食品流變學應用簡介●●

食品流變學是研究食品原材料、半成品、成品在儲存、加工、操作處理以及食用過程中產生的變形與流動的科學。目前國內外大學在食品流變學中進行著大量的科研工作并且取得了長足的進步，食品流變學主要有以下幾個方面的研究：

• 食品材料的流動行為：可混合性、可加工性、流動性、分散性等

• 食品材料的屈服應力、結構穩定性分析、觸變性測試

• 溫度依賴性：表征軟化、熔融、凝膠化、結晶、糊化等過程

• 膠體的形成過程：凝膠化過程以及對時間和溫度的依賴性

• 食品的感官評價：食品摩擦學測試等等

食品流變常用測試方法

01

穩態測試（旋轉模式）：

主要用于研究食品的粘度、觸變性、屈服應力、粘溫特性等，一般使用同軸圓筒測量，如牛奶、酸奶、飲料、巧克力、淀粉溶液、番茄醬等等。

• 粘度：與流體食品的可流動性和口感相關，粘度越小流動性越好

• 觸變性：與糊狀、弱膠狀食品的加工和使用特性相關

• 屈服應力：與糊狀、膠狀食品的流動啟動應力和形狀保持能力相關

• 粘溫特性：與食品的加工工藝、使用溫度、口感等相關

02

動態測試（振蕩模式）：

主要研究食品的粘彈性，以及粘彈性變化規律，低粘度樣品用同軸圓筒或雙間隙圓筒測量，中、高粘度樣品用錐板或平板測量，膠體和固體樣品用平板測量。

• 口感：模量越大，凝膠強度越大，口感越硬；G‘越大越有彈性

• 靜置時形狀保持能力：可用頻率掃描進行研究

• 靜置穩定性：可用振幅掃描和頻率掃描進行研究

• 凝膠化、熔化等相變過程：可用振蕩的溫度掃描或時間掃描測量

• 屈服應力、流動點：可用振幅掃描測量研究

此圖為面包奶酪在不同溫度下的應變掃描，可以觀察其凝膠強度、流動點應力（即使奶酪鋪展所需的小應力）等

03

界面流變測量：

用于研究液/氣或液/液界面的流變特性，如界面剪切粘度等，主要用于表面活性劑、蛋白溶液等方面的研究。

此圖為不同濃度咖啡溶液表面界面粘彈性的時間掃描圖，表明濃度高的咖啡表面形成膜的速度更快，強度更高

04

淀粉糊化測量：

用于研究淀粉溶液在常壓或高壓下的糊化過程，計算糊化溫度、峰值粘度、峰值時間、低粘度、終粘度、衰減值、回升值等參數，下圖為一種玉米淀粉的糊化曲線。

05

大顆粒食品測量：

用于測量肉醬、果醬、米粥、果肉飲料等含有大顆粒固體的樣品的流變特性；下圖為一種肉醬的粘度曲線。

06

摩擦學測量：

用于測量流體食品的摩擦系數，可以表征食品吞咽過程中的滑爽性，作為感官評價的一種方法，如下圖是不同種類牛奶的摩擦系數圖，表明全脂牛奶的摩擦系數小。

典型流變曲線及其意義

01

流動曲線和黏度曲線

流動曲線和黏度曲線分別為剪切速率和應力的曲線、剪切速率和黏度的曲線，通過此測試可以知道樣品的流體類型，并可以計算屈服應力、非牛頓指數、零剪切粘度等，上圖中1為牛頓流體、2為剪切變稀流體、3為剪切增稠流體。

02

3ITT觸變性測試

結構破壞和恢復過程的測試，第三段表明樣品結構恢復的速度和程度。

03

振幅掃描測試

應變和模量的關系曲線，用于測試凝膠強度、線性粘彈區、屈服應力、流動點等，通常以G’作為參數計算線性粘彈區。

04

頻率掃描測試（線性非交聯聚合物）

頻率掃描代表了樣品在不同時間尺度內的松弛行為，高頻率代表樣品在短時間作用力下的響應，低頻率代表在長時間作用力下的響應

05

凝膠化反應測試

通過流變數據的變化反應凝膠反應進程，計算凝膠時間、凝膠溫度、相轉變點等關鍵數據。