饼干品质评价研究进展

饼干品质评价的研究进展

贺新丽

（北京林业大学生物科学与技术学院 100083）

摘要：饼干的品质由于力学特性、几何特性等物理化学性质的共同复合作用下，得到的复合感官性质。本文在已有的研究基础上, 总结了饼干品质的评价方法以及影响因素, 并展望了发展趋势, 以期时以后饼干的品质改善提供参考。

关键字：饼干; 品质; 评价; 质地

饼干是深受广大消费者欢迎的一种休闲食品， 以小麦粉（可添加糯米粉和淀粉等） 为主要原料，加入（或不加入）糖、油脂及其他原料， 经调粉（或调浆）、成形和烘烤等工艺制成的口感酥松或松脆的食品。在公元七世纪，波斯人发明了真正意义上的饼干，发展到公元十四世纪，它就成为欧洲人最喜欢的点心了。而近十几年来，我国超市琳琅满目的饼干产品，也使国内的饼干市场出现了空前繁荣的景象。目前国内市场饼干种类繁多，中国饼干国家标准中，按饼干的加工工艺分为酥性饼干、韧性饼干、发酵饼干、压缩饼干、曲奇饼干、夹心饼干、威化饼干、水泡饼干、蛋圆饼干、蛋卷、煎饼、装饰饼干、水泡饼干及其他饼干共13种类型[1]

国家标准(GB/T 20980—2007)对大部分饼干都有松脆或酥松的要求，脆感和碎感是饼干重要的质地评价指标。借助国外对饼干的品质评价的方法，本文主要综述了通过感官评价、尺寸测定方法、质构分析、色泽测定以对饼干进行品评。

1.感官评价

感官评价是用于唤起、测量、分析和解释产品通过视觉、嗅觉、触觉、味觉和听觉而感知到的产品感官特性的一种科学方法。通俗的讲，就是以“人”为工具，利用科学客观的方法，借助人的眼睛、鼻子、嘴巴、手及耳朵，并结合心理、生理、物理、化学及统计学等学科，从而得出结论，对食品的色、香味、形、质地、口感等各项指标做出评价的方法。

感官评定方法是：10名食品感官评定专业人员组成评定小组， 对饼干的形态、色泽、滋味与口感、组织和杂质5个因素进行感官评定， 并设4个等级见表1。

1.1 模糊数学法模型的建立[2]

模糊综合评判是一种模拟人们判断问题逻辑思维方式、运用模糊数学原理分析和评价具有“模糊性” 事务系统分析方法，已经应用于模糊控制、模糊识别、模糊决策、模糊评判、系统理论及信息检索等各方面， 在食品的感官评定中也得到了广泛应用。本文采用模糊数学法对饼干进行感官评定， 主要的目的是为饼干提供一种比较科学客观有效的感官评价方法。以形态、色泽、滋味与口感、组织和杂质为因素集，以好、较好、一般和差为评语集， 根据感官评定结果，建立5 个单因素评价矩阵， 用模糊数学评定方法对其进行分析。

因素集U＝｛形态，色泽，滋味与口感，组织，杂质｝；评语集V＝｛好，较好，一般，差｝；其中，好（4分），较好（3 分），一般（2 分），差（1 分）

饼干权重的确定：权重集X＝｛0.20，0.20，0.30，0.20，0.10｝，即形态20分、色泽20分、滋味与口感30分、组织20分、杂质10分，共100分。

模糊关系综合评判集：模糊关系综合评定集Y＝X·R，其中X为权重集，R为模糊矩阵。

表1 感官评价等级表

项目	评分标准（4分）	较好（3分）	一般（2分）	差（1分）
形态	外形很完整，花纹非常清晰，很薄很均匀，不收缩，不变形，不起泡，凹底很少	外形较完整，花纹很清晰，厚薄基本均匀，收缩和变形少，气泡少，凹底很少	外形不太完整，花纹不太清晰，厚薄不太均匀，收缩变形多，起泡多，凹底多。	外形不完整，花纹不清晰，厚薄不均匀，收缩和变形多，起泡非常多，凹底非常多
色泽	呈棕黄色或金黄色或应有色泽，色泽非常均匀，有光泽，无白粉，无过焦，过百现象	有较好的棕黄色或金黄色或应有色泽，色泽基本均匀，光泽不明显，有非常少量的白粉，有很少过焦、过白现象	棕黄色或金黄色或应有色泽不明显，色泽不太均匀，光泽感差，有少量白粉，过白现象	棕黄色或金黄色或应有色泽很差，色泽不均匀，光泽感很差，有大量白粉，有大量过焦、过白现象
滋味与口感	香味强，无异味。口感松脆，不黏牙	香味较强，有轻微异味。口感较松脆，不黏牙	香味弱，有疑问，口感不太松脆，有点黏牙	香味很弱，有很大异味，口感不松脆
组织	断面结构呈多孔状，细密，无空洞	断面结构呈多孔状，较细密，空洞小	断面结构呈多孔状，不细密，有大的空洞	断面结构无多孔状
杂质	无油污、无不可食异物	有少量油污，有少量不可食异物	有较多油污、有较多不可食异物	油污和不可食异物非常多

2  仪器测试

2.1 尺寸测定方法

饼干品质评价指标包括直径(Width,W)、厚度(Thickness ,T)以及延展因子(Spread faetor ,W/T)。饼干直径值越大厚度值越小,表示饼干质量越好。由于饼干直径与厚度呈高度负相关, 因此, 常以直径表示饼干品质的优劣。有时也对反映饼干酥脆性的表面裂纹多少和深度(表面纹理) 以及硬度进行评价。饼干表面裂纹浅、少,则表明该面粉不适合饼干烘焙。

AACC 方法[3]要求饼干出炉冷却到室温, 将6块(或2块)饼干边缘对边缘测量其直径, 各饼干皆按一个方向转动90°,重复4次,并计算平均值。厚度的测量是、将饼干叠起,测量其高度, 随意变换饼干位置,重复测量,计算平均值。表2为美国软麦品质试验室推荐的几种饼干配方的最佳指标范围。

表2 不同饼干配方最佳指标范围

方法	性状	范围
AACC 10-53	丝切饼干宽度（cm）	63~67
	丝切饼干高度（cm）	7.5-8.5
AACC 10-52	糖酥饼干宽度（cm）	17.5-18.5
	糖酥饼干高度（cm）	<1,5
AACC 10-52D	糖酥饼干宽度（cm）	48-52
	糖酥饼干高度（cm）	<5.5
通用	饼干硬度（kg）	<25

资料来源:美国软麦品质实验室(http://www.oarde.ohsostate.edu/swqxz)

2.2 TPA(Texture Profile Analysis ,TPA) 质构测试[5]

1963年，首先由Brandt提出了质地多面剖析法(Texture Profile Analysis ,TPA )的概念。这种方法把对质地的表现用语，即感官、知觉与其力学性质、几何特性结合起来进行了定义, 使得对质地的感官评价信息可以用客观的方法相互勾通或传递。

TPA质构测试又被称为两次咀嚼测试, 主要是通过模拟人口腔的咀嚼运动, 对样品进行两次压缩, 测试与微机连接, 通过界面输出质构测试曲线。根据饼干的种类重点分析其中的几个指标, 所获得的指标及其分析方法见表3

表3 指标及分析方法

参数	定义
脆性	第一次压缩过程中若是产生破裂现象，曲线中出现第一个明显的峰，此峰值就定义为脆性
硬度	是第一次压缩时的最大峰值, 多数样品的硬度值出现在最大变形处
粘性	第一次压缩曲线达到零点到第二次压缩曲线开始之间的曲线的负面积
弹性	变形样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率, 用第二次压缩与第一次压缩的高度比值表示, 即长度2/长度1
黏聚性	表示侧试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力. 在曲线上表现为两次压缩所做正功之比(面积2/面积l)
胶着性	只用于描述半固态测试样品的猫性特性, 数值上用硬度和黏聚性的乘积表示即硬度x黏聚性
咀嚼性	咀嚼性只用于描述固态侧试样品, 数值上用胶黏性和弹性的乘积 表示。测试样品不可能既是固态又是半固态, 所以不能同 时用耐咀性和胶猫性来描述某一侧试样品的质构特性即胶 着性x弹性
回复性	表示样品在第一次压缩过程中回弹的能力, 是第一次压缩循环过程中返回样品所释放的弹性能与压缩时探头的耗能之比, 在曲线上用面积5和面积4的比值来表示, 面积5/面积4

目前测定饼干的质地主要使用质构仪。质构仪主要包括测试主机、控制台、备用探头和通过附件以及与质构仪相配套的专用软件, 它对距离、时间、作用力三者及其相互关系的处理, 获得对饼干面团流变特性最大拉伸阻力、拉伸比、面团戮性、面团强度等参数的测试结果以及饼干的 嫩度、硬度、脆性、粘性、弹性、咀嚼性、拉伸强度、抗压强度、穿透强度、内聚性、粘附性、松弛性、恢复度、破坏强度、张力、断裂强度、破裂点、剥离强度、铺展性等等。饼干一般常用圆柱形探头 P50探头, 测试前速率1.00mm/s、测试速率0.50mm/s, 测试后速率0.50mm/s,压缩程度90%，数据采集速率200p/s.

因为饼干酥脆的结构，压缩一次饼干就会断裂，所以选择单循环压缩模式。将饼干固定在平台，然后按启动键，用一定的速度下压探头，饼干破裂，硬度会自动测出来。测试探头：P/50

测试条件：目标模式：应变；测前速度：1.0mm/s；测试速度：0.5mm/s；测后速度：1.0mm/s；探头下压距离为：10mm；压缩量：30%；数据采集速率：200pps；传感器：25kg。

图1 单循环压缩模式图[4]

表4 单循环模式测试结构分析

2.3 三点弯曲测试饼干硬度方法

打开质构仪，启动电脑中的 TVT-300XP 软件，然后安装适合于饼干使用的刀刃型探头。将饼干固定在一定间距的水平支持臂间，并且对探头的高度和力量进行校正。然后按启动键，用一定的速度下压探头，直到饼干破碎为止。饼干硬度会自动测出来。测定过程如图 2 所示。测试探头：P-BP70A

测试条件：测试模式：破裂模式；测前速度：1.0mm/s；测试速度：0.5mm/s；测后速度：1.0mm/s；探头下压距离为：10mm；触发力 0.05N；数据采集速率：200pps。

图2 三点弯曲模式图

2.4 穿刺法[6]测定饼干质构

采用物性仪对饼干进行穿刺实验, 最优的穿刺探头是P0.25S 探头；空间破裂次数的计算公式中破裂距离应为力-位移曲线上力降为零所对应的距离；其所得的空间破裂次数与含水率的相关系数(R2)为0.9763，这一指标能够表征饼干的脆性。

饼干在穿刺过程中经历的变化过程可归结为：上表面下凹→底面产生裂纹→沿着裂纹方向形成裂块→底面露出孔状→底面孔状完全形成，对应的力-位移曲线上的变化是：出现小的峰值→第一次出现峰的较大降落→很多的小峰→力开始出现持续降落的趋势→力降为零。综合考虑饼干整个过程的破裂状态，由于饼干在力-位移曲线上的3 个阶段中均有破裂的情况发生，所以以力降为零所对应的距离为破裂距离

姜松等通过实验比较，TPA 和三点弯曲方法都需要将样品制成统一的形状，操作较繁琐，且所得到的弯曲应力、最大力对应距离和脆性值在含水率为5% 之前变化不明显；而穿刺实验得到的空间破裂次数与含水率的线性相关系数为0.9763，明显高于其他指标，能够体现饼干这种脆性食品的小破裂事件，且不需要将饼干制成要求的形状，操作起来比较简单。所以穿刺实验方法要优于三点弯曲和TPA 方法。

2.5 声波测定[11]

对脆性的感知听觉占了一定比例, 一些研究致力于碎裂时发生的声波, 当试样被压缩和咀嚼时声波被记录.由于用仪器可以控制碎裂的各个方面, 所以仪器检测的方法较受欢迎, 咀嚼时记录的声音更反映了脆性有关的听觉刺激, 尤其是当骨骼传导( 即骨传导声波经头盖骨传到内耳而不经过耳道内的空气的过程) 和空气传播的振动共同记录和分析.

研究碎裂声波的2种主要方法是:(1) 分析声波信号的振幅-时间曲线图,(2)分析振幅-频率曲线图, 后者是通过快速傅氏换算法( FFT)从前者换算过来. 。将两种方法结合起来的3-D声波图( 振幅-时间-频率) 被广泛用于语音分析, 但很少用于咀嚼声音的分析, 主要是声波图提供了大量的数据, 很难从中选取适当的数据。Liu克服了这个困难[7] , 利用模拟中枢神经网络成功地预测了脆性的感官分数, 这可能是分析进食声波的最有前途的方法之一。

2.6 生物流变学

另一具有广阔前景的研究领域是质地的口腔内检测。此方法跟踪在整个咀嚼、吞食过程中食品质构的变化, 由于干脆食品在口腔内和唾液的水合作用, 这种实时跟踪检测显得更为重要。

Kohyama[8] 利用多点压力传感器分析剪切表面力的分布, 可识别食品质构及其咬切时质构的变化。肌肉描述术[9] 也被用于咬切时结构崩溃的质构变化, 此方法记录咀嚼时上下颚肌肉的活动, 研究结论表明, 不同组消费者咀嚼的模式明显的与脆性饼干的质地有关。

3 饼干色泽的测定方法

对于饼干的色泽来说，烤制出来一般都呈棕黄色。这是由于糖和蛋白之间的美拉德反应引起的。美拉德反应[10]是一种非酶促反应，这种非酶促反应会引起类黑精的形成。随着这种类黑精的不断增加，会给人褐色的印象。

将SMY-2000测色色差计打开，预热后，将镜头口对准校正黑白板，测定L标准、a标准、b标准，将待测样品放置于镜头口，按确定键后得到L*、a*、b*每测一次将待测样品旋转90度，一个样品测2次，求平均值。L* 示被测物体的深浅程度，它的范围从0（黑色）-100（白色）（深-浅）。a* 示的是被测物体的红绿程度，它的值越大，表明被测物体偏红色，反之表明被测物体偏绿色。b* 示的是被测物体的黄蓝程度。它的值越大，表明被测物体偏黄色，反之表明被测物体偏蓝色。

4 对饼干品质研究的展望

饼干品质分析是测量关于饼干口感的属性的方法,其测定评价方法有感官评定和仪器分析。饼干品质的感官评价, 不仅需要具有一定判断能力的评审员, 而且这种评价鉴定往往费时费力。其结果也常受多种因素影响, 很不稳定。因此, 仪器检测能够正确表现饼干品质的客观评价方法在这些方面具有较大的优势。但对于饼干品质的评价(比如TPA测试) 来说,它却很难通过感官评定来表现饼干品质的综合力学性质。例如柔软度等。很难用某一种单纯的力学性质表达。因此, 饼干品质的测定仪器多属于半经验或模拟测定。所以感官评定作为品质测试方法仍然是不可或缺的方法。所以应该建立一套行之有效的客观评价质地的方法, 开发出一系列适合于不同类型饼干的综合评价的测试参数的评价指标是摆在我们而前急待解决的问题。随着物性测试仪的推广应用, 随着人们对感官评价进行客观评价分析的认识的深人, 越来越多的物性测试仪参数和感官指标将会建立起来。这对于改善饼干品质, 提高饼干质量安全具有很重要的意义。

参考文献

[1] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T20980-2007.饼干中华人民共和国国家标准.北京:2007.

[2] 魏永义, 王琼波, 张莉,等.模糊数学法在饼干感官评定中的应用[J]. 食品工程，2012（2）：87－.

[3] AACC. (2000 ).Approved methods of the AACC (10 th ed).St .Paul, MN : American Association of Cereal Chemists (Methods 08一0l,30一25 , 44一15A,46一10,54一10,54一21 ).

[4] Gaines, C, S ., Kassuba. A., and Finney P.L.1992a .Instrumental measurement of cookie hardness. Assessment of methods . Cereal Chem.69 :115一119.

[5] 吴洪华, 姜松. 食品质地及其T PA测试[J]. 食品研究与开发,2005,26:128一129.

[6].姜松,贾瑜 .韧性饼干脆性评价方法的研究[J].食品科学.2010,31卷，15: 60 – .

[7] .Liu X, Tan J. Acoustic wave analysis for food crispness evaluation[ J]. Journal of Texture Studies, 2000, 30:397~ 408.

[8]. Kohyama K, Nishi M . Direct measurement of biting pressures for cracker using a multiple point sheet sensor[J]. Journal of Texture Studies, 1997, 28: 605~ 617.

[9]. Brown W E, Braxton D1 Dynamics of food breakdown during eating in relation to perceptions of texture and preference: a study on biscuits[ J]. Food Quality and Preference, 2000, 11: 259~ 267.

[10] Lingnert, H. Development of the maillard reaction during food processing.In P.A.Finot (Ed.), Maillard reaction in food processing, human nutrition and physiology. Basel: Birkhauser Verlag, 1990.171.

[11] 于泓鹏,曾庆孝, 脆度的研究方法及其控制参数[J]. 食品与发酵工业, 2004, 30(3): 85 -.