食品流变学与质构

食品加工中的流变学特性研究食品加工是一个非常重要的行业，因为食品直接和我们的健康和生活质量相关。

因此，对于食品加工中的一些关键参数和特性的研究，就非常重要了。

其中，流变学特性是一个非常重要而经常被忽略的因素。

本文将深入探讨食品加工中的流变学特性研究。

一、流变学的基本概念和应用流变学是物质变形和流动特性的研究，这涉及到物质的物理和化学性质，以及流动条件和环境。

流变学广泛应用于材料科学、化学、机械工程等领域，尤其在食品加工领域中，流变学有着广泛的应用。

流变学可看作是一种生物物理学研究，因为它用于研究物质的变形和流动特性，这涉及到分子组成、结构和力学性质。

流变学可以用于研究各种物质，包括液体、胶体、多相混合物等。

在某些情况下，流变学能够提供某些单个化合物的特性，如蛋白质、多糖等的特性，以及它们在某些条件下的行为。

在食品加工领域中，我们常常需要了解食品的流变学特性，因为食品处理过程中需要控制食品的黏度、弹性、形状等因素，以使食品有所改进或定制。

比如，食品加工过程中的混合、搅拌、泵送、灌装等操作都需要考虑食品的流变学特性，以确保产品质量。

二、流变学特性研究在食品加工中的应用当把不同种类的食品加工成一定形状，如牛奶加工成奶酪、酸奶等时，我们会发现在不同的加工过程中，所用的温度、时间、搅拌速度会产生不同的效果。

此时，流变学的知识就有助于我们解释为什么同一种食品加工成不同的形状，供应不同需求的消费者。

在食品加工工程领域，流变学是一个很重要的指标。

食品的流变学特性在加工过程中直接影响着产品的质量与市场竞争力。

在不同的消费者需求下，针对不同的加工技术要求，这些特性也会有所不同。

流变学特性在食品加工中的应用很广泛。

例如，当制作脆皮鸡排时，我们需要知道玉米粉在发生糊化和膨胀过程中的粘度变化。

当制作红烧肉时，我们需要知道油在不同温度下对肉的吐丝性质的影响。

当制作干酪时，我们需要利用流变学，以了解在真空下的干燥与塑料流动，以实现不同的口感和形状。

食品流变学的介绍以及应用美国化学家宾汉于1928年首次提出了流变学的概念，在食品物性学中，食品流变学的研究是发展最早的食品力学方面的研究、同时也是最为重要的研究。

其研究对象位食品，食品流变学特性与食品的化学分子、分子构造、分子内结合、分子间结合的状态、分散状态、以及组织结构有着极大的关系。

流变学(rheology)是有关物质的形变和流动的科学。

食品流变学是流变学的一个分支，是研究食品物质流动和变形发生、发展规律的科学。

近年来，流变学研究范围涉及到胶体体系和高分子的粘弹性、异常粘弹性、塑性流变等。

食品含有大量的胶状蛋白质、碳水化合物等高分子物质，与食欲有关的硬软度、口味、滋味等，均与流变学研究范围所包括的各种物性有密切关系[1]。

不久的将来，随着食品流变学研究的深入，将对食品味道等心理感觉有可能逐渐以某种物理量来表示。

流变学可以把各种食品原料加工过程中的那些微妙的物性变化加以科学的研究，而这些变化过去用化学方法是无法进行研究的。

食品流变学通过采用湍流(turbulence)、混沌(chaos)、数理统计(statistical theory)、最优化技术等概念和技术方法，使古老的食品科学鼎立于实验、理论和计算三根支柱之上。

例如，在炼乳生产中，表现粘度的控制是生产过程至关重要的环节。

同样，人造黄油的扩展度，糖果的硬度，肉的韧度等也都是产品质量的重要指标之一，因此，为了进一步提高产品质量，必须深入地了解和掌握食品物质的流动和变形特性，研究在各种条件下这些特性变化的规律及对产品质量和加工过程的影响。

正是在这个基础之上，食品流变学得以兴起和不断地发展。

它是食品工业向高质量、大型化、自动化发展的必然结果，引起了越来越多的食品工程技术人员的重视。

研究不断深入，应用日趋广泛。

食品物质种类繁多，多数物质由于组成的特殊性，一般都具有极其复杂的流变特性，从物理特性来看，几乎包括了所有不同流变特性的物质。

因此，在研究这些食品物质的流变特性时，仅仅依靠流变学的一般理论是远远不够的，必须从食品特性入手，研究其流变特性，建立起一套适合食品物质流变特性分析、研究的理论和方法。

绪论：1）食品的质量因素：营养特性、感官特性、安全性。

2）流变学：流变学( Rheology）是研究物质在力的作用下变形和流动的科学。

3）食品流变学：食品流变学是在流变学基础上发展起来的, 它以弹性力学和流体力学为基础，主要应用线性粘弹性理论, 研究食品在小变形范围内的粘弹性质及其变化规律，测量食品在特定形变情况下具有明确物理意义的流变响应。

食品流变学的研究对象是食品及其原料的力学性质。

(了解）通过对食品流变学特性的研究，可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等，为产品配方、加工工艺、设备选型及质量控制等提供方便和依据。

4）其他几个性质稍作了解.第一章1)物质的结构：是指物质的组成单元（原子或分子）之间相互吸引和相互排斥的作用达到平衡时在空间的几何排列.分子内原子之间的几何排列称为分子结构,分子之间的几何排列称为聚集态结构。

食品物质：聚集态结构2)高聚物结构研究的内容：1 高分子链的结构：近程结构（一级结构）、远程结构（二级结构）;2 高分子的聚集态结构又称三级或更高级结构。

3)高分子内原子间与分子间相互作用：吸引力（键合原子之间的吸引力有键合力，非键合原子间、基团间和分子间的吸引力有范德华力、氢键和其他力。

）和推拒力（当原子间或分子间的距离很小时，由于内层电子的相互作用,呈现推拒力。

）键合力包括共价键、离子键和金属键。

在食品中,主要是共价键和离子键。

范德华力包括静电力、诱导力和色散力。

范德华力是永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱和性。

作用距离0.26nm，作用能比化学键能小1一2个数量级。

氢键:它是极性很强的X一H键上的氢原子与另一个键上电负性很大的Y原子之间相互吸引而形成的（X一H…Y).氢键既有饱和性又有方向性.氢键的作用能为12一30kJ/mol氢键作用半径一般为0。

17一0。

20nm。

氢键可以在分子间形成,也可以在分子内形成。

疏水键并不是疏水基团之间存在引力，而是体系为了稳定自发的调整。

食品组织结构与物性特征分析研究食品是我们日常生活中不可或缺的一部分，而食品的组织结构和物性特征对其质量和口感有着重要影响。

在食品科学领域，人们通过研究食品的组织结构与物性特征，来揭示其内部结构与性质之间的关系，并为食品的加工、保存和调理提供科学依据。

食品的组织结构是指食品中各种成分的分布状态和相互关系。

例如，面粉中的蛋白质和淀粉形成了复杂的网络结构，而水分则通过与蛋白质和淀粉的结合来改变其流动性。

食品的组织结构不仅影响了食品的质地和口感，还决定了食品的储存稳定性和加工性能。

因此，研究食品的组织结构对于改善食品品质和开发新型食品具有重要意义。

物性特征是指食品在物理、化学和生物学等方面的特性。

食品的物性特征包括流变学性质、质构特征、化学反应特性等。

流变学性质指食品在外力作用下的刚性、粘弹性等特点，质构特征是指食品的硬度、弹性、咀嚼性等口感性质，化学反应特性则包括食品在加工和保存过程中的物质转化和产生的变化。

研究食品的物性特征对于探索食品的机理和改善食品加工工艺具有重要作用。

通过对食品的组织结构和物性特征进行研究，可以了解食品内部的分子排布和相互作用。

例如，在烘焙过程中，面团在高温作用下发生膨胀，这涉及到淀粉与水分的吸附作用、面筋蛋白的网络形成等。

只有深入了解食品内部结构和特性，才能找到改善加工工艺和提高产品品质的途径。

近年来，随着科学技术的不断进步，食物组织结构和物性特征的研究也得到了快速发展。

先进的成像技术，如扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），能够将食品的微观结构展现得更为清晰，有助于揭示食品的组织结构和特性。

另外，利用X射线衍射、红外光谱和核磁共振等分析方法，还可以获得食品中各种成分的分布情况和相互作用机制。

以面包为例，通过对面包组织结构和物性特征的研究，可以了解面包的膨松性和储存稳定性。

传统的面包中，面团中的面筋蛋白通过形成网络结构而使得面包具有一定的弹性和蓬松度。

而随着工艺的改进和添加剂的使用，研究人员通过调控面筋蛋白的结构和淀粉的水化程度，进一步提高了面包的质地和口感。

5 食品质构一名词解释1.食品的质构（ISO）:用力学的、触觉的，可能的话包括视觉的、听觉的方法能够感知的食品的流变学特性的综合感觉。

2.凝聚性(cohesiveness) ：指形成食品形态所需的内部结合力的大小。

3.咀嚼性(chewiness)：指把固态食品咀嚼成能够吞咽的状态所需要的能量。

4.硬度(hardness)：使物体变形所需要的力。

5.酥脆性（brittleness）：破碎产品所需要的力。

6.胶黏性（gumminess）：把半固态食品咀嚼成能够吞咽的状态所需要的能量。

7.粘附性(adhesiveness)：食品表面和其它物体（舌、牙、口腔）附着时，剥离它们所需要的力。

二问答题1.食品质构有何特点？答：1 质构是由食品成分和组织结构决定的物理性质；2 质构属于机械的和流变学的物理性质；3 质构不是单一性质，是有多种因素影响的复合性质；4 质构主要是由食品与口腔、手等人体部位的接触而感受的物理性质；5 质构与气味、风味等化学性质无关；6 质构的客观测定结果用力、变形和时间的函数来表示。

2.什么是理想的质构测定方法？答：①操作简单、快捷、适于日常使用②与感官检验的结果有良好的相关性③很好的模拟咀嚼过程、完整的质构测定、参数意义明确，便于分析。

5.2.2 质构测试仪简称质构仪，也叫物性分析仪，是通过模拟人的触觉，分析检测触觉中的物理特征，是食品工业和科学研究中常用的质构测定仪器，因为它的可扩展性，可以测性的质构特性参数丰富，也称作食品质构的万能测试机。

5.2.2.1 测定原理其基本结构一般是由一个能对样品产生变形作用的探头，一个用于支撑样品的底座和一个对力进行感应的力量感应源这三部分组成。

质构仪测试原理是：力量感应源连接探头，探头可以随主机曲臂做上升或下降运动（即Compress和Tension），主机内部电路控制部分和数据存储器会记录探头运动的时间、高度和探头所受到的力量，转换成数字信号，并在计算机显示器上同时绘出传感器受力与其移动时间或距离的曲线。

实验一触变体系流变性质的测定一.实验目的：1.学习使用AR-G2流变仪的粘度测定单元测定触变体系流变学特性的方法。

2.用AR-G2流变仪的粘度测定单元测定一些触变性流体的触变环，了解触变体系的粘度在剪切速率上升和下降过程中的变化规律。

二.实验原理：触变体系是一类与假塑性体系不同的流变体系，表现为触变体系的表观粘度随剪切速率的增加而下降，但撤去外力后,体系的表观粘度不是瞬时恢复而是缓慢恢复的。

因此当剪切速率从0增加到100S-1然后下降到0的过程中其粘度变化曲线是不重复的，从转速增加和转速下降的流动曲线构成一环，称为触变环。

触变环的大小反映了被测体系的触变性。

触变体系的触变性的测定可通过测定粘度随时间的变化，也可测定触变环的大小。

三.实验步骤：1.将样品载至流变仪的样品台，放下测试夹具（4cm, 平板）至指定的间距，应注意样品的边缘与夹具边缘一致。

2.设定好仪器的测定参数:测定温度为25℃测定的剪切速率范围为0-100S-1测定的时间工作程序为：静置1分钟，剪切速率范围为0-100S-1的时间为2分钟（对数增大），静置1分钟，剪切速率范围为100-0S-1的时间为2分钟（对数减小）3.启动仪器，测定样品的流动曲线。

四.结果处理：1. 获得剪切应力与剪切速率的关系图及粘度与剪切速率的关系曲线。

2. 划出触变环。

五.问题：测试样装好后静置的作用是什么？实验二淀粉糊化曲线及粘弹性的测定一. 实验目的：1. 学习动态流变仪的使用方法以及动态流变仪的使用范围。

2.掌握采用动态流变仪的小幅震荡模式测定粘弹性食品粘弹性质的方法。

3.通过采用小幅震荡模式对淀粉糊的粘弹性质进行测定，了解评价粘弹性食品的粘弹性指标—储能模量、损耗模量、损耗角。

二．实验原理动态流变仪的小幅震荡模式是测定粘弹性体的粘弹性指标的常用方法，其原理是在呈正弦变化的力的作用下，使物体在结构不被破坏的情况下测定通过测定在力的作用下物体发生变形的情况来计算其储能模量、损耗模量和损耗角。

定义:
质构一词原指“编”、“织”的意思，后来人们用来表示物质的组织、结构和触感等。

随着对食品物性研究的深入，人们对食品从入口前的接触到咀嚼、吞咽时的印象，即对食品的滋味、口感需要有一个语言的表示，于是借用了“质构”这一用语。

质构一词目前在食品物性学中已被广泛用来表示食品的组织状态、口感及滋味感觉等。

食品质构有如下特点:
(1)质构是由食品的成分和组织结构决定的物理性质;
(2)质构属于机械的和流变学的物理性质;
(3)质构不是单一性质，而是属于多因素决定的复合性质;
(4)质构主要由食品与口腔、手等人体部位的接触而感觉的;
(5)质构与气味、风味等性质无关;
(6)质构的客观测定结果用力、变形和时间的函数来表示。

研究食品的质构有以下几个目的:
(1)解释食品的组织结构特性;
(2)解释食品在加工和烹饪过程中所发生的物性变化;
(3)提高食品的品质及嗜好特性;
(4)为生产功能性好的食品提供理论依据;(5)明确食品物性的仪器测定和感官检验的关系。