質(zhì)構(gòu)儀是與替代蛋白質(zhì)產(chǎn)品相關(guān)的研究和開發(fā)的寶貴工具。以肉類類似物為例，模仿肉類產(chǎn)品的產(chǎn)品必須具有與原始產(chǎn)品相同的質(zhì)地。對(duì)不同的配方進(jìn)行質(zhì)地分析，以確定的微觀結(jié)構(gòu)和成分配置，以獲得良好的質(zhì)地特性。ImpossibleFoodsInc.是開發(fā)肉類產(chǎn)品植物替代品的公司之一。公司從分子層面研究動(dòng)物產(chǎn)品，然后從植物中選擇特定的蛋白質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，重現(xiàn)特定肉制品的體驗(yàn)和營(yíng)養(yǎng)。

在這里，我們提供一些示例，說明質(zhì)構(gòu)儀如何實(shí)際應(yīng)用于測(cè)量該領(lǐng)域的質(zhì)地。

切割測(cè)試

想象排成一排的切齒——它們的動(dòng)作可以通過使用質(zhì)構(gòu)儀上的刀片來模仿。切割測(cè)量經(jīng)常用于肉類樣品的測(cè)量。它們使研究人員能夠快速、干凈地測(cè)量樣品的硬度和韌性。如果消費(fèi)者對(duì)肉質(zhì)特征的次評(píng)估是切割或咬穿纖維，那么合乎邏輯的測(cè)試方法是測(cè)量切割或破壞纖維的力，以提供消費(fèi)者可能感知到的感覺。

咬合動(dòng)作被用作許多設(shè)備的基礎(chǔ)，這些設(shè)備旨在提供與人類評(píng)估密切相關(guān)的措施。“咬合力”特性可以用標(biāo)準(zhǔn)刀片來評(píng)估。將固定高度和寬度（或比刀片更寬）的樣品放置在測(cè)試平臺(tái)上，并獲得曲線正區(qū)域下方的力和面積作為硬度或“咬合特性”的測(cè)量值。對(duì)于圓形樣品的測(cè)試，推薦使用Warner-Bratzler刀片，因?yàn)樗跍y(cè)試開始時(shí)通過刀片中間的三角形缺口在產(chǎn)品周圍提供更大的切割表面。使用開槽底座插入件，刀具能夠切割整個(gè)香腸，提供了一種粗略的方法，幾乎不需要樣品制備，非常適合快速確定質(zhì)量。它是用于評(píng)估肉類和肉制品的見的咬合或剪切系統(tǒng)。該夾具是大約70年前開發(fā)的一種經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，并被質(zhì)量控制/保證人員和肉類研究人員采用。它仍然是提供肉類質(zhì)地質(zhì)量測(cè)量的泛使用的設(shè)備之一。

評(píng)估質(zhì)地的經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)常受到樣品缺乏均勻性或均勻性的挑戰(zhàn)。有時(shí)，待分析的樣品可能具有不同的配置或結(jié)構(gòu)。這一挑戰(zhàn)需要一組測(cè)試來處理樣本異質(zhì)性的妥協(xié)。在某些情況下，可以采用優(yōu)選的測(cè)試方法（例如壓縮、穿透或剪切）來提高獲得可重復(fù)結(jié)果的機(jī)會(huì)。

所有這些方法的共同點(diǎn)是，通過測(cè)試更多數(shù)量的工件或具有更多測(cè)試表面的更寬表面積，從而產(chǎn)生平均效果，這是一組具有代表性的工件或表面的結(jié)果。

克萊默剪切單元就是這樣一個(gè)例子，其中剪切選定數(shù)量/重量的工件的力和曲線下的面積通常被記錄下來，并作為體積堅(jiān)固性的指標(biāo)。曲線下的面積通常稱為“剪切功”——值越大表明樣品越牢固。

穿刺測(cè)試

穿刺測(cè)試可以被認(rèn)為是所有用于評(píng)估硬度的測(cè)試中的。由于探頭表面積的大小是恒定的，這通常意味著不需要仔細(xì)控制樣本大小，這與壓縮測(cè)試不同。

盡管穿刺測(cè)試很簡(jiǎn)單，但在面對(duì)非均質(zhì)產(chǎn)品時(shí)，穿刺會(huì)受到很大影響，因?yàn)檩^小的測(cè)量表面積也對(duì)樣品結(jié)構(gòu)的變化和低重現(xiàn)性更敏感，并且會(huì)獲得誤導(dǎo)性數(shù)據(jù)。結(jié)果可能會(huì)顯示和最小力之間的很大差異，具體取決于探頭是否遇到例如通常存在于肉制品中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。使用在多個(gè)區(qū)域穿透樣品的多穿可產(chǎn)生平均效果，因此通常更具可重復(fù)性。使用連接到構(gòu)分析儀制造商可以測(cè)試包含不同尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)和硬度水平的顆粒的不均勻產(chǎn)品，以提供可重復(fù)的結(jié)果。

下圖顯示了使用多測(cè)試時(shí)大豆丸和牛肉丸的比較。與大豆丸相比，牛肉丸被證明需要更高的力和功才能穿透（消費(fèi)者會(huì)認(rèn)為這是“更堅(jiān)固/更堅(jiān)硬的咬合力”）。然而，大豆球產(chǎn)生的結(jié)果具有更高的可變性，反映了它們不一致的質(zhì)地質(zhì)量。

壓縮測(cè)試

壓縮測(cè)試可用于測(cè)量小型自支撐樣品。它是一種設(shè)置和執(zhí)行的快速簡(jiǎn)便的測(cè)量方法，并且可以模擬咀嚼過程中在口腔中感受到的力。因此，它是食品工業(yè)中的測(cè)量方法之一。

擠壓測(cè)試

3D打印機(jī)按照非常精確的規(guī)格逐層構(gòu)建對(duì)象。在3D打印肉的情況下，打印材料是在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)的植物或動(dòng)物細(xì)胞。3D打印可以定制肉的結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行微調(diào)以匹配真實(shí)肉的口感和質(zhì)地參數(shù)。

質(zhì)構(gòu)儀對(duì)于這一研究過程至關(guān)重要，擠出測(cè)量可用于測(cè)量粘性液體特性。它們涉及將樣品擠出已知尺寸的容器內(nèi)。在此過程中測(cè)量力以指示樣品在所用測(cè)試溫度和速度下的稠度。這些測(cè)量在3D打印材料的研究中至關(guān)重要，因?yàn)樵S多3D打印技術(shù)都涉及液體的擠壓。

張力測(cè)試

拉伸試驗(yàn)用于測(cè)量材料的拉伸性能。肉片或肉類替代品如何結(jié)合在一起是消費(fèi)者的重要質(zhì)地期望。切片產(chǎn)品的粘合特性會(huì)受到其配方和加工的極大影響，從而影響其拉伸強(qiáng)度。

雖然拉伸夾具或氣動(dòng)夾具是拉伸測(cè)試的傳統(tǒng)選擇，但對(duì)于軟而薄的產(chǎn)品，如肉片，還有其他選擇。薄膜支撐裝置旨在將少量薄膜或薄膜狀材料固定在鼓形結(jié)構(gòu)中，以便使用穿刺測(cè)試來測(cè)量薄膜的雙向拉伸特性。在測(cè)試過程中，通常會(huì)記錄使產(chǎn)品斷裂的力和斷裂發(fā)生的距離——更大的力和距離表明產(chǎn)品在拉伸時(shí)具有更大的拉伸強(qiáng)度和彈性。