pps；触发类型为自动；触发力15g，加载P/50 的平底柱形探头，将准备的肉样放置在测试平台上测试，用质构仪自带程序记录试验数据，每个样品至少测定5次；
[0014] 2）使用MATLAB进行曲线拟合，将获得的试验数据导入matlab，使用高斯六阶函数对试验数据进行拟合，以Y轴表示应力，X轴表示时间，获得样品的应力曲线，计算应力曲线上各点曲率的函数，并将计算所得曲率拟合成曲率曲线，筛选出曲线上的X1、X2、X2-X1和Y2各指标，其中X1为拟合的应力曲线对应的曲率曲线的最高点的横坐标；以曲率曲线上切线斜率为-0.01处的切点对应的横坐标为X2；Y2为应力曲线上横坐标为X2的点对应的纵坐标，Y2表示当曲率曲线趋向于平缓的时候，肉样所具有的应力；X2-X1为X2与X1之差；
[0015] 3）筛选的指标X1、X2、X2-X1和Y2与肉制品的质构指标硬度、凝聚性、胶粘性和咀嚼性均具有极显著的相关性，X1、X2、X2-X1和Y2值越大，肉制品的硬度越大，凝聚性、胶粘性和咀嚼性也越好。
[0016] 上述的测定肉制品质构特性的方法，其在于所述的肉样为厚2cm，直径2cm的圆柱型肉样。
[0017] 反应肉制品质构特性的观测指标X1、X2、X2-X1和Y2的筛选和验证具体过程：
[0018] 1）本发明取鸡肉丸作为试验样品，其基本配方如表1所示；为了获得不同质构特性的产品以用于试验，通过改变鸡脂肪、复合磷酸盐的添加量，以及腌制时间、蒸煮温度等参数，制作九组鸡肉丸，每组设5个重复。各试验组合见表2。
[0019] 表1 基本配方（其中比例以原料肉重作参照）
[0020]
[0021] 表2 试验组合表
[0022]
[0023] 鸡肉丸的制作方法：鸡肉解冻（在4℃冷库中解冻至可用绞肉机）→绞碎（使用6mm孔径板）→ 加入盐和复合磷酸盐进行腌制→边斩拌，边添加辅料→ 成型（用模具成型30mm直径的鸡肉丸）→ 蒸煮（当中心温度达到72°时取出）→水中冷却→分析测试。
[0024] 2）用取样器沿肉丸样品的直径方向切成厚2cm，直径2cm的圆柱型肉柱，注意切面保持平整和清洁。将切好的肉柱随机分为两组，一组用于传统TPA测试，一组用于新方法（持续性压力保持）测试。
[0025] 3）传统TPA测试为采用二次压缩模拟人的咀嚼效果，探头在事先设定好的参数下运行。测试条件：测前速度2.0mm/s，测后速度5.0mm/s，压缩距离5.0mm，时间5.0s。触发类型自动，触发力10g，探头P50探头。需要测定的指标：硬度（hardness），凝聚性（cohesiveness），弹性(springiness)，粘着性(adhesiveness)，胶粘性(gumminess)，咀嚼性(chewiness)。
[0026] 4）新方法使肉丸接受持续稳定的压力，模拟在储存放置过程中，样品应力所表现的弹性变化。测定条件如下：测前速率2 mm/s；测试速率1 mm/s；测后速率2 mm/s；压缩距离10mm；压缩持续时间180s；数据采集速率200 pps；触发类型为自动；触发力15g，加载P/50 的平底柱形探头。用质构仪自带程序记录实验数据。
[0027] 5）使用MATLAB进行曲线拟合，将获得数据导入matlab，使用高斯六阶函数对数据2
进行拟合，可获得R>99.7%的拟合曲线（即应力曲线，如图2所示），计算应力曲线上各点曲率的函数，以便分析肉制品在受压条件下所表现的物理信息。并将计算所得曲率拟合成曲率曲线。
进行拟合，可获得R>99.7%的拟合曲线（即应力曲线，如图2所示），计算应力曲线上各点曲率的函数，以便分析肉制品在受压条件下所表现的物理信息。并将计算所得曲率拟合成曲率曲线。
[0028] 6）对拟合函数求各点曲率，绘制出的曲率曲线（如图2所示）。曲率曲线最高点的物理意义是，在此时刻对应的应力曲线取得最大曲率，曲线拐动幅度最大，设此处对应的时间为X1，对应的点为A点。曲率曲线经过一段时间显著下降，经过某处急剧拐动后，趋于平缓，本发明采用对曲率曲线二次求导，定义切线斜率为-0.01处的切点（B点）即为斜率由显著下降过渡到平缓的拐点。反应在应力曲线上，即此点之后，肉柱的应力应变趋于平缓，肉柱内部蛋白质凝胶结构被完全破坏，设此点对应的时间为X2，Y2为应力曲线上横坐标为X2的点对应的纵坐标，表示当曲率曲线趋向于平缓的时候，肉样所具有的应力。
[0029] 由上述分析可知，A点、B点和C点有显著的物理学意义。本发明建立了通过分析A、B、C坐标值以及X2-X1值来反映肉制品的质构特性变化。将新方法测得的数据X1、X2、Y2和X2-X1与传统TPA方法测得数据进行相关性分析，发现X1、X2、Y2和X2-X1与肉制品的质构指标硬度、凝聚性、胶粘性和咀嚼性均具有极显著的相关性，因此X1、X2、Y2和X2-X1均为筛选的肉制品质构特性的测定指标，且X1、X2、X2-X1和Y2值越大，肉制品的硬度越大，凝聚性、胶粘性和咀嚼性也越好。
[0030] 本发明的有益效果
[0031] 本发明通过MATLAB软件拟合受试样品的实验数据，得到应力曲线（高斯六阶函数），再求得应力曲线对应的曲率曲线，筛选出曲率曲线上具有特殊物理意义的两点作为指标，即曲率曲线最高点的横坐标值X1，曲率曲线逼近X轴的点的横坐标值X2，当曲率曲线趋向于平缓的时候，肉样所具有的应力Y2，建立基于此测定指标的质构分析方法，有助于肉制品质构检测方法的完善和标准化，提高检测方法的灵敏度，为肉制品质构分析提供了新的方法，解决了目前缺少持续性受力情况下肉制品质构测定有效指标的问题。
附图说明
[0032] 图1为典型的TPA曲线。
[0033] 图2为本发明方法受力测试图。Y轴表示应力（单位g），X轴表示时间（单位s）具体实施方式
[0034] 实施例1
[0035] 1）根据配方（表1），按照参数设计试验组合表（表2），制作九组鸡肉丸，每组设5个重复。
[0036] 鸡肉丸的制作方法：鸡肉解冻（在4℃冷库中解冻至可用绞肉机）→绞碎（使用6mm孔径板）→ 加入盐和复合磷酸盐进行腌制→边斩拌，边添加辅料→ 成型（用模具成型30mm直径的鸡肉丸）→ 蒸煮（当中心温度达到72°时取出）→水中冷却→分析测试。
[0037] 2）用取样器沿肉丸样品的直径方向切成厚2cm，直径2cm的圆柱型肉柱，注意切面保持平整和清洁。将切好的肉柱随机分为两组，一组用于传统TPA测试，一组用于新方法（持续性压力保持）测试。
[0038] 3）传统TPA测试为采用二次压缩模拟人的咀嚼效果，探头在事先设定好的参数下运行。测试条件：测前速度2.0mm/s，测后速度5.0mm/s，压缩距离5.0mm，时间5.0s。触发类型为自动，触发力10g，探头为P/50探头。需要测定的指标：硬度（hardness），凝聚性（cohesiveness），弹性(springiness)，粘着性(adhesiveness)，胶粘性(gumminess)，咀嚼性(chewiness)。
[0039] 4）新方法使肉丸接受持续稳定的压力，模拟在储存放置过程中，样品应力所表现的弹性变化。测定条件如下：测前速率2 mm/s；测试速率1 mm/s；测后速率2 mm/s；压缩距离10mm；压缩持续时间180s；数据采集速率200 pps；触发类型为自动；触发力15g，加载P/50 的平底柱形探头。用质构仪自带程序记录实验数据。
[0040] 5）使用MATLAB进行曲线拟合，将获得数据导入matlab，使用高斯六阶函数对数据2
进行拟合，可获得R>99.7%的拟合曲线（即应力曲线，如图2所示），计算应力曲线上各点曲率的函数，以便分析肉制品在受压条件下所表现的物理信息。并将计算所得曲率拟合成曲率曲线。
进行拟合，可获得R>99.7%的拟合曲线（即应力曲线，如图2所示），计算应力曲线上各点曲率的函数，以便分析肉制品在受压条件下所表现的物理信息。并将计算所得曲率拟合成曲率曲线。
[0041] 6）对拟合函数求各点曲率，绘制出的曲率曲线（如图2所示）。曲率曲线最高点的物理意义是，在此时刻对应的应力曲线取得最大曲率，曲线拐动幅度最大，设此处对应时间为X1，对应的点为A点。曲率曲线经过一段时间显著下降，经过某处急剧拐动后，趋于平缓，本发明采用对曲率曲线二次求导，定义切线斜率为-0.01处的切点（B点）即为斜率由显著下降过渡到平缓的拐点。反应在应力曲线上，即此点之后，肉柱的应力应变趋于平缓，肉柱内部蛋白质凝胶结构被完全破坏，设此处对应时间为X2。Y2为应力曲线上横坐标为X2的点对应的纵坐标，表示当曲率曲线趋向于平缓的时候，肉样所具有的应力。应力曲线上横坐标为X2，纵坐标为Y2的点为C点，同时计算X2-X1。
[0042] 7）结果分析
[0043] 将新方法测得的数据与传统TPA方法测得数据进行相关性分析，新方法（保持持久受力）所筛选的指标与传统方法（即瞬时连续压缩两次）所测硬度、凝聚性、胶粘性、咀嚼性具有极显著的相关性，且X1、X2、X2-X1和Y2值越大，肉制品的硬度越大，凝聚性、胶粘性和咀嚼性也越好。
[0044] 表3 实验结果显著性分析
[0045]
[0046] 注：表中***表示极显著相关（P<0.0001），*表示显著相关（0.01
[0047] 对现有方法和新方法获得的数据进行单因素方差分析和邓肯式多重比较，结果表明，用现有方法测定质构特性时，硬度、凝聚性、胶粘性、咀嚼性等存在显著差别，但弹性和黏着性没有差异。
[0048] 表4 传统TPA测定的指标数据分析汇总表
[0049]
[0050] 注：同一列中标有不同字母表示差异显著（P<0.05）。
[0051] 表5 新方法筛选的指标数据分析汇总表
[0052]
[0053] 注：同一列中标有不同字母表示差异显著（P<0.05）。
[0054] 传统TPA测试方法（即短时连续压缩两次）所测硬度、凝聚性、胶粘性、咀嚼性与新方法（保持持久受力）所筛选的指标X1、X2、X2-X1和Y2值具有极显著的相关性，X1、X2、X2-X1和Y2值越大，肉制品的硬度越大，凝聚性、胶粘性和咀嚼性也越好。而新方法模拟的是持续性受力的情况下，样品质构的变化情况，可以弥补传统方法只反映瞬时效应，一致性较差等缺点。
[0055] 结论
[0056] 本发明提出了一种测定肉制品质构特性的方法，方法中所筛选的测定指标的应用可归纳为：将样品用直径为2cm的圆柱形取样器进行取样，再用刀切成厚度为2cm的圆柱形肉样，备用。将质构仪的参数设定为：测前速率2 mm/s；测试速率1 mm/s；测后速率2 mm/s；压缩距离10mm；压缩持续时间180s；数据采集速率200 pps；触发类型自动；触发力15g，加载P/50 的平底柱形探头。将准备的肉样放置在测试平台上测试。用质构仪自带程序记录实验数据，每个样品至少测5次。
[0057] 之后将测定所得数据导入编好的matlab程序中，得到各个样品的应力曲线，以及应力曲线对应的曲率曲线，再使用编写好的matlab程序筛选出曲线上的X1、X2、X2-X1、Y2等各指标，X1为拟合的应力曲线对应的曲率曲线的最高点A的横坐标，相应的物理意义是在此点应力曲线拐动幅度最大，X2为曲率曲线逼近X轴的一点B的横坐标，以曲率曲线上切线斜率为-0.01处的切点的横坐标表示，Y2为X2点对应的应力曲线上的点（C点）的纵坐标，表示当应力曲线趋向于平缓的时候，肉样所仍具有的应力。测得X1、X2、X2-X1和Y2指标与肉制品的质构指标硬度、凝聚性、胶粘性和咀嚼性均具有极显著的相关性，X1、X2、X2-X1和Y2值越大，肉制品的硬度越大，凝聚性、胶粘性和咀嚼性也越好。