Hệ thống bài thí nghiệm PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM

BỘ CÔNG NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM & SINH HỌC
Hệ thống bài thí nghiệm

PHÂN TÍCH
CẤU TRÚC THỰC PHẨM
Môn học: Vật lý thực phẩm
1
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2007
PHẦN 1
GIỚI THIỆU CƠ SỞ
CỦA PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM
1.1. Giới thiệu về môn vật lý thực phẩm
2
Kiểm tra các tính chất liên quan đến cấu trúc của sản phẩm thực phẩm trong công nghiệp
thực phẩm nhằm phát triển những sản phẩm mới và cải tiến sản phẩm. Độ mềm
của sản phẩm thịt và sản phẩm họ đậu cũng như độ giòn của sản phẩm khoai tây
và táo là đối tựong nghiên cứu của nhiều phòng thí nghiệm đo cấu trúc của sản
phẩm thực phẩm. Độ tươi của bánh nướng như bánh mì, bánh quy, bánh cracker
rất quan trọng đối với người tiêu dùng và có thể xác định được bằng các thiết bị
kiểm tra cấu trúc sản phẩm thực phẩm. Nhiều tính chất về độ cứng của sản phẩm thực
phẩm được tìm thấy là sự kết hợp giữa độ giòn, cứng và độ dai tạo nên sản phẩm thành
công. Những phương pháp đóng gói mới và giảm ảnh hưởng của lực tĩnh điện tăng cải
thiện thời gian bảo quản của sản phẩm và các nhà khoa học cần đo một cách cẩn thận
những ảnh hưởng của những vấn đề như thế.
Cá, tôm đông lạnh và những sản phẩm thực phẩm khác yêu cầu chế biến cẩn thận và các
nhà công nghệ tìm ra các tham số tối ưu thông qua việc kiểm tra sự thay đổi đó. Kem và
sản phẩm dạng paste phải có độ nhớt thích hợp mới có thể tiến hành thí nghiệm trên máy
kiểm tra cấu trúc.

Các nhà công nghệ thực phẩm khắp thế giới dùng những thiết bị lưu biến để đo tính chất
cấu trúc của thực phẩm như độ giòn, độ dai, độ chín, độ dính, tính dễ vỡ, độ nhớt và độ
mềm. Những tính chất này có thể phân biệt khách quan những sản phẩm mới.
1.2.Cấu trúc thực phẩm
1.2.1. Sự cảm nhận cấu trúc thực phẩm của con người
Cấu trúc thực phẩm là tất cả các thuộc tính cơ học, hình học, bề mặt của sản phẩm
được cảm nhận bởi cơ học, xúc giác, thị giác và các cơ quan cảm thụ khác của con người
[ISO 5492 : 1992].
Sự cảm nhận cấu trúc thực phẩm bắt đầu với kết cấu của nguyên liệu thực phẩm (ví
dụ các phân tử hoặc vi cấu trúc được sắp xếp theo kiểu hình học như thế nào). Khi kết cấu
này được cho vào miệng hoặc cảm nhận bằng tay, nó sẽ thay đổi như: giảm kích thước,
tăng ẩm do sự tiết nước bọt. Kết cấu của thực phẩm qua quá trình nhai sẽ tạo ra những
kích thích được dây thần kinh truyền về não và hình thành sự nhận biết về cấu trúc.
Những nhận biết này kết hợp sự ghi nhớ đã hình thành nên một ý niệm về cấu trúc thực
phẩm đối với người tiêu dùng. Những nhận biết đó cũng có thể được chuyển thành sự
3
đánh giá cường độ của một thuộc tính cấu trúc nào đó, thông thường được đánh giá bởi
hội đồng cảm quan [3, 30].
Cấu trúc của thực phẩm được nhận biết đầu tiên qua thị giác. Ở những cái nhìn đầu
tiên, con người đã hình thành một sự dự đoán về cảm nhận cấu trúc của thực phẩm khi nó
ở trong miệng hoặc khi chạm tay. Việc đánh giá thuộc tính cấu trúc này thường phụ thuộc
nhiều vào kinh nghiệm ăn uống. Nếu sự dự đoán này không đúng, thực phẩm có thể bị từ
chối. Những thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá qua thị giác là: độ bóng, sự gồ ghề
trên bề mặt… [30].
Việc đánh giá cấu trúc bằng xúc giác có thể thực hiện trực tiếp bằng việc tiếp xúc,
thao tác trên thực phẩm với những ngón tay hoặc gián tiếp bằng cách chạm vào thực
phẩm thông qua dao, nĩa… [7, 30]. Các thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá bằng tay
gồm thuộc tính cơ học (ví dụ lực ép), thuộc tính hình học (sờn, có sạn) và thuộc tính ẩm
(có dầu, ướt). Hầu hết những thuộc tính cấu trúc này được cảm nhận khi có sự tiếp xúc
giữa da và bề mặt nguyên liệu. Sự di chuyển da qua bề mặt nguyên liệu (ví dụ da của quả

cam) tạo ra rung động trong da, những rung động này được coi là cảm giác khi cảm nhận
cấu trúc bằng xúc giác. Môi cũng đóng vai trò quan trọng trong cảm nhận cấu trúc bằng
xúc giác. Chúng có cảm giác đặc biệt để đánh giá sự gồ ghề trên bề mặt và những thuộc
tính cấu trúc khác của thực phẩm. Tuy nhiên, khi đánh giá mức độ của một thuộc tính cấu
trúc nào đó, việc đánh giá được thực hiện trong miệng thì chính xác hơn thực hiện bằng
tay [30]. Quá trình cảm nhận cấu trúc thực phẩm trong miệng gồm 3 gian đoạn. Ban đầu
là cảm nhận độ cứng, khả năng để phá vỡ thực phẩm trong lần cắn đầu tiên. Tiếp theo là
sự cảm nhận độ nhai (chewiness), độ dính nhớt trong quá trình nhai, sự ẩm ướt và béo
ngậy của thực phẩm, cùng với sự cảm nhận kích thước và thuộc tính hình học của những
mẫu thực phẩm riêng lẻ. Cuối cùng là sự cảm nhận tốc độ phá vỡ thực phẩm trong quá
trình nhai, sự giải phóng, hấp thu ẩm hay bất kì sự bao phủ của thực phẩm lên miệng hoặc
lưỡi [3].
Ngoài việc cảm nhận cấu trúc bằng cách nhai hay nhìn, tiếp xúc với thực phẩm thì
nghe cũng đóng vai trò rất quan trọng [7, 30]. Một thuộc tính vốn có của quá trình phá vỡ
các thực phẩm giòn là tạo ra âm thanh. Khi cắn các thực phẩm khác nhau thì âm thanh
phát ra cũng khác nhau. Hai tiêu chuẩn cảm quan cơ bản để phân biệt những âm thanh
phát ra từ thực phẩm là độ lớn và tính liên tục hay gián đoạn của âm thanh. Người thử có
thể phân biệt được giữa giòn “crisp” và giòn “crunch” bằng việc đánh giá âm thanh phát
ra. [13, 19, 30].
1.2.2. Phân loại thuộc tính cấu trúc
4
Thuộc tính cấu trúc có thể được chia nhỏ hơn thành nhiều loại khác nhau. Những
phân loại này thể hiện trong bảng 1.1. Ngày nay, những phân loại này vẫn được sử dụng
mặc dù chúng đã phát triển qua nhiều thập kỉ [30].
Bảng 1.1: Bảng phân loại thuộc tính cấu trúc theo một số tác giả [30]
Tác giả Phân loại Định nghĩa Ví dụ
Szczemiak,
1963
Thuộc tính cơ
học

Sự biến đổi của nguyên
liệu dưới tác dụng của sức
căng và ứng suất
Loại 1: cứng, cố kết.
Loại 2: giòn, mức độ
nhai (chewiness).
Thuộc tính hình
học
1) Những thuộc tính hình
dạng và kích thước.
2) Những thuộc tính hình
dạng và định hướng.
Trơn, nhẵn hay cứng,
có sạn.
Mềm nhão, dễ tách
thành từng mảnh, tinh
thể.
Những thuộc
tính khác
Những cảm giác trong
miệng đặc trưng liên quan
đến sự cảm nhận hàm ẩm
và béo.
Trơn như có dầu, béo
ngậy.
Shermann,
1969
Loại 1 1) Những thuộc tính dùng
phép phân tích.
2) Hình dạng, kích thước

của hạt, sự phân bố các hạt.
3) Thể tích khí, vị trí lỗ
khí, sự phân bố lỗ khí
Loại 2 Sự kết hợp của hai thuộc
tính cấu trúc cơ bản (loại
1).
Độ đàn hồi, độ nhớt,
độ dính.
Loại 3 Sự kết hợp của hai hay
nhiều thuộc tính loại 2.
Độ sánh, độ cứng, độ
giòn, lổn nhổn.
Jowitt,
1974
Thuộc tính cấu
trúc chung
Kết cấu, cấu trúc, sự cố kết
Sự biến đổi của
nguyên liệu
dưới tác dụng
của sức căng,
ứng suất
Độ cứng, chắc, mềm
Kết cấu của
nguyên liệu
1) Hình dạng, kích thước
của hạt
2) Hình dạng và sự sắp xếp
của các yếu tố thuộc kết
cấu

Mịn, nhiều nước
Dễ tách thành từng
mảnh, xơ
Cảm giác miệng Nhiều nước, mềm xốp
1.3. Phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm
5
1.3.1. Phương pháp phân tích cảm quan
Phân tích cảm quan là kỹ thuật sử dụng các cơ quan cảm giác của con người để tìm
hiểu, mô tả và định lượng các tính chất cảm giác của một sản phẩm thực phẩm như màu
sắc, hình thái, mùi, vị và cấu trúc [1].
Trong phân tích cảm quan các giác quan của người thử được sử dụng như một dụng
cụ đo. Các giác quan làm nhiệm vụ nhận thông tin như là màu sắc, mùi, vị, qua phân tích,
xử lý và đưa ra kết quả dưới dạng các giá trị ước lượng, so sánh và mô tả [1].
Đánh giá một chỉ tiêu chất lượng nào đó có nghĩa là ước lượng giá trị của chỉ tiêu đó
khi nó có nhiều trạng thái phân biệt. Người ta có thể gắn cho các trạng thái này một giá trị
và như thế chúng trở thành đại lượng đo được [1].
Việc đánh giá cảm quan cấu trúc sẽ cung cấp những thông tin về sự tiếp nhận và
phản ứng của con người đối với cấu trúc như thế nào khi họ sử dụng sản phẩm. Để thu
được kết quả đo khách quan và đáng tin cậy, cần sử dụng một hội đồng cảm quan đã được
huấn luyện đánh giá cấu trúc. Khi không được huấn luyện thích hợp, người thử sẽ sử
dụng chính những hiểu biết của mình trong việc đánh giá. Những hiểu biết này của người
thử là khác nhau bởi vì mỗi người đều có kinh nghiệm cảm quan, nền văn hóa, môi
trường sống và một tiểu sử riêng. Khi qua huấn luyện, ta có thể phát triển một hệ thống
kiến thức chung để sử dụng trong suốt quá trình đánh giá. Như vậy, một hội đồng có thể
cung cấp những trả lời định tính và định lượng tương đồng. Một yêu cầu cơ bản để việc
đánh giá cảm quan cấu trúc được thành công là những thuộc tính cấu trúc phải được định
nghĩa theo cùng một cách để mỗi người trong hội đồng đánh giá hiểu giống nhau về
những thuộc tính đó. Chính vì vậy, những thuật ngữ cấu trúc đưa ra những định nghĩa chi
tiết về thuộc tính của thực phẩm là một công cụ hữu ích. Để có được một phép phân tích
cảm quan các thuộc tính cấu trúc chính xác và đáng tin cậy, cũng như để phát triển một hệ

thống kiến thức chung, những hệ thống tiêu chuẩn đánh giá đã được đưa ra, ví dụ hệ
thống tiêu chuẩn của Szczesniak về độ cứng, độ giòn, độ nhớt, độ dính, mức độ nhai; hay
hệ thống tiêu chuẩn ISO 5492:1992 về độ cứng, độ gãy vỡ, độ nhai, độ chắc, độ dính, độ
nhớt… Các tiêu chuẩn tham khảo giúp cho hội đồng cảm quan phát triển thuật ngữ chính
xác, quyết định đáng tin cậy và nhận ra hầu hết các đặc tính quan trọng của sản phẩm.
Những tiêu chuẩn tham khảo này cũng rất hữu ích trong việc giải thích những ảnh hưởng
của các thành phần lên những mẫu nguyên liệu thực tế; hội đồng chỉ cần huấn luyện trong
thời gian ngắn, có khả năng đưa ra hệ thống tài liệu thuật ngữ và cung cấp những công cụ
phong phú cho buổi thảo luận [30].
Các phép thử phân biệt thì rất có ích khi cần xác định có tồn tại sự khác nhau giữa
các sản phẩm hay không. Còn nếu mục đích nghiên cứu vừa định tính vừa định lượng
những khác nhau của sản phẩm thì phép phân tích mô tả là cần thiết. Một phương pháp
6
phổ biến để nghiên cứu định tính và định lượng sự khác nhau của cấu trúc thực phẩm là
phương pháp Texture profile analysis (TPA – tạm dịch là phân tích mô tả cấu trúc, trong
một số tài liệu còn gọi phương pháp này là STPA – sensory texture profile analysis – để
phân biệt với phương pháp TPA trong phân tích công cụ) [7, 23, 30].
Phương pháp TPA đưa vào tính toán bản chất động học của sự cảm nhận cấu trúc.
Do đó, phương pháp này đánh giá thuộc tính cấu trúc theo trình tự: đầu tiên là các thuộc
tính bề mặt (nhìn trước khi nhai), tiếp đến sự nén ép ban đầu (cảm nhận dựa trên lần cắn
đầu tiên), cảm nhận trong suốt quá trình nhai, phần còn lại (sự thay đổi tạo ra trong suốt
quá trình nhai và thường cảm nhận sau khi nuốt). Trong quá trình đánh giá, ngoài các
thuộc tính cơ học và hình học, âm thanh phát ra cũng được cảm nhận [7, 30].
Trong đa số các nghiên cứu về cấu trúc thực phẩm đều dùng phương pháp TPA, đặc
biệt khi cần đưa ra các mô tả về thuộc tính cấu trúc của sản phẩm, phương pháp TPA xác
định sự khác nhau giữa các đặc tính riêng biệt. Chẳng hạn, khi nghiên cứu về sản phẩm
phô mai, Pereira đã dùng phương pháp này, một số thuật ngữ như độ chắc, độ dai, độ béo,
độ dính… đã được hội đồng đưa ra. Và khi hội đồng đưa ra thuật ngữ sẽ đi kèm với định
nghĩa thuật ngữ, các thuật ngữ được lựa chọn qua sự thống nhất của hội đồng hoặc xử lý
thống kê sẽ là chỉ tiêu đánh giá cho sản phẩm. Trong một số các nghiên cứu khác, khi tác

giả muốn nghiên cứu trên một số thuộc tính nhất định nào đó, thì việc xây dựng thuật ngữ
cho sản phẩm được bỏ qua, hội đồng đánh giá sẽ được giới thiệu những thuật ngữ có sẵn
từ một tiêu chuẩn hay từ các nghiên cứu trước trên sản phẩm tương tự. Việc định lượng
các thuộc tính có thể được sử dụng trên thang không cấu trúc (vạch dấu trên một đường
thẳng chiều dài nhất định), hoặc trên thang điểm, số điểm trên thang có thể là 7, 9, 10 hay
100… tùy theo từng thí nghiệm [9, 10, 12, 16, 22, 23, 25].
1.3.2. Phương pháp phân tích bằng thiết bị
Ngoài phương pháp phân tích cảm quan để đánh giá cấu trúc, cấu trúc còn có thể
được đánh giá bằng bằng phương pháp phân tích bằng thiết bị (phương pháp công cụ).
Yêu cầu của phương pháp phân tích bằng thiết bị thường hợp lý với giá thành rẻ, năng
suất cao, mang tính khách quan và phép đo cấu trúc bằng thiết bị thường được phát triển
với mục đích thay thế phương pháp phân tích cảm quan [30].
 Phân loại: phương pháp công cụ có thể được chia thành 3 loại
 Phương pháp cơ bản (fundamental methods): bao gồm việc đo những thuộc tính vật lý đã
được định nghĩa rõ ràng, có nền tảng khoa học chặt chẽ, mà những thuộc tính này nếu
được đo một cách chính xác thì độc lập với phương pháp đo. Những thông số cơ bản
chung như: Young’s modulus, độ nhớt… [7]
7
 Phương pháp thực nghiệm (empirical methods): chỉ đo các thuộc tính vật lý của thực
phẩm. Đo những biến số không được định nghĩa rõ ràng được chỉ ra theo kinh nghiệm
thực hành có liên quan đến cấu trúc đặc trưng. Phát triển dựa trên kinh nghiệm và quan
sát, thiếu nền tảng khoa học chặt chẽ. Trong phương pháp này có các thiết bị như : máy
đo đâm xuyên đo bằng cách đâm xuyên qua sản phẩm, đo khả năng chống lại của sản
phẩm đối với lực đâm xuyên và/hoặc tổng độ sâu đâm xuyên; máy nén để đo khả năng
chống lại của sản phẩm đối với lực ép; và dụng cụ cắt để ghi lại lực cần thiết để cắt sản
phẩm được kiểm tra đâm xuyên, cắt xé, nén ép, ấn đẩy … [7, 30]
 Phương pháp mô phỏng (imitative methods): mô phỏng theo hoạt động khi ăn của con
người, giống như quá trình nhai. Phép đo mô phỏng được thiết kế để mô phỏng một quá
trình giống như khi ăn thực phẩm. Một trong những kỹ thuật nổi tiếng của nhóm phép đo
mô phỏng là phương pháp được gọi là texture profile analysis (TPA). Phương pháp TPA

mô phỏng hoạt động nhai của răng. Ý tưởng chính của phương pháp này là một lượng
mẫu thực phẩm tương đương với miếng cắn được ép hai lần liên tiếp. Kết quả thu được
một đường cong thể hiện quan hệ giữa lực và thời gian. Một vài thuộc tính cấu trúc như
độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độ đàn hồi có thể được đánh giá từ đường cong này. Để
phương pháp TPA giống như một quá trình nhai thật sự, người ta bôi trơn giữa vùng tiếp
xúc của mẫu và thiết bị. Những chất bôi trơn (ví dụ dầu thực vật thô) được sử dụng để bắt
chước sự chuyển động trong miệng. Ngoài ra, một hàm răng nhân tạo và sự chuyển động
theo không gian ba chiều cũng đã được lắp vào thiết bị đo TPA để tạo ra một phương
pháp hiện thực hơn [7, 30].
 Các phương pháp thường dùng phân tích cấu trúc bánh [14, 17, 21, 22, 26, 27, 28]
Trong phân tích cấu trúc bánh biscuit thường sử dụng các phương pháp thuộc nhóm
phương pháp thực nghiệm như: đâm xuyên (puncture), nén ép (compression), ba điểm uốn
cong (the three-point bending test), ba điểm phá vỡ (three-point break).
Các phương pháp này đều tác dụng lực lên bánh, nhưng cách thức tác dụng lại khác
nhau (hình 1.1), đối với phương pháp đâm xuyên cũng gần giống như phương pháp nén
ép nhưng trụ tác dụng lực chỉ là một que có tiết diện nhỏ.

a) b)
8
Hình 1.1. Mô tả cách tác dụng lực của phương pháp ba điểm và phương pháp nén
ép. a – Phương pháp ba điểm, b – Phương pháp nén ép.
Tùy thuộc vào mục đích của nghiên cứu, có thể sử dụng một hoặc nhiều hơn trong
những phương pháp trên. Vì cách thức tác dụng lực khác nhau nên mỗi phương pháp sẽ
cho kết quả khác nhau. Chẳng hạn, phương pháp ba điểm uốn cong được dùng để xác
định Young’s modulus, failure stress, failure strain, đo lực phá vỡ (fracture); còn phương
pháp đâm xuyên, phương pháp nén ép đo lực phá vỡ rồi tính toán tỉ lệ giữa lực và sự phá
vỡ (force/deformation), hay phương pháp ba điểm phá vỡ lại dùng để xác định lực phá vỡ
(break-strength). Ngoài ra, phương pháp đâm xuyên cung cấp nhiều thông tin có ích về sự
thay đổi cấu trúc trong cùng một mẩu bánh biscuit bằng việc đâm ở những vị trí khác
nhau mà không thể thực hiện được bằng phương pháp ba điểm uốn cong.

1.4. Quan hệ giữa phương pháp phân tích cảm quan và phương pháp phân tích
bằng thiết bị
Cơ thể con người cảm nhận cấu trúc qua các giác quan như thính giác, thị giác và
xúc giác. Việc cảm nhận cấu trúc thực phẩm của con người thông qua các cơ quan tế bào
da, các dây thần kinh tự do. Trong đó, khi cảm nhận bằng miệng, đóng vai trò quan trọng
là những cơ quan tế bào xúc giác trong vòm miệng cứng và mềm, lưỡi, lợi và màng bao
quanh răng; ở đó có các dây thần kinh vô cùng quan trọng trong những cơ và khớp miệng.
Những tín hiệu từ những dây thần kinh này cung cấp thông tin về vị trí quai hàm miệng,
sự căng và chiều dài cơ.
Trong khi đó, các thiết bị phân tích dựa vào bộ chuyển đổi để chuyển những sự đo
lường vật chất, vật lý thành những tín hiệu điện hoặc tín hiệu có thể nhìn thấy; những tín
hiệu này có thể thu được ngay hoặc cung cấp cho thiết bị ghi nhận dữ liệu. Thiết bị đo đạc
phụ thuộc vào loại phương pháp kiểm tra sử dụng. Điều quyết định loại phương pháp
kiểm tra được áp dụng là tính chất hình học của mẫu kiểm tra và việc mẫu được giữ như
thế nào. Các phép kiểm tra thực hiện trên nguyên liệu rắn hoặc dai thì thường được làm
dưới lực ép, trượt, xoắn và căng.
Bộ chuyển đổi này thường cho một kết quả tuyến tính có thể đặc trưng cho những
đặc tính vật lý. Trái lại, sự cảm nhận của con người lại phụ thuộc vào hiện tượng tâm sinh
lý mà thường có khuynh hướng không tuyến tính.
Những yếu tố như nhiệt độ thường ảnh hưởng lên trạng thái lưu biến do đó những
thiết bị đo những thông số như vậy sẽ được cài đặt nhiệt độ chính xác và ổn định. Trong
khi đó, quá trình xảy ra trong miệng khi ăn lại khác. Thân nhiệt của con người là 37
o
C,
các thực phẩm được đưa vào miệng hiếm khi ở cùng một nhiệt độ do đó ở trong miệng
thường xảy ra sự thay đổi về nhiệt độ mà có thể dẫn đến thay đổi tính chất vật lý của thực
9
phẩm. Ví dụ chocolate ở điều kiện 20
o
C ở trạng thái rắn nhưng khi cho vào miệng, với thân

nhiệt của cơ thể sẽ làm cho chocolate tan chảy.
Ngoài ra, sự có mặt của nước bọt trong miệng làm hòa tan những nguyên liệu tan
trong nước. Có khoảng 1,5 L nước bọt được tiết ra mỗi ngày. Trong nước bọt có chứa
enzyme tiêu hóa ( amylase) cũng như những protein và polypeptide không phổ biến.
Nước bọt hoạt động như một chất bôi trơn hay dung môi làm cho các thực phẩm bị hòa
tan và vỡ ra trong quá trình nhai. Trong khi đó, hầu hết các thiết bị kiểm tra tính chất lưu
biến không có điều kiện để cho chất bôi trơn lên mẫu trong quá trình kiểm tra.
Tốc độ di chuyển của hàm và lưỡi trong miệng là một yếu tố giới hạn trong việc cảm
nhận cấu trúc thực phẩm của chúng ta. Tùy thuộc vào loại thực phẩm và người thử mà
mỗi người có tốc độ nhai khác nhau, thậm chí với cùng một loại thực phẩm, một người
thử thì từ khi bắt đầu bỏ thực phẩm vào nhai cho tới khi có thể nuốt được thực phẩm đó
tốc độ nhai cũng khác nhau.
Hoạt động nhai kết hợp với việc tiết nước bọt làm vỡ thực phẩm cho đến khi có thể
nuốt được. Rõ ràng đây là một quá trình phụ thuộc vào thời gian và bản chất của thực
phẩm do đó cấu trúc của thực phẩm sẽ thay đổi.
Cấu trúc của thực phẩm có thể sinh ra là do sự kết hợp của những thuộc tính vật lý
trong khi máy không thể đo cùng một lúc nhiều thuộc tính [7].
Bảng 1.2: Bảng so sánh ưu và nhược điểm của hai phương pháp phân tích [2]
Ưu và
nhược điểm
Phương pháp cảm quan
Phương pháp phân tích
bằng thiết bị
Ưu điểm
- Phương pháp cảm quan là phương pháp
duy nhất hướng đến những phép đo các
thuộc tính cảm nhận được.
- Phương pháp này cung cấp những
thông tin giúp cho việc hiểu những
- Đơn giản

- Có lợi về mặt kinh tế
- Cho kết quả nhanh chóng
- Hoạt động liên tục (không
hạn chế số lượng mẫu
10
phản ứng của người tiêu dùng tốt hơn.
- Phương pháp này có thể đo những ảnh
hưởng được cảm nhận tương tác lẫn
nhau.
- Phương pháp này có thể cung cấp một
kết quả đo “tổng thể” từ con người
ngược với những kết quả “riêng lẻ” từ
thiết bị.
kiểm tra)
- Chính xác
- Độ tin cậy cao
- Hiệu quả
- Kết hợp được với các thiết
bị khác như máy vi tính.
Nhược điểm
- Đòi hỏi thời gian
- Chi phí tốn kém
- Có sự ảnh hưởng của các yếu tố môi
trường, tình cảm lên phản ứng của
người thử.
- Anh hưởng của các xu hướng thiên
lệch, các yếu tố tâm sinh lý lên những
kết quả của sản phẩm.
- Có thể thiếu sự chính xác và độ tin cậy
- Hội đồng có hiện tượng mệt mỏi, bão

hòa khi đánh giá lâu.
- Cần xử lý, giải quyết các yếu tố cá
nhân ảnh hưởng đến quá trình hoạt
động của chương trình cảm quan (ví
dụ: bệnh tật, sự di chuyển, xê dịch…)
- Một vài đặc tính chưa có
kỹ thuật thiết bị để đo
- Trong một vài trường hợp,
thiếu mối tương quan giữa
phương pháp cảm quan và
phương pháp phân tích
bằng thiết bị, hay nói cách
khác các thiết bị này
không có khả năng liên
quan hay dự đoán tính
chất cảm quan.
Các thiết bị không có khả
năng đo cùng một lúc
nhiều thuộc tính của một
sản phẩm như đánh giá
cảm quan.
Với những ưu và nhược điểm của cả hai kỹ thuật cảm quan và thiết bị đã được trình
bày ở trên thì sự hiểu biết về mối quan hệ giữa hai phương pháp này là cần thiết để có thể
thiết lập mối tương quan giữa chúng nhằm tạo ra một thủ tục ứng dụng trong lĩnh vực
quản lý chất lượng. Nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu vấn đề này cho thấy có sự tồn tại
mối tương quan giữa hai phương pháp [4, 7].
Nghiên cứu của Mohamed và các cộng sự về mối tương quan của hai phương pháp
phân tích trên tính chất giòn của các thực phẩm dễ vỡ. Kết quả cho thấy có mối tương
quan có ý nghĩa giữa thuộc tính cảm quan độ giòn và cường độ âm thanh phát ra (P <
0,001; R = 0,701), giữa thuộc tính cảm quan độ cứng và lực phá vỡ bánh (P < 0,001; R =

0,674), giữa thuộc tính cảm quan độ giòn và tốc độ phá vỡ bánh (P < 0,001; R = 0,57) và
đặc biệt có một mối tương quan rất chặt chẽ giữa thuộc tính cảm quan độ giòn và thuộc
tính cảm quan cường độ âm thanh phát ra (P < 0,001; R = 0,908). Ngoài ra, trong
11
nghiên cứu này còn đi sâu nghiên cứu, xử lý tìm phương trình hồi qui với tính chất cảm
quan độ giòn được coi là biến phụ thuộc, kết quả cho ra các phương trình hồi qui, tính
toán giá trị độ giòn dự đoán thông qua các biến vật lý có tương quan chặt chẽ với thuộc
tính cảm quan độ giòn được khảo sát ở trên [22].
Nghiên cứu của Akissoe về dự đoán tính chất cảm quan của khoai lang dạng paste
thông qua các đặc tính hóa lý và công cụ đã đưa ra kết luận có một mối tương quan có ý
nghĩa giữa thuộc tính dính nhớt (stickiness) và thuộc chắc (firmness) với sự tràn ra
(extrusion) và lực nén [9].
PHẦN 2 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM GỢI Ý
12
13
BÀI 1 ĐO ĐỘ BỀN CẮT CỦA SẢN PHẨM XÚC XÍCH
1.Đặc tính dụng cụ
Dụng cụ cắt làm bằng nhôm và thép không rỉ, dễ dàng
vệ sinh khi thực hiện xong thí nghiệm
Dao cắt có khả năng thay thế được
Vị trí gắn dao cắt là cố định
Thiết bị tự tạo đựng mẫu cắt khi thực hành thí
nghiệm
Lõi giữ tấm thép gồm 1 lõi 25,4 mm và 1 lõi 12,5
mm
2. Mô tả công việc
Lưỡi cắt được gắn cố định Warner-Bratzler
bằng nicken có bề dày khoảng 1 mm được cắt
vết khía hình chữ V. Góc cắt 60° có bán kính 0,5
mm tại vị trí mép cắt. Tấm thép phải thật phẳng

để hạn chế trở lực cắt mẫu khi cắt. Vết khía hình
chữ V xác định lực cắt Warner-Bratzler được gắn
chặt vào trục thông qua ống nối bằng thép không gỉ. Các dao cắt cố định được
gắn chặt vào thanh dẫn dao cắt và hệ thống này được gắn vào 1 cơ cấu hỗ trợ
chuyển động. được nâng đỡ bởi khay hứng gắn vào hệ thống kiểm tra. Thiết kế
này cung cấp vị trí phù hợp, kiểm soát mẫy cắt và lát cắt, và cho phép thay đổi
nhanh chóng vị trí cắt khác nhau.
3. Nguyên tắc vận hành
Phép thử xác định lực cắt Warner-Bratzler tạo ra một lực cắt khi dao cắt chữ V
xuyên qua mẫu thử. Lực cắt cần cho trường hợp này liên quan đến độ dai, độ
bền của sản phẩm. Phạm vi ứng lực cho sản phẩm thịt từ 20 N (5 lb) đến 100 N
(25 lb). Khi chuẩn bị mẫu, lõi trục cắt nên điều chỉnh thẳng hàng với thớ thịt. Do
đó dao cắt chữ V cắt nganh qua các thớ thịt. Mặc dù, phép thử này không chỉ tạo
ra ứng suất cắt thuần túy trên mẫu nghiên cứu, mà những kết quả lặp lại nhiều
lần tương quan tốt với những nghiên cứu về cảm quan.
4. Phạm vi ứng dụng
 Thịt tươi hoặc bắp thịt đã nấu chín
 Thịt bò, cừu, thịt heo, thịt gia cầm
 Thịt chế biến
 Xúc xích
5. Dụng cụ thiết bị đi kèm

14
6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 5 loại xúc xích (mỗi loại xúc xích từ 2-3 cây)
Mục đích của bài thí nghiệm phân tích không chỉ quan tâm đến kết quả xử lý do

máy tính thực hiện
 Xúc xích tiệt trùng Vissan
 Xúc xích tiệt trùng Nam Phong
 Xúc xích tiệt trùng CP
 Xúc xích Đức
 Thịt nguội hoặc jambon
BÀI 2 ĐO ĐỘ DAI CỦA SẢN PHẨM XÚC XÍCH
1. Đặc tính thiết bị
Các đĩa gắn trên thiết bị ngăn cản những mẫu
thí nghiệm hình tròn lăn khỏi vị trí trong quá trình
kiểm tra.
Các đĩa được làm bằng thép không gỉ chống ăn
mòn và dễ dàng vệ sinh.
Các đĩa phải phẳng không có vết trầy xước.
Các đĩa được giữ trong cơ cấu nâng đỡ , và khay
lên xuống.
2. Mô tả công việc
Các đĩa làm bằng thép không rỉ sử dụng cùng với que đâm thủng hoặc đe nén.
Bộ đĩa thép gồm 1 đĩa phẳng và 3 đĩa có lỗ tròn . Các đĩa có lỗ tròn sử dụng đo
các mẫu trái cây có khuynh hướng xoay tròn trên mặt phẳng. Các lỗ cũng hỗ trợ
trong việc định vị trung tâm đối với que đâm thủng hoặc đe nén mẫu.
Những đĩa này được thiết kế sử dụng với cơ cấu nâng đỡ và khay di chuyển.
Loại catalog số 2830-012 là miếng thép lớn có mạ crom gắn với khay đỡ . Các
đĩa này có đường kính từ 25 mm đến 50 mm có các rãnh đồng tâm giúp đặt
mẫu đúng vị trí tương đối với que đâm thủng hoặc đe nén.
15
3. Nguyên tắc vận hành
Các đĩa được thiết kế giữ mẫu trong suốt quá trình nén hoặc đâm xuyên mẫu sử
dụng que đâm xuyên hoặc đe nén. Đĩa phẳng sử dụng trong các phép kiểm tra
sản phẩm pho mát, kẹo, kẹo cao su, mẫu dạng gel và những loại thực phẩm

không có hình tròn. Đĩa 2 có khoét lỗ giữ những mẫu hình tròn như nho, táo trượt
khi kiểm tra. Đĩa 3 có hình vuốt nhọn để giữ mẫu có kích thước nhỏ như sơ ri,
dâu trượt ra ngoài khi thử mẫu. Đĩa 4 có vòng tròn lớn ngoài lỗ có hình vuốt
nhọn. Vùng vuốt nhọn được thiết kế ngăn trái cây lệch khỏi vị trí khi kiểm tra
.
4. Phạm vi ứng dụng
• Các phép thử đâm xuyên
• Các phép thử mức độ biến dạng
• Phép thử phá vỡ cấu trúc
• Các phép thử nén ép lên bao bì đóng gói
5. Dụng cụ đi kèm
6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sơ ri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu
16
BÀI 3 ĐO ĐỘ CỨNG CỦA SẢN PHẨM TRÁI CÂY
Đặc tính thiết bị
- Que đâm xuyên phẳng sử dụng cho phép
thử đâm xuyên
- Que đâm xuyên Magness-Taylor sử dụng
cho rau quả
- Ba ngàm không khóa nhằm gắn và thay
đổi que đâm xuyên.
- Các que đâm xuyên được làm bằng thép có

phủ nikel hoặc thép không gỉ tránh sự ăn
mòn
- Que đâm xuyên hình cầu hoặc hình
côn sử dụng cho các vật liệu khác
nhau.
Mô tả thiết bị
Thiết bị catalog số 2830-005 là một bộ bao gồm
đầu dò hình trụ có đáy phẳng cho phép thử đâm xuyên. Đường kính của đầu dò
từ 1.57 mm đến 12.7 mm.
Đầu dò dài 152 mm được làm từ hợp kim có nickel tăng độ bền và chống ăn
mòn. Loại catalogue 2830-015 là bộ đầu dò Magness-Taylor. Bộ que đâm xuyên
này gồm 2 que dò có đường kính 7.9 mm và 11.1 mm. Mỗi que dò có rãnh
khoảng 8.8 mm tính từ vị trí cuối cùng để xác định độ đâm sâu. Que dò 7.9 mm
có bán kính cuối khoảng 4.95 mm. Que dò 11.1 mm có bán kính cuối là 8.8 mm.
Cá que dò với góc côn khác nhau và hình cầu có trong bộ thiết bị. Nhóm có
catalog số 2830-036 có 3 ngàm nhằm móc vào que đâm xuyên gắn vào hệ
thống. Ngàm có thể cắm sâu vào que đâm xuyên đến 13 mm theo đường kính.
Kiểu thiết kế không có ngàm bám tiện lợi cho thay đổi que đâm xuyên.
Nguyên tắc vận hành
Các que đâm xuyên (đáy phẳng) tạo ra ứng suất nén lên mẫu kiểm tra. Lực cần
thiết để tạo ra sự biến dạng khi que đâm xuyên đâm thủng mẫu liên quan đến
tính chất cấu trúc như độ cứng và độ chắc của mẫu. Các que đâm xuyên
Magness-Taylor được sử dụng đo tính chất cấu trúc của thịt quả. Tuy nhiên, vỏ
mẫu được loại bỏ và lực cần thiết để đo đưa que đâm xuyên tới độ sâu 8.8 mm
được ghi nhận là ứng suất dư sinh học (bioyield force)
17
Các que đâm xuyên hình côn tạo ra sự biến dạng trên mẫu chạy song song với
về mặt côn. Lực cần thiết cho quá trình này liên quan đến cấu trúc của mẫu bán
rắn như kem, bơ, pho mát….
Phạm vi ứng dụng

- Bơ và margarine
- Pho mát
- Kẹo cao su
- Kẹo dạng gel
- Kẹo dẻo
- Cá, kem, rau quả
Dụng cụ đi kèm
18
6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sowrri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu
19
BÀI 4 ĐO ĐỘ CỨNG CỦA SẢN PHẨM TRÁI CÂY
Food Texture Fixtures Kramer Shear Cell Catalog Number 2830-018
Đặc tính
Cấu trúc bằng nhôm chống ăn mòn và dễ vệ sinh
Các lá thép cắt được gắn vào các trục cho phép chuyển động
giảm lực ma sát.
Đỉnh các ô mở để thực phẩm đùn ra hai bên lá thép
( blades)
Sử dụng giá đỡ và khay nâng chuyển
Mô tả thiết bị
Bộ phận xác định lực nén Kramer gồm nhiều lá
kim loại gắn cố định với nhau nhằm xác định

lực nén liên quan đến độ chắc của sản phẩm.
Bộ phận này được sử dụng cho các sản phẩm rau quả
nhưng cũng có thể sử dụng đánh giá các sản phẩm
thịt. Phần trên hoặc các lá thép giữ bộ
phận này gồm 10 lá thép dày 3,0 mm.
Phần dưới để chứa mẫu thực phẩm và
hướng các lá thép xuống đáy. Lá thép có bề rộng
70 mm cắt mẫu .
Nguyên tắc hoạt động
Khi các tấm thép của bộ phận đo lực nén của Kramer chuyển động xuống vật
mẫu để nén sản phẩm. Quá trình phá hủy tiếp tục cho đến khi thực phẩm đùn ra
ngoài giữa các lá thép và xuống đáy của bộ phận. Khi các lá thép tiến gần đến vị
trí mà mẫu chuẩn bị cắt. Lực nén ở các thời điểm khác nhau (nén, đùn, biến
dạng) cung cấp thêm thông tin về cấu trúc thực phẩm.
Phạm vi áp dụng
Táo, đào,đậu, dứa và những loại quả khác
Thịt bò, heo, gia cầm
Bắp, đậu, cà chua, carot, và các loại rau khác
20
Rau quả tươi, chế biến
Dụng cụ đi kèm
6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát,
sowrri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )

 Sơ ri, dâu
6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
21
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sơ ri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu
22
YÊU CẦU BÀI BÁO CÁO
1. Mục đích thí nghiệm
• Nêu rõ mục đích tiến hành của bài thí nghiệm: nhằm đo cái gì, lực tác động
cần đo là gì?
• Lý do chọn mẫu thí nghiệm : nêu rõ được đặc điểm của mẫu, thành phần cấu
tạo, kích thước và các tính chất vật lý, hóa lý, hóa học của mẫu.
2. Cơ sở lý thuyết về phương pháp đo
• Giới thiệu về phương pháp (Ví dụ TPA, Kramer, …)
• Cơ sở của phép đo cấu trúc sản phẩm
• Mối liên hệ với các phương pháp khác (đánh giá cảm quan, hóa lý: proteein,
lipit, tinh bột, hàm lượng chất xơ không tan,…)
• Ưu nhược điểm của phương pháp áp dụng
3. Cách thức tiến hành
a. Chuẩn bị mẫu: các lưu ý khi chuẩn bị mẫu sử dụng phương pháp thí
nghiệm: hình dạng, kích thước mẫu,…
b. Cách thức vận hành: các thao tác trong khi thực hiện thí nghiệm, lưu ý
đến các thông số cần đặt cho phương pháp, Yếu tố điều khiển trong quá
trình thí nghiệm.

c. Dụng cụ đo: sử dụng đầu dò nào, kích thước như thế nào?
d. Xử lý số liệu:
4. Kết quả và thảo luận
a. Kết quả thí nghiệm
b. Nhận xét về kết quả thí nghiệm :
Phần nhận xét phải tập chung vào bản chất của mẫu thí nghiệm, kết hợp
với các tính chất của phép đo, nhận xét về kết quả. Thảo luận kết quả dựa
trên các số liệu và kiến thức đã học về công nghệ thực phẩm.
5. Mục lục
6. Tài liệu tham khảo (phần này ghi rõ các tài liệu tham khảo trong bài làm, có
trích lục cụ thể)
a. Andrew J. Rosenthal, Food Texture: Measurement and Perception, CRC
Press, 1999
23
b. Erika Kress-Rogers and Christopher J. B. Brimelow,Instrumentation and
sensors for the food industry, CRC Press, 2000, chapter 18
c. M.A.Rao, Engineering properties of foods, Taylor&Francis, 2005
d. www.instron.com
7. Phụ lục
24
Các đề tài gợi ý cho môn thí nghiệm Vật lý thực phẩm
Trong môn học này, các em sẽ học trực tiếp trên máy INSTRON, do đó những phép đo được tiến
hành trên thí bị này. Mỗi nhóm chia thành 5-6 tổ nhỏ, mỗi tổ sẽ làm một báo cáo về hướng đã
chọn
Sản phẩm
1. Đánh giá cấu trúc một số loại giò lụa trên thị trường
2. Đánh giá cấu trúc một số loại nem trên thị trường
3. Đánh giá cấu trúc một số loại xúc xích trên thị trường
4. Đánh gia độ cứng của
5. Đánh giá độ dai của bột nhào theo chủng loại bột và thời gian ngâm muối

6. Đánh giá độ cứng của táo (chủng loại, thời gian bảo quản)
7. Đánh giá độ dại, đàn hồi của sản phẩm kẹo jelly
8. Đánh giá độ cứng của sản phẩm bánh biscuit (Bánh Cookie)
9. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ cứng của khoai lang
10. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ cứng của khoai tây tươi
11. Độ cứng của cà chua theo thời gian bảo quản
12. Xác định tính chất đàn hồi của đậu hũ theo lượng muối ngâm
13. Xác định độ giòn của xoài khi ngâm trong nước vôi
14. Xác định độ giòn của bánh mì
15. Độ giòn của gừng theo thời gian ngâm
16. Độ cứng của kẹo sô cô la đen và sô cô la sữa
Phương pháp:
1. Phương pháp nén
2. Phương pháp đâm xuyên
3. Phương pháp cắt
4. Phương pháp nén ép đùn
5. Phương pháp TPA
Tiêu chí đánh giá sinh viên trong môn học này
Chuyên cần: 20%
Thao tác Thực nghiệm: 20%
Báo cáo : 30%
Trình bày báo cáo và vấn đáp cuối kỳ: 30%
Lưu ý:
• Đây là thí nghiệm phân tích do đó cũng như các thí nghiệm phân tích đòi hỏi tính
chính xác và mức độ tin cậy của thí nghiệm thực hiện. Để làm tốt công tác chuẩn
bị mẫu, yêu cầu sinh viên:
• Đọc kỹ yêu cầu của bài thí nghiệm (đề tài cho thí nghiệm, phần này sinh viên tự
chọn hoặc giáo viên đưa ra yêu cầu)
• Thông tin về mẫu chuẩn bị phải ghi cụ thể (vì thông tin này là cơ sở để giải thích
kết quả thí nghiệm)

• Chọn phương pháp và cách thức tiến hành
25