文章出處：美國 TTC 公司 http://texturetechnologies.com/resources/texture-profile-analysis
第1章：什麼是質地剖面分析？
質地剖面分析(Texture Profile Analysis)是一項常用的兩次壓縮測試實驗，以測試食品的質地特性。該測試偶爾也會被用到其他行業，例如藥物、凝膠劑和個人護理用品。在TPA測試過程中，樣品被物性分析儀壓縮兩次，來表現咀嚼過程中樣品的特徵變化。TPA測試經常被叫做“二次咬力實驗”，因為質地分析模擬的是嘴咬的動作。
任何食品的組織特性很少是一個簡單地單一屬性的理解，如硬度（hardness）或者內聚性(cohesiveness)。任何食物的質地是多方面的，是與消費者的感覺期望相聯繫的。如果消費者不喜歡該食物或者它不符合消費者對該類食物的期望，用目標硬度和彈性值就能不充分表達該食物的感官。
TPA作為一種分析方法的好處在於僅僅一個實驗我們就可以量化多個結構參數。這也是該方法不收人待見的地方，因為許多研究人員不考慮該測試方法能否提供與實驗目的相關的指標，而僅僅依賴TPA的標記特徵。
隨著試驗的創新，TPA參數已經得到演變。通過客戶回饋和大量實驗，質地技術（Texture Technologies）已經把主要的TPA特徵縮小到以下幾個方面：硬度（hardness），內聚性（cohesiveness），彈性（springiness）和回復性（resilience）。根據顧客需要的質地特性，我們有時需要向顧客推薦擷取咀嚼性（chewiness）或者膠黏性（gumminess）。粘性（adhesiveness）是TPA中常用的參數，然而TPA測試技術並不總是定量測定粘性（adhesiveness）的最佳方法，所以當細緻考慮認為該參數是合適的定量參數以後，我們才採用TPA粘性（adhesiveness）（參考第5章節“定量附著力”）。
第2章節：TPA簡史
Alina
Surmacka Szczesniak博士是一位食品科學家，主要研究大眾食品，而且是質地研究雜誌（Journal of Texture
Studies）的創始編輯，她確定了最初的TPA參數作為20世紀60年代在通用食品技術中心提出的感官評價的一部分。Szczesniak早期發表的文章主要集中在理解消費者在消費並對消費的產品加以分類的過程中體驗到的質地屬性。在探索能夠應用到更多食品的普遍描述過程中，Szczesniak博士自主開發、改進了特殊食品質地的感官描述。目的之一就是開發一種普遍的詞典和一套程式，以便目的、重複的感官質地評價測試適用於不同實驗室、實驗者和不同食物類型。
當Szczesniak博士在不斷探索開發提高感官質地評價（通用食品質地剖面（General Foods Texture Profile））的詞典和技術時，她的團隊正在研發一種儀器（通用食物質地儀（General Foods Texturometer）），該儀器能夠提高他們的感官評價工作，客觀的量化結構。儀器方法的需求是至關重要的，因為當感官質地評價非常理想時，測試工作是非常耗時和昂貴的。
大多數領先於GF構造儀（剪切機（shear
presses），凝膠強度測定計（gelometers），壓縮機（compressimeters），稠度計（consistometers），嫩度測定計（tenderometers）等）的儀器設備提供一維數值（如凝膠強度（gel
strength）），而不能處理感官評價即可識別的多種食品質地特徵。直接先驅麻省理工學院的應變儀假牙成熟測定儀（MIT's
Strain Gauge Denture Tenderometer）（1），（16）第一個首次成功同時測量多個性質，察覺食品的質地是多層面的。Szczesniak博士的研究團隊能夠將GF構造儀和感官評價密切相關聯起來，這是能夠用更公正、科學方式儀器測量更複雜質地特性的開端。
Szczesniak博士的首創文章（The Texturometer - A New
Instrument For Objective Texture Measurement)(2)介紹了5個基本的獨立力學參數（硬度（hardness），內聚性（cohesiveness），粘性（adhesiveness），粘度（viscosity），和彈性（elasticity））和三個相關聯的參數（脆性（brittleness），咀嚼性（chewiness）和膠黏性（gumminess））。嚴格來說，這篇文章定義了根據橫條圖標記錄器的輸出結果怎樣精確定量這些參數。這篇文章討論了儀器設備的力學問題和它與之前的麻省理工學院假牙成熟測定儀（the MIT Denture
Tenderometer）的不同之處。看到將應變儀產生的電壓轉化成客觀的可比較的數值所做的努力以及花費在怎樣操作測試以放大測量性質的注意力都是值得欣慰的。有趣的是，我們也可以觀察到測試也依靠操作技能，被測的每一類產品都有各自的設定參數。研發一種科學有基礎的、客觀的質地測量儀所做的努力是這篇文章和儀器成為質地測量行業的基礎的一個重要原因。
在使用改進的TPA時，按照它的步驟做。自從彈性（elasticity）有了流變學和工程學定義，彈性（elasticity）演變成“彈性（springiness）”。脆性（Brittleness）演變成公制計量中的被認為是對破裂描述更準確的“脆性（fracturability）”。
Szczesniak博士和Boine Johnson在2003年IFT年會上討論TA.XTPlus質地分析儀（Texture Analyzer）的利用測量的力值捕捉和同步聲音的能力
通用食物質地儀（The General Foods
Texturometer）和一般的測試儀器一樣有一個相似的垂直運動，但是它有一個能夠產生正弦曲線運動的偏心凸輪可以像咽喉咀嚼一樣壓縮產品。由於其軸心點，與產品的初始接觸時與底座的平行度不如與底部碰觸時的平行度。儀器的感測器會經歷大量的偏轉，當做比較基本的測試時需要對該偏轉做出解釋。該偏轉很大，以至於儀器測試得到的應力資料不可靠。
Dr. Alina Szczezniak with
the GF Texturometer (photo courtesy of Dr. Malcolm Bourne)
Alina Szczezniak博士和GF質地儀（照片由瑪律科姆▪ 伯恩博士提供）
然而，該儀器能夠有效地量化許多產品的質地特徵，這些產品有布丁、人造稠黃油、麵團、大米、餅乾、冷麥片、薯片、麵包、水果蔬菜、熱狗、法式炸薯條、巧克力，甚至狗食。
Malcolm Bourne博士和他的1962年Instron（圖片由Malcolm Bourne博士提供）
在1968年，瑪律科姆▪
伯恩博士（康奈爾大學食品科學和技術的退休教授，“食品質地和粘性：概念和測量”的作者）發佈作品，作品採用來自於通用食品質地儀（the General Foods
Texturometer）的TPA概念，並應用到萬能試驗機（英特朗）上。這是一個重大突破，因為萬能試驗機在市場上就可以買到，因此質地剖面分析（the Texture Profile
Analysis）方法能夠被其他研究人員複製。
早期發表的TPA作品包括伯恩博士的文章“成熟梨子的質地剖面”（1968）和“成熟桃子的質地剖面”（1974）；謝爾曼的“流變性良好的食品的質地剖面”（1969）；梅西&伍德曼的“鈣對受過輻照的胡蘿蔔、甜菜和土豆的質地剖面的影響”（1973），實驗是在伯恩博士的指導下以及英特朗實驗機上完成的。
1975年Szcsesniak博士在結構研究雜誌上發表了一片吸引人的回顧。文章提出許多推動感官評價和儀器質地評價的貢獻者。文章中提到經驗與當時和現在都盛行的基本原理的辯論。它指出來了即刻可被應用於食品科學的有效、實用工具的重要性，當時工業正等著科學界能夠進一步開發出流變學的基礎和基本的基礎，這些20世紀90年代後期和21世紀才出現。它接受了當時的一些批評，包容了專業術語變化：彈性（elasticity）變為彈性（springiness），脆性（brittleness）變為脆性（fracturability）。它強化了儀器的需要，儀器能夠把感官經驗過渡到流變學理論。它承認需要儀器以測量標準，在本質上預測了校正的需要以及追蹤的方法可被世界各地應用。它預計了在將來的二十多年感官評級和儀器質地研究的需求，事後我們知道這種情況發生了。Szcsesniak博士的團隊和同行發展了一種工具以幫助提供客觀、實際的方法用來量化食品質地。
1975年比爾▪布瑞恩博士的文章探索了不同測試和圖表速度以及不同形變量對TPA的影響。這是一篇重要的文章，因為該文章顯示測試條件能造成很大的影響，提倡更周到、更高品質的實驗設計和解釋分析的謹慎研究者。布萊恩博士的所有觀查結果到今天依然有效（看第3、5、8章節）
對於當時的食品科學家來說有一點很重要，在20世紀六七十年代，TPA被開發和改進，然而當時個人電腦還沒有出現。在那個時代定量資料需要條狀記錄器、尺子和測面儀。常見地，計算面積或者甚至稱量條狀圖表記錄儀紙痕跡是為了量化工作面積。精確測量橫條圖表記錄的曲線是一種藝術，甚至實驗室之間的比較更為困難，因為條狀圖表記錄儀的品牌和速度設定不同。分析資料需要技巧和耐心，這項工作不適合沒有經驗的人。早期的英斯特朗電腦系統使用很困難，它不是為了捕獲與食品質地相關的指標設計的，所以早期的研究人員一直致力於設計更好的方法以記錄和分析資料。
在20世紀80年代裘蒂斯▪ 阿爾伯特博士寫了一篇富有深刻見解的文章（和馬西、Watada）（12），文章涉及到編寫基本代碼以把英斯特朗數居數位化成微型電腦。她必須完全理解設備的電力和機械系統以便能夠精確的控制儀器設備，從而有一個嚴格的容易分析數位化輸出結果。她的文章説明解決了怎樣客觀的量化圖表的元素，這一直是一項藝術。它也說明瞭創作量化圖表特徵（如斜率、凹處、失敗的工作）的演算法是多麼困難，因為技術能力有限，因為許多不同的產品產生高度不一致的曲線形狀。她也發表了幾篇關於蘋果的感官和質地評價的文章。
在1988年，物性測試儀（Stable Micro Systems（SMS））引進了TA.XT2質地分析儀和軟體，這樣就能夠自動分析資料，使得研究人員操作TPA測試效率大大提高。最初，這項性能體現在XTRAD軟體中，隨後被植入到軟體的質地專家（Texture Expert）、Expert Exceed和Exponent版本。從20世紀80年代後期到20世紀90年代早期，所有這些程式能夠讓研究人員通過可校正的、可追蹤的、可重複的測試設定和分析方法計算TPA性質。
20世紀90年代博伊納▪詹森和瑪律科姆▪
伯恩博士
博伊納▪詹森先生的質地技術公司在推廣質地儀的設備和軟體在北美的學術機構和商業研究人員的應用起到很大的作用。在過去的幾十年，該設備的早期應用者的範圍發展了質地的相關研究。物性測試儀的軟體業引入了易程式設計的巨集命令概念，這就可以量化曲線的元素，即使曲線的形狀有很大的差別。巨集命令也可以在實驗室之間共用，從而可以使得其他人能夠精確的複製同一個分析。這個軟體也普及了同時覆蓋多條曲線的性能，這樣能夠觀察到細微的差別。當SMS' TA.XT2和TA.XT2i質地分析儀在食品工業應用越來越多時，TPA作為一種能夠分析大多數食品的質地的容易方法也越來越普及。
大多數關於處理TPA方法的綜述文章都表達了研究人員的能夠細緻考慮適宜的速度、協定、壓縮深度和其他測試方法的需求。物性測試儀有限責任公司和質地技術公司都把使用TPA方法的注意事項、預設軟體TPA專案寫進了我們的指引摘要裡，把怎麼進行TPA測試也放入了我們的培訓材料。
在1998年，Szczesniak博士給質地研究雜誌的編輯寫了一封關於質地剖面分析（Texture Profile Analysis）有關問題的信。Szczesniak博士意識到TPA的改進，也提出了尚未證明有效的TPA改變。在她的發現中，只用向下區域計算內聚力（cohesiveness）是最受人喜歡的觀點（應用在TTC的“改進凝聚TPA”專案中，後面將會詳述）。對一點她也非常擔心，就是研究人員嘗試把TPA方法學應用到不合適的產品上，此時TPA屬性是不適用的（如硬糖的彈性）。Szczesniak博士闡明咀嚼性（chewiness）適用於固體食物，膠黏性（gumminess）適用於半固體食物，她寬容的接受一些研究者使用和推動TPA方法。
伯恩博士，同時是質地研究雜誌的編輯，同意Szczesniak博士的研究，在整個20世紀八九十年代甚至世紀之初，他一直涉足該行業，宣導慎重選擇TPA方法測試不同產品。他也通過不斷提醒研究人員TPA的歷史，它是如何產生，許多人為支持TPA方法和一般的質地分析所做的努力來讓他們腳踏實地。伯恩博士也一直建議研究人員在實驗過程中應該密切觀察產品，而不應當一直關注曲線圖形。我們同意以上觀點，因為真實的解釋TPA測試資料的唯一方式就是首先要理解TPA方法一直試著量化的產品行為。隨著TA.XT2, TA.XT2i和TA.XTPlus質地分析儀的普及，成千上萬的研究和商業實驗室都能夠對很多種類的食物產品做TPA測試。世界普遍的工具允許研究人員相互比較TPA測試資料和測試設置。很多工作都是極好的、新穎的，但是偶爾會有已發表的研究仍用不合適的TPA術語和方法。質地技術公司網站上大篇幅的網頁是為了幫助研究者提高TPA法則應用品質。
我們也非常感謝Szczesniak博士、伯恩博士、布瑞恩博士、阿伯特不是和許多其他的研究人員，是他們在過去的25年和我們共同創建了這個基礎。
第3章節：質地儀的儀器設定&推薦的TPA指南
質地剖面分析（Texture Profile Analysis）測試必須在正確的測試設定情況下進行，否則一些更重要的數值將會計算不正確。來自Exponent軟體的一個TPA設置的螢幕截屏例子如下所示。請注意，該設置例子並不是TPA測試的唯一設置，不是TTC推薦的測試任何一種特殊產品的TPA設置。
在TPA測試中，當TA.XTPlus質地分析儀到樣品的頂部時，探頭以測前速度下降。自動觸發一達到設定的觸發力值，設備就開始記錄資料。探頭開始以測試速度壓縮樣品，一直運行到目標距離或者百分比形變。一旦達到目標距離或者形變，探頭會以測試速度返回到初始觸發位置。儀器等待目標時間過後，然後會以測試速度進行二次壓縮。最後探頭會以測後速度上升返回到初始位置。
要注意到迴圈之間的停留時間會影響樣品是否有足夠的時間恢復。如果停留時間過長，根據感官評價會有不同的彈性恢復的許多樣品可能出現相似結果。相反的情況也是確實存在的。如果兩次壓縮停留時間不充分，可能產品沒有時間恢復彈性，彈性值也是會和感官值聯繫不起來。
推薦的TPA指南：
選擇合適的探頭。理想情況下，使用者應該使用大於樣品直徑平面探頭或者壓縮板，以至於樣品能夠快速移動，但是仍然能完全接觸而又能被合適壓縮。要注意，適合小形變的探頭因為壓縮過程中產品的變化可能不在適合有較大形變的情況（看第六章節熱狗和凝膠75％形變的照片）。既然用大直徑的探頭有一些缺點，就要考慮到大號TPA探頭選擇造成的錯誤。偶爾地，測試比探頭大的樣品時是可以的，例如大塊蛋糕、松糕、麵包，但要理解如果探頭壓破或者穿刺產品，回復性（resilience）、彈性（springiness）、內聚性（cohesiveness）數值是值得懷疑的（因為被壓縮產品的彈性恢復能力因摩擦力和穿刺孔的側壁而被過度忽略）
小直徑的穿刺探頭典型的不適用於TPA，因為這些探頭的咬動作重複性不好。包括圓錐探頭在內的這些探頭對樣品進行穿刺或者剪切，然後在樣品上形成洞，這樣就完全排除了樣品的回彈或者猶如咀嚼時的逐漸壓縮。
在TPA測試中不要用薄刀片或者克雷默剪切感測器或者渥太華式擠壓感測器。這些探頭剪切或者破壞樣品，不會使對TPA計算至關重要的恢復因素出現。研究人員顯然可以使用這些類型的設備評估他們的產品，但是應當避免使用調用TPA的實驗結果。
壓縮和返回速度要相同。為了正確地計算許多TPA參數，測試必須在壓縮和返回階段速度相同的條件下進行（測試速度和測後速度相同）。
要進行多個壓縮距離或者百分比形變實驗以確定最理想的最大壓縮距離。最初的TPA壓縮形變量為80％。伯恩博士的TPA實驗形變量為90％。前提是大多數食物應該被完全咀嚼以至於完全破壞物質知道能被吞咽。如果破壞食物知道能夠被吞咽是測試目標，應當盡可能的使測試產品的形變量大約在66％-80％。如第六章節圖片所示，形變量達到75％時產品已被破壞非常徹底，這是測試可以模仿咀嚼行為，往往是破壞的非常徹底可以使食品科學家在公式或者檢測過程中發現微小差別。
儘管少數使用者在他們的TPA試驗中仍然使用80%壓縮形變，但是要瞭解測試前提這一點很重要，從而選擇適合他們自己產品的形變百分量或者距離。我們強烈建議使用者採用不同的壓縮距離或者百分比形變進行TPA實驗測試，觀察到產品的變化情況和考慮適合他們測試目標的合適形變後選擇一個最終的距離或者形變。我們也有大多數種類產品形變量在25%-50%情況下極好的實驗結果。
強烈考慮可從TTC區域經理那得到的“簡化TPA”專案的“改進的內聚力”版本（“簡化的改進內聚力TPA“專案）。這個項目使用改進的內聚力計演算法，該法僅僅使用第一次迴圈和第二次迴圈的下降過程的能量來計算內聚力（cohesion）值（還有膠黏性（Gumminess）或者咀嚼性（Chewiness））。在許多情況下，它將與原始內聚性（cohesiveness）數值一致，但情況並不一直如此。
使用合適的TPA參數。TPA測試方法對產品的任何一次應用都會自動生成所有的TPA參數標準值。但是，對許多食物來說，那些參數可能是完全沒有意義的，正如Szczesniak博士給JTS編輯的信中所闡述的對壓碎的糖果提供無意義的彈性一樣（14）。回顧下面第4章節的內容，然後仔細選擇適合自己產品的TPA度量參數。
選擇適合測試目標的兩次迴圈之間的停留時間。我們讀到過很多使用不合適的停留時間的文章。許多產品，給予足夠的時間，將會完全恢復到它們的初始高度。長的停留時間情況下，彈性恢復可能是不現實的，因為很多產品都是即時咀嚼或者過程較快。不要對所有質地屬性使用TPA。對許多產品來說TPA不是合適的測試（果泥、杏仁、堅果、花生醬、焦糖等）， 因為這些產品沒有TPA要測量的主要屬性（彈性（springiness）、咀嚼性（chewiness）、內聚性（cohesiveness））。如果你主要對粘附（adhesion）感興趣，就進行粘性試驗。如果你對產品有多脆感興趣，就做一個三點彎曲實驗。不要簡單地強迫使用TPA方法，因為TPA方法僅提供標記的結果。
不要脫離TPA方法進行測試，卻調用TPA值。我們已看到TPA測試要多於兩個迴圈或者要有不同深度的迴圈才能完成，或者迴圈是不同的測試速度，或者測試要在每次迴圈的下降過程中有恢復部分。這些想法可能是有趣的，也可能產生一些與研究目標相一致的有趣結果，但是它們不是TPA測試，也不應當如此稱呼。
當設計實驗時，使用者應該考慮自己感興趣的參數，他們僅能使用適合測試產品數值。巧克力一般是沒有彈性的，測試該類產品時不能產生任何有用的資料。同樣地，麵包是沒有粘性的，所以測試其粘性（adhesiveness）也是沒有用的的資料。一般地因為TPA參數是沒有標準的，所以研究人員應該自己負責TPA參數和測試方法的使用目的。
不管什麼時候要修改原始參數，明智的做出選擇。一些TPA修改是沒有用的，對正確的目的是沒有用的，但是一些是有用的。要採用最好的TPA修改，因為科學家會試圖強調他們測試的產品屬性。
仔細設置樣品設置的計畫和時間。溫度、濕度、樣品製備、樣品大小和樣品形狀等都能影響測試結果。設計合適的實驗包括使用清楚的TPA測試設定，當然也包括定義明確的處理測試環境和送樣的協議設置。
使用合適的設備。TPA測試不應當使用克雷默切割感應元、多重穿刺感應元、圓錐探頭（少數情況例外）、刀片、正擠壓或者渥太華感應元等等。所有這些設備都不會產生TPA方法要模仿的咀嚼行為。這些測試可能產生不同的結果，甚至可能與配方有很強的相關性，它們與TPA被設計的目標是不一致的，參數不能作為TPA的參考。選擇適合食品類型的壓縮、實驗目的、目標消費者。消費同一種食品的消費者群體差別（年齡、國籍、咀嚼性）和壓縮距離或者形變的選擇都應該與研究目的和目標消費者怎樣體驗食品一致。
第4章節：TPA測量什麼？
在質地技術上。我們以我們這些年的經驗為基礎修改TPA參數，以幫助顧客決定TPA測試最好的方法和參數。當我們評價可能的修改時，我們首先考慮測試產品的屬性。在做這些評估時，常識是很重要的。
我們排除了原始TPA參數“粘性（Stringiness）”，因為大多數測試開始和結束時都接近產品的初始表面。在大多數情況下，在測試完成計算粘性（stringiness）時，探頭和樣品之間沒有足夠的距離。如果需要粘性（stringiness），我們建議用一個相對較高的結束點分開測試，以便能夠產生一個更有意義的粘性（stringiness）數值。
SMS和TTC把“回復力（Resilience）”增加到我們推薦的TPA參數，我們把該參數解釋為產品恢復到初始形狀和大小的度量。在我們的經驗中，“回復力（Resilience）”與“彈性（Springiness）”有些相似，但是，在很多情況下，產品回彈（恢復它們的高度）不同於他們施加的能量恢復其形狀。
這是我們改進的典型的TPA參數列表：
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參數 |
怎麼表達 |
怎麼計算（#2） |
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硬度 |
第一次壓縮的最大力值 |
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硬度是第一次壓縮時產生的峰值。儘管典型的不適合大多數產品，但是硬度不需要發生在最深壓縮點。 |
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脆性 |
第一個峰的力值
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F1處峰的力值 |
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不是所有的產品都有脆性，但是在探頭第一次壓縮樣品的過程中，當它們破裂時，在曲線有第一個峰的位置（在該處力值下降），出現脆性點。 |
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內聚性 |
第二次壓縮的峰面積除以第一次壓縮的峰面積 |
面積2/面積1 |
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內聚性是產品相對於第一次壓縮的抵抗力抵抗第二次壓縮的能力 |
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彈性 |
彈性被表達為一個比值或者產品原始高度的百分比。彈性通過幾中方法測量，但是常用的為二次壓縮檢測到到的高度除以初次壓縮距離 |
距離2/距離1 |
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彈性是第一次壓縮過程中產品形變後彈性恢復的程度，在兩次壓縮過程中有停留時間。在第二次壓縮的下行衝程中會測量回彈。在某些情況下停留時間過長，產品的回彈就會超過研究條件下的回彈（如你的兩次咀嚼過程不會超過60s）。 |
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膠黏性 |
膠黏性是與咀嚼性相互排斥的，因為一個產品不可能既是半固體又是固體。 |
硬度*（面積2/面積1） |
硬度×內聚性 |
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膠黏性僅適用於半固體產品，是硬度與內聚性（面積2/面積1）的乘積 |
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咀嚼性 |
膠黏性*距離2/距離1 |
硬度*內聚性*回復性 |
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咀嚼性僅適用於固體產品，計算公式是膠黏性*回復性（距離2/距離1） |
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回復性 |
它是第一次壓縮過程中上升衝程的能量除以下降衝程的能量 |
面積4/面積3 |
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回復性是產品對抗回到初始狀態的能力，回復性是停留時間開始之前第一次穿刺收回之前完成測量的。回復性可以在單次壓縮過程中完成測量，測回速度必須和壓縮速度一致。 |
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物性測試儀（Stable Micro Systems）的標準巨集命令包括Exponent軟體，能夠快速計算所有的TPA參數。巨集命令順序地逐頁流覽TPA圖形，標記重要的錨點。這些錨點被用於自動計算曲線下的相關面積，峰力和運行距離。記住所有的SMS的軟體程式都是用力閾值，以便於分析巨集命令能自動計算每個圖形的面積和距離。研究人員應該仔細檢查他們的結果，確保巨集命令能夠一致的選擇正確的行為，尤其是產品是易碎的或者曲線呈現出高度的噪音。在這些情況下使用者可能需要根據使用的力量感應元和產品被壓縮後的行為將默認的力閾值5g調整為其他數值。
第5章節：硬度（Hardness）、內聚性（Cohesiveness）、彈性（Springiness）、膠黏性（Gumminess）和粘性（Adhesiveness ）的討論
關於定量硬度（Hardness）
介紹TPA的初始文章把硬度（Hardness）描述為（在帶狀記錄紙上）第一個峰的高度。幾乎所有的這些文章包含的示例圖形中，包括小型斷裂事件的圖形，都顯示峰值發生在最深斷裂處。所有文章都把硬度（Hardness）描述為發生在第一次壓縮過程中的峰力值，即使我們後來意識到記錄技術不能很好的區分由於破碎產生的峰力值和由於停止壓縮衝程產生的峰力值。
物性測試儀（Stable Micro System）和質地技術的TPA巨集命令把第一次下降衝程的絕對峰值作為硬度（Hardness）。如果你的巨集命令不是使用下衝程絕對峰值，那麼就要或者修改你的巨集命令，或者需求質地技術的區域經理的説明來相應的修改巨集命令。
找到如下情況的文章並不稀奇：把壓縮最深處的力值定義為硬度（Hardness），即使在下行衝程過程中已經出現更大的力值（當產品破裂時-正如下面切達乳酪或者曲奇餅乾的曲線顯示）。研究人員使用下行衝程的最高力值作為硬度（Hardness）時應該非常小心仔細，不管該力值在壓縮過程中何處出現。
研究人員處理硬度（Hardness）的另一個問題是它們與感官測試的相關性並不像預期的那麼高。例如測試熱狗的測試曲線如下所示。當形變分別為25%, 50%和75%時，對應的硬度值分別為1900g，6100g和6600g。明顯地，當熱狗被壓縮形變量從25%增加到75%時，能量的總和（如工作面積所示）明顯高於增加的峰值。這種情況以及許多其他情況下，峰值指標沒有充分已消費者體驗到的能量一致。研究人員應該意識到消費者對硬度（Hardness）的判斷可能比簡單地峰值更微妙，在一些情況下可能與下行衝程工作面積相關性更好。
伯恩博士指出壓縮形變的微小增加都會導致堅實度值的很大增加（如下面的雷根糖或者磅餅）。如果硬度值表現出顯著的變異性，研究人員應該探索由於樣品不一致或者樣品量少造成形變增加。較舊的英斯特朗拉伸強度試驗機或者低檔的質地分析儀不能使使用者方便地控制接觸產品，從而產生不同的硬度結果。在這樣的情況下，研究人員應該注意作為測試協議一部分的每一個測試是如何開始的。
研究人員應該記住TPA力值相對較高，甚至對於那些相對較硬的產品也是一樣的（如下面的切達乳酪資料）。在這樣的情況下，消費者可能選擇咀嚼多次，而不是使用更大的力咀嚼一次。一直地，我們建議當選擇了合適的TPA測試設置時牢記研究目的和消費者行為。
關於定量內聚性（Cohesiveness）
1963年開始的TPA出版物使用包括下行衝程工作和返回工作的兩次壓縮迴圈的每一次工作定義。這在圖#2的面積2除以面積1說明。來自於TPA創建者（14）（27）的後續研究和指導建議內聚性值應該用圖#2中的面積5除以面積3，這僅包括壓縮過程，而不包括減壓過程。在我們的經驗當中，相對值將同步聯動，然而我們也建議使用改進的內聚性公式。
內聚性意味著什麼？
當產品在壓縮或者拉伸力下粘附自身時，產品是緊密結合的。例如，一片豬肉經過咀嚼分解後就是高度粘合有粘合力的。當零食經過擠壓變形，被擠壓後的零食就是具有內聚性的，它的內部結構沒有完全被損壞，以至於不能大幅抵抗隨後的變形（想一下另一個咀嚼）。當冷黃油塗抹在小麥麵包上抵擋撕裂時，麵包具有內聚性。當披薩餅抵抗手與下巴之間的拉扯時，披薩餅是有內聚性的。這些都是經歷相同現象的不同方式—產品結構完整性經歷壓縮或者拉伸力。在食物中，體驗凝聚力的明顯方式就是打破食物直到它能夠被吞咽所花費的能量和次數。物理上，許多食物在能夠被消化前要經歷各種各樣的應力。內聚性好的產品更能忍受製造、包裝和運輸應力，從而在預期的狀態出現在消費者手中。內聚性差的產品就不能如此。想想一條不能承受放在購物袋的壓力而被帶回家麵包。或者吃第一口時就碎了一地的巧克力曲奇。或者有糖衣的生日蛋糕分崩離析。如果應力超過塑性應變點，產品不能使100%內聚性，因為它將在屈服點不可逆的損失能量。
關於定量彈性
TPA是用來模擬感官咀嚼行為，然而完全拒絕過的食物一般沒有完全保持結構完整性而恢復彈性（參考下麵凝膠75%和相似壓縮視頻檔）。自然地，產品的受破壞程度越大，它呈現出的彈性越小。TPA的破壞目的和該法測量彈性的有效性之間的分歧是TPA的固有的。為了評估不同配方的相對彈性恢復，我們建議減少破壞性壓縮距離，以使產品保留足夠的幾何穩定性以表現出相對差異。
使用比產品小的探頭（用戶可能偶爾這樣處理類似大塊蛋糕、松糕和麵包片）得到的彈性值可能誤導性的較低，因為探頭可能破壞和穿刺到產品中。
要注意，對一些產品收回探頭以使它們能夠恢復到原來的形狀，這樣是有可能的。在這些情況下，圖形會顯示更大的彈性。較大的彈性值不能自動捨棄，因為粘到消費者牙齒上的產品的彈性值可能更大。研究人員應該意識到這種現象，以至於他們能夠合理地解釋結果或者處理樣品以減小粘性。
在最初的TPA參數中，彈性（Springiness）最初被叫做“彈性（Elasticity）”，它通過絕對釐米距離測量。改變名稱是因為“彈性（Elasticity）”有其他的工程學和流變學意思。絕對距離度量不能精確比較高度輕微不同的樣品的彈性值，所以彈性度量已經演變為用比值表示。
關於定量粘性（Adhesiveness）
1963年初始的TPA發表文章把粘性（Adhesiveness）描述為重要的TPA參數。在質地技術公司，我們認為彈性為次級重要的參數，因為有許多比TPA測試更好的其他的方法能夠定量粘性。TPA順序包括接觸產品，壓縮產品，返回到觸發位置，然後重複整個過程。粘性用兩個迴圈之間的負面積來定量，然而，在許多情況下，當兩次迴圈之間的最高點回到初始產品高度時，產品還是與探頭粘連，沒有完全分開。這種度量對於許多壓敏材料（如乳酪）來說是沒用的。在這種情況下，較硬的產品在產品和底座之間可能有更高的壓力，從而可能創造和提高粘合力（明顯的粘附）。一點也不驚訝的是TPA方法認為這些產品粘性更高。因此評論者應該懷疑的查看關於較硬的產品具有更高的粘合度這樣的文章。
粘性較高的樣品在解壓衝程過程中會部分的被舉高，這是很常見的，尤其是TPA測試過程中樣品很少被固定。因此，我們建議對粘性感興趣的研究人員要進行粘性試驗，而不是使用TPA方法。
關於膠粘性（Gumminess）
膠粘性（Gumminess）僅適用於半固體產品，它與咀嚼性（Chewiness）是相互排斥的，因為產品不可能同時是半固體和固體。TPA不是對所有半固體產品合適的。它適用於凝膠劑、軟乳酪、像餡餅這樣的甜點，等等。對一些半固體它不是合適的度量標準，如果泥、優酪乳和醬汁，因為這些產品沒有與咀嚼產品相關的脆性（fracturability）、彈性（springiness）、回復性（resilience）和內聚性（cohesiveness）。
第6章節：用質地剖面分析（Texture Profile
Analysis）測試產品例子
為了說明質地剖面分析（Texture Profile Analysis）測試方法，我們用TA.XTPlus質地分析儀測試七種食品（小麥麵包、豆腐、切達乳酪、雷根糖、熱狗、凝膠和磅餅）。
在TPA測試過程中，我們在完全相同的三個時間對七種產品進行拍照。第一張照片是在探頭在自動出發點接觸樣品時拍的，說明產品的原始不受力的狀態。第二張照片是在第一次壓縮底部拍攝的，說明產品被完全壓縮到目標形變時產品的變化情況。第三張照片是在完成第二次壓縮後回到初始接觸的出發點時拍攝的。第二次壓縮迴圈後產品的位置說明產品在兩次壓縮迴圈後怎麼保存下來。明顯地，一些產品比另外一些產品更能承受適度的壓力。當你查閱使用TPA方法發表的文章時，這些是你將看到的行為變化。一般而言，許多食品能夠承受低壓力，但是它們在應變大於50%超過塑性形變點以後就會永久性畸變。
對每一種產品三種不同應變（25%, 50%和75%）也拍了照片，這是為了說明壓縮不同量時產品的行為變化。
為了這些照片，我們也提供了代表性的測試曲線和測試產品的高清視頻。注意，這些照片和視頻都是在不同場合為完全相同的產品拍攝的，靜止照片照明和放大輪廓並不能與視頻幀精確匹配。ARC檔是與視頻同時獲得的。
|
與上面顯示的視訊短片對應的產品TPA測試計算結果 |
||||||||
|
初次TPA參數 二次TPA參數 |
||||||||
|
|
硬度 |
彈性 |
內聚性 |
回復性 |
脆性 |
粘性 |
膠粘性 |
咀嚼性 |
|
|
g |
% |
% |
% |
g |
g.sec |
|
|
|
小麥麵包25% |
38 |
85.0 |
88.9 |
38.3 |
|
0 |
NA |
165 |
|
小麥麵包50% |
117 |
85.3 |
73.1 |
26.7 |
|
0 |
NA |
128 |
|
小麥麵包75% |
729 |
64.1 |
56.7 |
23.5 |
|
0 |
NA |
265 |
|
豆腐25% |
1609 |
99.6 |
89.5 |
52.1 |
|
-5 |
NA |
1434 |
|
豆腐50% |
3,427* |
91.9 |
50.4 |
20.2 |
3,427* |
-12 |
NA |
1587 |
|
豆腐75% |
7,613 |
76.1 |
30.1 |
7.0 |
2,946 |
-1 |
NA |
1,742 |
|
切達乳酪25% |
34,485 |
84.2 |
64.0 |
26.8 |
|
-265 |
NA |
18563 |
|
切達乳酪50% |
34,528 |
53.7 |
29.1 |
8.3 |
32,093 |
-384 |
NA |
5,014 |
|
切達乳酪75% |
53,087 |
41.3 |
17.4 |
6.3 |
35,078 |
-860 |
NA |
3,817 |
|
雷根糖25% |
2751 |
78.3 |
43.6 |
11.8 |
|
0 |
NA |
938 |
|
雷根糖50% |
9043 |
64.5 |
35.6 |
12.0 |
3414 |
-4 |
NA |
2078 |
|
雷根糖75% |
27824 |
26.2 |
29.8 |
14.5 |
2785 |
0 |
NA |
2165 |
|
熱狗25% |
1898 |
94.5 |
75.3 |
37.7 |
|
-10 |
NA |
1350 |
|
熱狗50% |
6095 |
83.9 |
59.6 |
31.0 |
|
-10 |
NA |
3050 |
|
熱狗75% |
6599 |
74.8 |
13.6 |
4.5 |
|
-9 |
NA |
830 |
|
凝膠25% |
95 |
99.6 |
92.5 |
87.1 |
|
-1 |
|
|
|
凝膠50% |
798 |
96.8 |
90.5 |
78.6 |
|
-11 |
|
|
|
凝膠75% |
3937 |
52.5 |
5.3 |
7.3 |
3,937* |
-4 |
|
|
|
磅餅25% |
418 |
89.9 |
72.3 |
35.4 |
|
-1 |
NA |
272 |
|
磅餅50% |
808 |
88.1 |
54.1 |
19.3 |
|
-2 |
NA |
385 |
|
磅餅75% |
4600 |
74.4 |
38.4 |
10.1 |
|
-21 |
NA |
1314 |
* Jello被視為一種半固體的分析，因此提出了Gumminess而不是Chewiness值。
第7章節：TPA圖形例子
下面是一些典型的TPA曲線圖：
硬質小麥麵包TPA
當兩片硬質麵包內部小空間被壓縮時，包含重要的屈服點的經典麵包TPA圖。注意，實際上第二個衝程有一個較低的屈服點，而且第二次壓縮曲線面積小於第一次壓縮曲線面積，這就表明有適中的內聚性（cohesiveness）。
堅硬的熱狗TPA 包含重要破裂的經典TPA圖。注意，返回和第二次壓縮的長尾，這表明熱狗相對於回復性，顯示出更多的彈性。
許多產品並沒有顯示出典型的TPA曲線，使用者對於他們的曲線不遵循理想化的模型不應當感到驚訝。下面是不遵循標準模型的曲線圖，還附有一些簡短注釋。
硬切達乳酪TPA 注意，斷裂點是一個塑性的破壞，而不是脆性破壞，它是曲線上的最高點。因此這條曲線有一個點，作為脆性和硬度值。
堅硬的被擠壓產品TPA 這種產品在被壓縮時會斷裂許多次。第一個距離出現在大約為9250g和0.385s（0.959mm）處。TPA的單一脆性值不能充分描述脆性高的產品的性質和它的斷裂力學。破裂遵循一個典型的模式，即曲線上的最大值點出現在壓縮最深的位置。考慮到它的易碎屬性（表明濕度低），毫不奇怪，產品在兩次壓縮過程中沒有粘附。
堅硬的麵團TPA 這是一個很硬的生麵團產品，它的破裂/屈服是一個典型的例子，即產品的硬度不是在最深壓縮處出現的。注意，該材料是有粘著性的。
熟意粉TPA 注意這個力曲線的形狀是怎麼凹的，這就說明產品時被高度壓縮的。
矽膠TPA 這種硬矽膠是一種典型的能夠完全恢復的產品，它有相對較高的彈性（springiness）、內聚性（cohesiveness）、和回復性（resilience）。注意產品在第二次持續時間過程中是怎樣擴展回彈的。這就為彈性稍微誇大的產品創造了一個分析彈性的機會。
第8章節：使用質地剖面分析（Texture Profile
Analysis）的注意點有哪些？
關於使用和誤用TPA有些注意事項。這些注意事項主要分為兩類：誤解/誤用原始參數和對原始參數進行非標改進。
質地剖面分析（Texture
Profile Analysis）是一種容易操作的測試。在1975年威廉布林提出原始TPA參數經常被誤解，從而導致實驗設計較差和濫用統計分析結果。
另一個注意點就是TPA參數是被自動計算的，較容易生成的資料會使研究人員不考慮參數是否適用於測試的產品就簡單地應用測試結果。
TPA的創始人Alina Szczesniak博士指出錯誤理解參數和擔憂如何使用的使用者。正如Szczesniak博士在給編輯（14）的信指出的一樣，TPA的一些修改被提高了，但是要小心一些修改是沒有意義的。這些包括使用穿刺針代替壓縮板，產生一些不用常識就知道沒有意義的資料。她指出在Lifesavers上的感官研究雜誌文章，在文章中糖果在形變為70%時被壓碎，所以產生的彈性和咀嚼性數值是沒有意義的。她觀察到常識顯示Lifesavers的硬糖果必須吸允，而不是咀嚼，所以用TPA計算咀嚼性（chewiness）不會產生有用的資料。
誤用的一個相似例子是使用TPA測試像薯片或者脆皮玉米餅這樣的休閒食品。這些食品在第一次“咬”時就會碎掉，不會留下可用於二次“咬”得到內聚性（Cohesiveness）或者彈性（Springiness）的有用樣品。Szczesniak博士和伯恩博都強調了當平衡產品的預期用途和確定哪些參數適合測量和評價時必須使用常識。
其他的不合理使用TPA測試或者TPA術語的例子被發現在如下：一張共同作者為布魯克菲爾德工程質地產品經理埃裡克▪蔣的AACC2013海報，還有內布拉斯加大學的一個學生，題目為“利用北方豆提高速食麵的營養價值”（15）。測試使用大幅楔刀片進行質地剖面分析（Texture Profile Analysis）測試，得到了剪切麵條的彈性值。剪切麵條不會回彈，所以TPA的基本性質被蔣先生誤用。
在蒙特利爾的一張2014年的國際食品科學技術協會的海報“5-羥甲基糠醛：牛奶焦糖的化學和質地屬性”，使用CT3進行TPA測試軟焦糖產品，計算得到內聚性（cohesiveness）、膠黏性（gumminess）和咀嚼性（chewiness）。顯然，焦糖類產品不合適使用TPA參數測試。
穀物科學雜誌的一篇極好文章使用克雷默剪切感應元計算硬度和剪切力，但是很可惜的是也用它計算了彈性（www.sciencedirect.com），正如之前所提到的一樣，用刀片是不合適的。
我們更期望看到更多關於用TPA測試優酪乳的文章（還有一些關於花生醬）。雖然這項研究與消費者感官評價有很大的關聯，但是優酪乳和花生醬在物理上並沒有呈現與標準TPA定義內聚性（cohesiveness）、彈性（springiness）、咀嚼性（chewiness）和膠黏性（gumminess）相關的行為變化。這些方法似乎是廣泛的學術興趣，可能產生與感官體驗聯繫密切的有趣結果，但是它們不是TPA結果，作者應該避免把這些方法標記為根據質地剖面分析（Texture Profile Analysis）產生的方法。
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