明胶软糖作为一种广受欢迎的凝胶类糖果，其独特的口感（如弹性、咀嚼性、软硬度）是决定消费者接受度的关键因素。为了客观、量化地评价其质构特性，质构仪已成为食品研发、质量控制和生产过程监控中不可或缺的工具。本文旨在系统阐述明胶软糖的三种核心质构测试方法——TPA测试、穿刺测试和剪切测试的原理、操作要点、关键参数及其在产品开发与质量控制中的应用价值。

一、质构仪检测必要性

明胶软糖以明胶为主要胶凝剂，通过加热溶解、混合、浇注、冷却成型等工艺制成。其最终产品的质构特性受明胶类型、浓度、糖浆配比、pH值、水分含量及加工工艺等多种因素影响。传统的感官评价虽直观，但主观性强、成本高且难以标准化。质构仪通过模拟口腔咀嚼或手指按压等动作，提供可重复、可量化的物理数据，为明胶软糖的配方优化、工艺改进和货架期稳定性研究提供了科学依据。

二、质构分析（TPA）测试

1、原理与目的

TPA测试是模拟人双次咀嚼过程的循环压缩测试。它通过一次完整的两次压缩循环，全面评估食品的多项质构特性，是评价明胶软糖整体口感最全面的方法。

2、操作方法

样品准备：将明胶软糖切成规则的圆柱体或立方体（通常直径/边长约15-20mm，高度10-15mm），确保表面平整。

探头选择：常用平底圆柱形探头（如P/36R或P/50）。

测试参数：

• 预测试速度：1-2 mm/s
• 测试速度：1-2 mm/s
• 两次压缩间隔时间：30-60秒（模拟唾液润湿和下一次咀嚼）
• 目标形变：通常为样品原始高度的50%-70%。

测试过程：探头第一次压缩样品至目标形变后返回，停留设定间隔时间，再进行第二次压缩。

2、 关键参数与解读

• 硬度（Hardness）：第一次压缩曲线的最大峰值力。反映软糖抵抗初始变形的能力，数值越高，口感越“硬”。
• 粘聚性（Cohesiveness）：第二次压缩做功与第一次压缩做功的比值。反映软糖内部结合的紧密程度，数值越高，结构越“紧实”。
• 弹性（Springiness）：第一次压缩后样品恢复的高度与原始高度之比。反映软糖被压缩后恢复原状的能力，数值越高，口感越“Q弹”。
• 咀嚼性（Chewiness）：硬度 × 粘聚性 × 弹性。综合反映将半固态食品咀嚼成可吞咽状态所需的能量，是评价软糖“嚼劲”的关键指标。
• 回复性（Resilience）：第一次压缩过程中，探头返回时释放的能量与压缩时消耗的能量之比。反映软糖的“回弹”特性。

3、 应用

• 比较不同明胶浓度或类型的软糖口感差异。
• 评估老化过程（如水分迁移）对软糖质构的影响。
• 确保批次间产品质量的一致性。

三、穿刺测试（Penetration Test）

1、原理与目的

穿刺测试使用细小的探针（如圆柱形、圆锥形或球形）刺入样品表面，测量穿透样品所需的力。该方法主要用于评估软糖的表面软硬度和内部结构的均匀性，模拟用手指按压或牙齿咬破软糖表皮的感觉。

2、操作方法

样品准备：可直接使用完整软糖或切成平整表面的样品。

探头选择：常用P/2（2mm圆柱探针）、P/3（3mm圆柱探针）、P/5（5mm圆柱探针）或P/0.5S（半球形探针）。

测试参数：

• 预测试速度：1-2 mm/s
• 测试速度：1-2 mm/s
• 目标深度：需穿透整个样品或达到特定深度（如5-10mm），具体取决于样品厚度和研究目的。

测试过程：探头垂直向下刺入样品至目标深度后返回。

3、关键参数与解读

• 最大穿刺力（Maximum Penetration Force）：穿刺过程中出现的最大力值。直接反映软糖的“软硬度”，数值越大，口感越硬。
• 穿刺功（Penetration Work）：穿刺过程中的总做功。反映穿透软糖所需的总能量。
• 曲线形态：曲线的形状可揭示软糖的结构。例如，一个明显的峰值后迅速下降可能表示表皮较硬而内部较软；多峰曲线可能表示内部有气泡或不均匀结构。

4、应用

• 快速筛选不同配方软糖的软硬程度。
• 评估软糖表皮的形成质量（如是否过硬或过软）。
• 研究软糖在储存过程中因失水或吸湿导致的软硬度变化。

四、剪切测试（Shear Test）

1、原理与目的

剪切测试模拟门齿切割食物的动作，通过刀片状探头（如Warner-Bratzler刀具）将样品切断，测量切断样品所需的力和做功。该方法特别适用于评估软糖的“韧性”和“易碎性”。

2、操作方法

• 样品准备：将软糖切成标准尺寸的条状或块状（如20mm长，10mm宽，10mm高）。
• 探头选择：Warner-Bratzler剪切刀具（如HDP/BS）是标准选择。
• 测试参数：

预测试速度：1-2 mm/s

测试速度：1-2 mm/s

• 测试过程：刀片垂直下落，将样品完全切断。

3、关键参数与解读

• 最大剪切力（Maximum Shear Force）：剪切过程中出现的最大力值。反映软糖抵抗被切断的能力，数值越高，口感越“韧”或“难嚼”。
• 剪切功（Shear Work）：剪切过程中的总做功。综合反映切断软糖所需的能量，与咀嚼性相关。
• 曲线形态：曲线的平滑度或波动性可反映软糖的断裂特性。平滑曲线表示均匀断裂，锯齿状曲线可能表示材料有纤维状结构或内部缺陷。

4.4 应用

• 评估软糖的“韧劲”和“易嚼性”。
• 比较不同交联程度或添加物（如淀粉、果胶）对软糖机械强度的影响。
• 研究软糖在长期储存后是否变得更“韧”或更“脆”。

五、三种测试方法的比较与综合应用

在实际应用中，这三种方法并非相互替代，而是互补的。例如：

• 研发阶段：可先用穿刺测试快速筛选出软硬度合适的配方，再用TPA全面评估其口感轮廓，最后用剪切测试确认其韧性是否符合预期。
• 质量控制：可将穿刺测试作为快速在线检测手段，而TPA和剪切测试用于定期的深度质控或问题排查。
• 货架期研究：结合三种测试，可以全面分析软糖在储存过程中硬度增加（穿刺力上升）、弹性下降（TPA弹性降低）、韧性改变（剪切力变化）等复杂的质构演变规律。

TPA测试、穿刺测试和剪切测试是评价明胶软糖质构特性的三种有效且互补的质构仪分析方法。TPA提供了最接近真实咀嚼体验的全面口感画像；穿刺测试是评估软硬度的快速、灵敏手段；剪切测试则专注于材料的断裂力学特性。