一种槟榔纤维柔软度测定方法与流程

本发明属农产品物性力学检测领域，涉及一种纤维柔软度测定方法，具体是一种槟榔纤维柔软度测定方法。
背景技术：
：槟榔(ArecacatechuL)是棕榈科槟榔属植物槟榔的成熟果实，含有多种人体所需的营养元素和有益物质，为我国四大南药之一。我国是世界槟榔的主产地之一，其中海南省的槟榔种植面积和产量都占全国(不包括台湾)总量的90％以上。在非洲、东南亚一些国家及我国湖南、海南、广东、台湾等地，人们有喜欢嚼食槟榔的习惯。嚼食槟榔能醒脑提神，产生舒服、欣快感，并能提高人的耐力。现今，槟榔已成为仅次于尼古丁、乙醇和咖啡因的世界第四大嗜好物品。槟榔作为一种咀嚼产品对口腔的影响很大，长期和频繁咀嚼槟榔会对口腔组织产生较大的损害，如，可导致牙体表面出现磨损和牙根纵裂，造成牙齿过早脱落和口腔黏膜损伤等。因此槟榔加工过程中纤维软化工艺是其加工的关键技术环节，也是槟榔产品质量好坏的重要指标。目前，槟榔加工产业中软化方法有多种，但由于没有科学的检测方法和规范的量化指标评定其软化效果，只能通过相关技术人员的咀嚼感官做出评定，因人体间的差异性，靠咀嚼感官做出评定存在较大的差别，无法对软化效果形成统一的评定标准。因此，探讨槟榔纤维柔软度科学测定方法并形成统一的量化指标已成为槟榔加工学科发展的重要理论基础。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种槟榔纤维柔软度测定方法，采用三点弯曲法测定槟榔纤维柔软度，并确定其操作步骤、取样方法、测试参数及可能影响结果准确性的相关因素，从而标准化了三点弯曲测定槟榔纤维柔软度的方法，为槟榔生产、加工及质量评价提供科学定量检测方法。本发明所采用的技术原理：利用质构仪力量感应元通过三点弯曲探头施加一定力到槟榔试样上，以弹性阶段最大位移及所对应的最大应力通过公式计算所得弹性模量值的大小来反应试样的柔软度，弹性模量值越小槟榔试样越柔软。本发明所采用的技术方案：一种槟榔纤维柔软度测定方法，其具体步骤如下：1、样品准备取槟榔果沿着纤维纹理方向(纵向)、以中心轴为基点，切为宽度5.0～11.0mm的试样，优选试样的宽度为9.0mm；2、测定将质构仪和三点弯曲试验装置连接，取槟榔试样将其凹面朝上放在三点弯曲试验装置的支撑立壁之间，将探头对准槟榔试样中心部位下压，采用三点弯曲法测定槟榔纤维柔软度，支撑跨度为16.0～24.0mm，探头下压距离为4.0mm；根据质构仪的显示读取弹性阶段最大位移及所对应的最大应力；3、槟榔纤维柔软度计算采用槟榔果纤维层弹性模量E作为试样的柔软度的衡量标准，弹性模量值越小槟榔试样越柔软，其计算公式如下：E=Fb×L34×δ×b×h3]]>其中Fb为质构仪在样品弹性阶段内的最大应力(N)；L为支撑跨度(mm)；δ为样品中点在弹性阶段内的最大位移(mm)；b为样品宽度(mm)；h为样品厚度(mm)。所述槟榔果是指槟榔鲜果和槟榔干果。进一步的，所述步骤2)测定过程中，支撑跨度为20mm。进一步的，所述步骤2)测定过程中，探头下压距离为4.0mm。进一步的，所述步骤2)测定过程中，探头起始力为0.8～1N、测前速度和测后速度为25～30mm/min、测试时速度为55～60mm/min。进一步的，探头起始力为1N、测前速度和测后速度为30mm/min、以及测试时速度为60mm/min。本发明采用弹性模量作为试样的柔软度的衡量标准，以标准化的三点弯曲测定方法作为检测方法，解决了传统以口腔咀嚼感官评定软化效果的缺陷，为槟榔生产、加工及质量评价提供科学定量检测方法，为槟榔加工学科发展提供重要理论基础。附图说明图1是本发明所用三点弯曲法装置结构示意图；图2为槟榔试样宽度对三点弯曲试验影响分析曲线；图3为支撑跨度对三点弯曲试验的影响分析曲线；图1中：1、探头连接杆，2、探头连接螺丝，3、探头，4、试样，5、支撑立壁，6、立壁固定杆，7、跨度调节旋钮，8、平台固定旋钮，9、平台底座。具体实施方式下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。样品的选定：选定无病斑，无机械损伤的槟榔鲜果和槟榔干果，纵切去核，采用游标卡尺测量并记录槟榔样品纵切后的试样宽度及厚度，纵切即沿着槟榔果的纵径(纤维纹理方向)、以中心轴为基点进行切分。设备：美国FTC公司TMS-PRO型质构仪和三点弯曲试验装置。实验操作过程如下(如图1所示)：1、先将探头3通过探头连接螺丝2连接到质构仪探头连接杆1上。2、通过三点弯曲平台固定旋钮8将平台底座9固定在质构仪测定位置，并使跨度调节旋钮7固定至探头3的正下方。3、调节跨度调节旋钮7使左右两侧支撑立壁5沿着立壁固定杆6平移调节至试验所需间距。4、将处理好的槟榔试样4凹面朝上放在支撑立壁5之间，将探头3对着槟榔试样4下压，同时，利用质构仪记录弹性阶段最大位移及所对应的最大应力。实施例1至实施例7槟榔干果纵切宽度为5.0mm，6.0mm，7.0mm，8.0mm，9.0mm，10.0mm和11.0mm，将槟榔试样凹面朝上放在三点弯曲试验装置的支撑立壁之间，将探头对准槟榔试样的中心部位下压，采用三点弯曲法测定纤维柔软度的测定参数为，试样放在支撑立壁之间的支撑跨度为20.0mm，探头起始力1N、测前速度和测后速度均为30mm/min、以及测试时速度为60mm/min，探头下压距离为4.0mm。实验重复3次，取其平均值。以弹性阶段最大位移及所对应的最大应力通过公式计算所得弹性模量值如表1所示。表1采用Origin8.5进行数据分析并作图2，计算标准误差。利用SPSS19.0软件进行显著性差异分析。经过Spss软件分析不同试样宽度的弹性模量后，发现不同宽度试样的弹性模量之间未出现显著差异(P＜0.01)。但是，由图2中可知不同宽度试样弹性模量的相对标准差中却存在很大的不同，相对标准差值在试样宽度为5.0-7.0mm范围内出现上升，在7.0-9.0mm范围内出现下降，随后又出现上升。其中试样宽度为9.0mm时的相对偏差值最小，为3.65％。由此确定适宜的试样宽度为9.0mm。本发明研究发现试样放置在支撑立壁间的支撑跨度对三点弯曲法测定槟榔果纤维的柔软度结果影响很大。为了研究支撑跨度与测定结果之间的关系，为确定适宜跨度参数提供依据，进行实施例8至12。实施例8至12中，将槟榔干果纵切成宽度相同的试样，将槟榔试样凹面朝上放在三点弯曲试验装置的支撑立壁之间，将探头对准槟榔试样的中心部位下压，支撑跨度分别为：16.0mm、18.0mm、20.0mm、22.0mm和24.0mcm。采用三点弯曲法测定纤维柔软度，其他测定参数为：试样宽度9.0mm、探头起始力1N、测前速度和测后速度均为30mm/min、测试时速度60mm/min，探头下压距离4.0mm。每个实施例对应的实验重复3次，取其平均值。以弹性阶段最大位移及所对应的最大应力通过公式计算所得弹性模量值如表2所示。表2采用Origin8.5进行数据分析并作图3，对其弹性模量取平均值，计算相对标准差。利用SPSS19.0软件进行显著性差异分析。由图3可知，随着支撑跨度的逐渐增加，槟榔试样的弹性模量先逐渐减小，而在支撑跨度达到2.0mm以上时，其试样的弹性模量趋于平稳。由SPSS分析结果显示，Sig＝0.000＜0.01，说明跨度对试样三点弯曲测试的弹性模量具有极显著影响。从相对标准差曲线可知不同支撑跨度对弹性模量的相对标准差却存在较大差异。支撑跨度在16.0-20.0mm时相对标准差较小。综合以上两方面考虑认为20.0mm是三点弯曲法测定槟榔试样较适宜的支撑跨度。实施例13本方法还可以用于槟榔鲜果纤维柔软度的测定，在实施例13中，选用成熟度一致的槟榔鲜果纵切成宽度9.0mm的试样，将槟榔试样凹面朝上放在三点弯曲试验装置的支撑立壁之间，支撑跨度20.0mm，采用三点弯曲法测定纤维柔软度，将探头对准槟榔试样的中心部位下压，探头起始力1N、测前速度和测后速度均为30mm/min、测试时速度60mm/min，探头下压距离4.0mm。每个实施例对应的实验重复3次，取其平均值。以弹性阶段最大位移及所对应的最大应力通过公式计算所得弹性模量值如表3所示。表3目前国内外对纤维柔软度还没有一个好的量化测定方法，大多数做法是通过手感或咀嚼感官来体现，如造纸、纺织工业等。由于槟榔是食用果实的纤维层，在食品业界也是十分特殊的，因此本发明提出的采用三点弯曲法测定槟榔纤维柔软度，以弹性阶段最大位移及所对应的最大应力通过公式计算所得的弹性模量的大小来反应试样的柔软度，解决槟榔纤维柔软度不能用仪器测定和量化表示的问题。人体感官评判与三点弯曲法测定效果比较三点弯曲法测定槟榔柔软度与感官评价对比。感官评价由20位年龄阶段在25～55岁之间的评价员分别对五组不同柔软度槟榔干果进行感官评价，评价员对每项评价指标进行判断评分，分数为0～10之间的任何一个数，把得分填写在问卷表中的空格内，收集表格汇总评价；同时运用三点弯曲法分别对五组槟榔干果进行纤维柔软度测定，计算其弹性模量。感官评价指标的评分标准如下：1)扎口：8～10为不扎口，5～8为一般扎口，少于5分为很扎口；2)咀嚼性：8～10为入口即散，耐咀嚼，5～8为一般耐咀嚼，少于5分为不耐咀嚼；3)残渣：满口残渣，无法咀嚼＝0，残渣较多，尚可咀嚼＝1～2，残渣可接受＝3～4，残渣可接受，咀嚼有韧性＝5～8，残渣少，咀嚼有韧性＝8～10；最后取各项指标的平均分，规定平均分在8～10为柔软，5～8为一般柔软，少于5分为粗硬。结果见表4。表4组别扎口咀嚼性残渣总平均分弹性模量14.14.63.84.17179.8326.37.56.76.83148.6737.87.16.37.07139.7848.27.88.08.0121.7159.49.09.59.383.75上述结果表明，弹性模量越小，扎口性越小、咀嚼性越好、残渣越少，表明槟榔干果的柔软度越好，当弹性模量在100左右时，槟榔干果的柔软度基本可以满足嚼食要求，对口腔组织产生的损害较小，因此，本发明所提供的三点弯曲法测定槟榔柔软度的方法以量化的指标反映出槟榔纤维的柔软程度，为槟榔果(包括槟榔鲜果和槟榔干果)的纤维层柔软度提供了一个科学定量的测定方法。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3