日本太阳科学质构仪 CR-100 探头设计与测试模式在不同行业的优化及评估

一、食品行业

（一）探头设计优化方向

1. 针对不同食品质地：食品质地多样，如蛋糕的柔软、冬枣的脆爽、肉类的坚韧等。对于柔软的食品，如香蕉蛋糕，可设计更柔软、接触面积较大的探头，以均匀施加压力，准确测量其硬度、弹性等参数。像研究香蕉蛋糕质构时，合适的探头能更精准地反映蛋糕在不同配方及储存条件下的质地变化。对于脆性食品，如冬枣，探头应具备尖锐且坚固的顶端，以便在穿刺时能准确捕捉其脆断瞬间的力值变化，优化 TPA 测定冬枣质构特性时，合适的探头配合适宜的形变量等条件，可使质地评价结果更为客观准确。

2. 模拟口腔环境：考虑到食品最终是在口腔中被消费，可设计模拟口腔咀嚼动作的探头，例如带有一定弧度和纹理的探头，更贴合口腔内牙齿、舌头等对食物的作用方式。如利用装有多个挤压细胞探针的质地分析仪模拟口腔加工米饭，监测力和功的变化来评估大米食用品质，这种模拟口腔环境的探头设计有助于深入了解食品在口腔中的加工过程。

（二）测试模式优化方向

1. 多参数联合测试：食品的质构往往由多个参数共同决定，如鸡肉的嫩度不仅与硬度有关，还和咀嚼性、黏聚性、弹性等相关。可优化测试模式，实现一次测试获取多个参数，并分析参数间的相关性，如研究鸡汤品质时，通过质构仪在 TPA 模式下对高压处理鸡肉测定多个参数，并分析其与感官评定值的相关性，得知鸡肉嫩度可通过硬度和咀嚼性两个参数反映。

2. 动态测试模式：食品在储存、加工过程中质构会发生动态变化，设计动态测试模式，定期或实时监测食品质构变化。例如监测香蕉蛋糕在储存过程中硬度、咀嚼总功的变化情况，通过动态测试可及时了解蛋糕品质变化，为优化储存条件和保质期预测提供依据。

（三）效果评估

1. 感官相关性评估：将质构仪测试结果与感官评价结果进行对比分析，计算两者的相关性系数。若相关性系数高，说明优化后的探头设计与测试模式能较好地反映食品真实口感，如质构仪穿透法测得的猪肉、牛肉的穿透参数与感官品评嫩度值相关性显著，表明该方法可有效量化评定肉制品嫩度。

2. 预测准确性评估：通过长期跟踪食品在不同条件下的质构变化，并与优化后的测试模式所预测的结果对比。若预测结果与实际变化相符程度高，则说明优化效果良好，例如通过动态测试模式对香蕉蛋糕保质期内的质构变化预测准确，可为企业生产和销售提供科学指导。

二、化妆品行业

（一）探头设计优化方向

1. 模拟皮肤接触：化妆品主要作用于皮肤，探头应模拟皮肤的柔软度和弹性。可采用柔软且具有一定弹性回复能力的材料制作探头表面，使其在接触化妆品时，能更真实地模拟化妆品在皮肤上的涂抹、附着情况。例如在研究化妆品乳液感官属性时，优化后的探头能更好地贴合皮肤特性，准确测量其与皮肤接触相关的参数。

2. 适应不同剂型：化妆品剂型多样，如乳液、面霜、啫喱等。针对不同剂型，设计不同形状和尺寸的探头。对于乳液类产品，可设计扁平且光滑的探头，利于均匀涂抹和测量其延展性；对于面霜类较浓稠产品，设计带有一定凹陷或纹理的探头，增强抓取能力，准确测量其硬度、黏附性等参数。

（二）测试模式优化方向

1. 特定感官属性测试：化妆品的感官属性如涂抹性、紧实感、易取用性等对消费者选择影响较大。优化测试模式，针对这些特定感官属性设计专门的测试流程。如设计新方法测量化妆品乳液的易取用性、取用后峰值和黏性等感官属性，通过简单线性回归建立预测模型，实现用质构仪预测化妆品感官属性。

2. 环境模拟测试：考虑到化妆品使用环境的多样性，如不同温度、湿度条件。优化测试模式，模拟不同环境条件下对化妆品进行测试。例如在不同温度下测试乳液的质地变化，为产品稳定性研究提供数据支持。

（三）效果评估

1. 感官预测评估：对比质构仪预测的化妆品感官属性与实际消费者感官评价结果，评估预测的准确性。若预测值与实际评价相符程度高，说明优化后的探头设计和测试模式能有效预测化妆品感官特性，为产品研发和质量控制提供有力工具，如通过质构仪建立的预测模型对化妆品乳液感官属性预测的 R² 值大多在 0.80 以上，表明预测效果较好。

2. 产品稳定性评估：通过环境模拟测试模式，观察化妆品在不同条件下质地变化情况。若能准确反映产品在不同环境下的稳定性差异，说明优化后的测试模式有助于评估产品在实际使用中的稳定性，为产品配方优化和包装设计提供参考。

三、制药行业

（一）探头设计优化方向

1. 药品剂型适配：药品剂型有片剂、胶囊、软膏等多种。对于片剂，设计具有一定平面度和硬度的探头，用于测量片剂的硬度、脆碎度等参数，确保片剂在储存和运输过程中保持完整性。对于软膏类药品，设计类似涂抹棒的探头，模拟药物涂抹过程，测量其黏度、延展性等。

2. 无菌与耐腐蚀：制药行业对卫生要求高，探头材料应选择易于消毒、无菌且耐腐蚀的材质。例如采用特殊处理的不锈钢或医用级塑料，避免探头在接触药品过程中对药品造成污染，同时保证探头在长期使用和消毒过程中性能稳定。

（二）测试模式优化方向

1. 药品质量标准测试：依据药品质量标准，优化测试模式以准确测量相关参数。如在测量片剂硬度时，设定符合药典规定的测试速度、压力范围等参数，确保测试结果能直接用于药品质量判定。

2. 稳定性测试：药品在储存过程中需要保持稳定的质量。设计加速稳定性测试模式，通过提高温度、湿度等条件，在较短时间内模拟药品长期储存情况，快速评估药品的稳定性，为药品有效期确定提供依据。

（三）效果评估

1. 质量标准符合性评估：将质构仪测试结果与药品质量标准进行对比，评估测试结果是否符合标准要求。若测试结果准确且符合标准，说明优化后的探头设计和测试模式能有效用于药品质量控制，确保药品质量符合规定。

2. 稳定性预测评估：通过加速稳定性测试模式预测的药品稳定性结果与实际长期储存后的稳定性情况对比。若预测结果与实际情况相符，说明优化后的测试模式可准确预测药品稳定性，为药品研发和生产提供可靠的稳定性数据支持。