质构仪是材料物性与产品口感量化检测的核心设备，莱博质研质构仪凭借高精度传感、模块化测试模式与简洁的操作逻辑，广泛应用于食品、农产品、医药凝胶、高分子材料等领域。设备可模拟人体咀嚼、按压、切割、拉伸等真实力学动作，将传统主观的“软硬、韧脆、黏弹”口感与物性评价，转化为可量化、可追溯的精准数据。本文针对性讲解莱博质研质构仪常用测试模式，清晰阐述各模式的测试原理、核心参数、适配探头、检测指标与适用场景，为用户规范选型、精准测试提供系统参考。
一、核心基础：TPA（质构剖面分析）模式
TPA是质构仪最经典、最常用的测试模式，由Fuster等人在1983年提出，旨在模拟牙齿对食物的咀嚼过程。
1.测试原理
- 双重压缩：探头下压至样品一定变形量（通常为50%或25%），然后回升，等待短暂间隔后，再次下压进行第二次压缩。
- 曲线特征：得到两个压缩峰，第一次峰代表“初次咬断”力，第二次峰代表“咀嚼”过程中的持续阻力。
2.关键参数设置详解
为了确保测试的标准化，以下参数的设定至关重要：
- 测试前速度(Pre-testspeed)：指探头接触样品前的移动速度。通常设定为1-10mm/s。速度过快可能导致误触，过慢则降低效率。
- 测试速度(Testspeed)：指压缩过程中的速度，直接影响数据精度。对于大多数食品，建议设定为1.0mm/s；对于高分子材料或需要更高精度的场景，可调整为0.5-2.0mm/s
- 测试后速度(Post-testspeed)：指探头离开样品的速度，通常较快以减少对样品的二次干扰，一般设为10mm/s
- 目标类型/距离(Targettype/distance)：决定压缩的深度或应变百分比。常见的设定是50%strain（应变）或固定距离如5mm，具体需根据样品硬度调整。
- 触发力(Triggerforce)：用于避免空气阻力或轻微触碰导致的误读数，通常设为5-10g
3.主要输出指标解读
- 硬度(Hardness)：即第一次压缩的最大峰值力（F1）。它直接反映了食物被咬断所需的初始力量，数值越大表示食物越硬。
- 弹性(Springiness)：指第一次压缩后样品恢复原状的比率（H₂/H₁）。该值越接近1，说明样品的弹性越好，回弹能力越强。
- 内聚性(Cohesiveness)：即第二次压缩功与第一次压缩功的比值（W₂/W₁）。它反映了食物内部结构的紧密程度，数值越高说明结构越紧密，不易破碎。
- 胶着性(Adhesiveness)：表现为拉伸阶段（负向面积）的大小。通常记录为负值，其绝对值越大，说明样品越粘，粘性越强。
- 咀嚼性(Chewiness)：这是一个综合指标，计算公式为：硬度×内聚性×弹性。它评价了咀嚼硬质固体食物所需能量的总和，常用于评价肉类或面包的最终食用感受。
- 回复性(Resilience)：指回弹能量占总输入能量的比例，反映材料抵抗永久变形的能力。
4.适用样品
肉制品（如火腿、牛肉）、面包、蛋糕、凝胶类食品、水果蔬菜以及乳制品等大多数半固态到固态食品。
二、其他常用测试模式
除了标准的TPA，莱博质研质构仪还支持多种单点或多点测试模式，适用于特定质地特性的评估。
1.穿刺测试（PunctureTest）
原理：这是一种单一压缩过程，探头穿透样品直至破裂或达到指定深度。它不涉及复杂的循环，而是专注于单次穿透行为。
关键参数设定
- 穿刺深度：应根据样品厚度设定，通常取样品高度的70%-80%，以确保探针完全穿透但不过度损坏仪器底座。
- 穿刺速度：为了捕捉精确的破裂点，速度通常较慢，建议设为1.0mm/s
主要指标
- 最大峰值力(PeakForce)：对应“硬度”或“脆度”，即穿透瞬间所需的最大力。
- 破裂能(WorktoPeak)：峰值下的面积，代表破碎整个样品结构所需的总能量。
适用场景
- 脆性食品：如薯片、饼干、硬糖、坚果等，用于评估其易碎性。
- 包装性能：检测罐头盖、瓶盖的开启力或密封强度。
- 软体组织：如肌肉组织、果冻的深度敏感性测试。
注意：对于脆性样品，需确保样品尺寸高度标准化，避免因边缘效应或微小裂纹导致数据波动较大。
2.剪切测试（Compression/CutTestwithBlade）
原理：使用特殊刀片（如V型刀、直刀）对样品进行切割，模拟剪刀或牙齿的剪切作用，而非垂直压缩。
关键参数设定
- 刀片类型：常用StressStrainBlade（应力应变刀）或V-CutKnife（V型刀），需根据样品形状选择。
- 切割速度：为保证获得平滑且准确的切割曲线，速度通常较慢，建议设为1.0-2.0mm/s
主要指标
- 最大切割力(MaxCutForce)：切断样品所需的最大瞬时力，直接反映嫩度或切开难度。
- 平均切割力(AvgForce)：整个切割过程的平均力，反映整体阻力。
- 切割面积(CutArea)：反映总体做功，结合力和位移评估能量消耗。
适用场景
- 肉类嫩度：牛羊肉片的嫩度评价，是行业标准方法之一。
- 奶酪切片：评估不同成熟度奶酪的切开难易度。
- 烘焙食品：通过间接方式反映面包心部的柔软度。
3.拉伸测试（TensileTest）
原理：将样品两端固定在夹具上，反向拉伸直至断裂，测量延展性和粘性。这与压缩测试相反，关注的是材料的抗拉性能。
关键参数设定
- 夹持方式：需使用自定义夹具或专用拉伸钩，确保样品不滑脱也不被夹破。
- 拉伸速度：根据样品延展性调整，例如面条或面团可能需要50mm/min-200mm/min的速度。
主要指标
- 拉伸强度(TensileStrength)：断裂前的最大应力，反映材料抵抗拉伸破坏的能力。
- 延伸率(ElongationatBreak)：断裂时的伸长百分比，数值越高说明材料越有韧性。
- 粘性功(AdhesiveWork)：拉伸过程中克服粘附力所做的功，反映样品表面的粘性。
适用场景
- 糕点韧性：拉面、年糕、披萨饼底的筋道程度评价。
- 奶酪拉丝：马苏里拉奶酪熔化后的拉丝长度和强度。
- 蛋白质网络结构：面团发酵后的面筋强度评估。
4.挤压测试（Extrusion/SqueezeTest）
原理：用圆柱形探头垂直下压容器中的样品，模拟挤牙膏或从包装中挤出内容物的过程。
主要指标
- 峰值力：开始流动时的初始阻力，反映启动挤出的难度。
- 平台力：稳定挤压阶段的平均力，反映持续使用的舒适度。
适用场景
- 牙膏、软膏、沙拉酱：评估挤出性能和使用便利性。
- 罐装食品：番茄酱、果泥的粘稠度和可泵送性评价。
5.涂抹测试（SpreadabilityTest）——可选配件
原理：使用平板探头或刮刀，将样品在玻璃板或其他基材上均匀涂抹，模拟消费者使用刀具涂抹的动作。
主要指标
- 涂抹力曲线：随时间变化的力变化轨迹。
- 峰值力：开始涂抹时的初始阻力，阻力过大可能意味着产品过硬或温度过低。
- 平均涂抹力：持续涂抹的平均阻力，反映整体的顺滑程度。
适用场景
- 黄油、奶油奶酪、花生酱：评估冷藏状态下的涂抹难易度。
- 化妆品乳霜：面霜的延展性和肤感评价。
三、莱博质研质构仪操作注意事项
为确保测试数据的准确性和重复性，在使用上述模式时需遵循以下规范：
- 样品制备标准化：所有样品应切制为统一尺寸（如直径和高度均为特定值）。测试前温度需恒定（如4°C冷藏后测试或室温平衡），因为温度对质地影响极大，尤其是脂肪和淀粉类样品。
- 探头选择恰当：软组织宜用大直径平头探头（如P/36R），以分散压力。小颗粒样品可用小探头或定制夹具，避免边界效应。脆性样品需用锋利边缘或细针，以避免在接触初期造成提前破碎。
- 数据预处理：去除噪音：使用软件滤波功能平滑曲线，剔除高频干扰。基线校正：每次测试前确保零力校准准确，消除漂移误差。剔除异常值：同一批次至少测试6-10个样本，取平均值，并检查标准差是否在合理范围内。
- 环境控制：实验室应保持恒温恒湿，特别是对于高水分蒸发敏感的样品（如面包、水果），建议在密闭腔体内进行测试以防止失水改变质地。
莱博质研质构仪的测试模式，适配多行业样品的物性检测与科研需求。各模式分工清晰、精准互补，既满足日常批量快速抽检的高效需求，也可支撑精细化配方研发、工艺优化、保质期品质研究等深度科研工作。熟练掌握各测试模式的原理、参数与适用场景，规范完成选型、装夹、测试全流程操作，可充分发挥设备检测精度优势，为产品品质标准化、品质升级、技术研发提供可靠的数据支撑。
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