Giò lụa phải dai giòn, bánh flan phải mềm mịn, bánh quy phải giòn tan, thạch phải đàn hồi, xúc xích thực vật phải “giống thịt”. Cấu trúc là yếu tố mà người tiêu dùng cảm nhận ngay từ miếng đầu tiên, và rất nhiều khiếu nại chất lượng liên quan đến cấu trúc. Phân tích cấu trúc, đặc biệt là phương pháp TPA (Texture Profile Analysis), là cách đo cấu trúc bằng máy phổ biến nhất trong ngành thực phẩm.

Phân tích cấu trúc là gì?

Cấu trúc thực phẩm (texture) là tập hợp các tính chất cơ học, hình học và bề mặt được cảm nhận qua xúc giác, cơ miệng và đôi khi qua thính giác (tiếng giòn). Phân tích cấu trúc có thể thực hiện bằng:

  • Cảm quan: phân tích mô tả với hội đồng được huấn luyện theo phương pháp Texture Profile.
  • Công cụ: máy phân tích cấu trúc (texture analyzer) đo lực, quãng đường, thời gian khi nén, cắt, kéo, đâm xuyên mẫu.

TPA: mô phỏng hai lần cắn

TPA được phát triển từ công trình của Szczesniak và cộng sự tại General Foods đầu thập niên 1960, sau đó được Bourne điều chỉnh cho máy đo vạn năng. Nguyên lý: đầu đo nén mẫu hai lần liên tiếp, mô phỏng hai lần cắn của hàm răng. Từ đường cong lực theo thời gian, máy tính toán các chỉ số:

  • Độ cứng (hardness): lực lớn nhất ở lần nén đầu tiên. Ví dụ phân biệt chả lụa cứng và mềm.
  • Độ gãy (fracturability): lực tại điểm gãy đầu tiên nếu mẫu vỡ trước khi đạt lực tối đa; đặc trưng cho sản phẩm giòn.
  • Độ cố kết (cohesiveness): tỷ lệ diện tích dưới đường cong lần nén thứ hai so với lần thứ nhất; cho biết mẫu giữ được cấu trúc nội tại tốt đến đâu.
  • Độ đàn hồi (springiness): mức độ mẫu phục hồi chiều cao giữa hai lần nén; cao ở thạch, bánh bông lan, xúc xích.
  • Độ dính (adhesiveness): diện tích phần lực âm khi đầu đo rút lên, thể hiện công cần để kéo đầu đo khỏi mẫu; liên quan độ dính răng.
  • Độ dẻo dính (gumminess): độ cứng × độ cố kết; dùng cho sản phẩm bán rắn.
  • Độ nhai (chewiness): độ dẻo dính × độ đàn hồi; dùng cho sản phẩm rắn, dai như thịt, kẹo dẻo.
  • Độ hồi phục (resilience): khả năng phục hồi tức thời trong lần nén đầu.

Lưu ý: độ dẻo dính và độ nhai không nên báo cáo cùng nhau cho một mẫu, vì một chỉ số dành cho sản phẩm bán rắn, chỉ số kia dành cho sản phẩm rắn.

Thiết lập phép đo TPA

  • Mẫu: cắt đồng nhất về kích thước và hình dạng (thường hình trụ hoặc khối lập phương), cùng nhiệt độ, cùng thời gian sau chế biến. Sai khác kích thước là nguồn sai số lớn nhất.
  • Đầu đo: đĩa phẳng có đường kính lớn hơn mẫu để nén đều.
  • Mức biến dạng: thường 25–75% chiều cao mẫu. Biến dạng cao (70–80%) mô phỏng nhai thật hơn nhưng làm mẫu vỡ; mức biến dạng phải giống nhau giữa các mẫu cần so sánh.
  • Tốc độ đầu đo: thường 1–5 mm/s; tốc độ ảnh hưởng đến kết quả vì thực phẩm có tính đàn hồi nhớt.
  • Thời gian nghỉ giữa hai lần nén: thường 2–5 giây.
  • Số lần lặp: ít nhất 5–10 mẫu cho mỗi nghiệm thức do thực phẩm không đồng nhất.

Các phép đo cấu trúc khác

  • Cắt Warner–Bratzler: đo lực cắt thịt, đánh giá độ mềm.
  • Đâm xuyên (puncture): đo độ cứng trái cây (penetrometer), độ bền gel surimi.
  • Bẻ ba điểm (three-point bend): độ giòn, độ gãy của bánh quy, thanh sô-cô-la.
  • Kéo (tensile): độ dai của sợi mì, bún, phở, màng bao.
  • Kramer shear cell: đo cấu trúc của sản phẩm không đồng nhất như đậu, rau, ngũ cốc.
  • Phép đo âm thanh kết hợp lực để đánh giá độ giòn của snack.
  • Đo độ đặc của sản phẩm bán lỏng bằng phép đùn ngược (back extrusion) cho sữa chua, kem, sốt; tham khảo thêm độ nhớt và lưu biến học.

Ứng dụng

  • Sản phẩm thịt, cá: đánh giá độ dai giòn của giò, chả, xúc xích, surimi; ảnh hưởng của phosphate, tinh bột, protein bổ sung.
  • Protein thực vật: so sánh cấu trúc protein thực vật tạo cấu trúc với thịt thật để tối ưu công thức.
  • Gel và món tráng miệng: chọn và phối carrageenan, agar, gelatin, pectin để đạt độ cứng, độ đàn hồi mong muốn.
  • Bánh mì, bánh ngọt: theo dõi độ cứng ruột bánh theo thời gian, đánh giá hiệu quả chất chống thoái hóa tinh bột.
  • Phô mai, đậu hũ: kiểm soát quá trình đông tụ và ép.
  • Thực phẩm cho người cao tuổi, người khó nuốt: thiết kế độ cứng, độ dính phù hợp.
  • Kiểm soát chất lượng: đặt giới hạn chấp nhận về độ cứng, độ giòn cho từng mẻ.

Liên hệ giữa máy đo và cảm quan

Máy đo cho kết quả nhanh, khách quan và lặp lại tốt, nhưng không thay thế hoàn toàn miệng người. Quá trình nhai thực tế có nước bọt, nhiệt độ cơ thể, tốc độ và biến dạng thay đổi liên tục. Vì vậy, khi phát triển phương pháp, nên đối chiếu kết quả TPA với điểm cảm quan của hội đồng để xác định chỉ số nào tương quan tốt nhất với cảm nhận của người tiêu dùng về sản phẩm cụ thể, rồi mới dùng chỉ số đó cho QC hằng ngày.

Lỗi thường gặp

  • Kích thước mẫu không đồng nhất; mẫu không cùng nhiệt độ.
  • Thay đổi mức biến dạng hoặc tốc độ giữa các lần so sánh.
  • Báo cáo chỉ số không phù hợp (ví dụ độ dính với sản phẩm khô giòn).
  • Đầu đo nhỏ hơn mẫu, biến phép nén thành phép đâm xuyên.
  • Không hiệu chuẩn cảm biến lực định kỳ.

Câu hỏi thường gặp

Có thể so sánh kết quả TPA giữa hai phòng thí nghiệm? Chỉ khi hai bên dùng cùng kích thước mẫu, đầu đo, mức biến dạng, tốc độ và thời gian nghỉ. Kết quả TPA phụ thuộc rất mạnh vào điều kiện đo.

Không có máy phân tích cấu trúc thì làm sao? Có thể bắt đầu với dụng cụ đơn giản như penetrometer cầm tay cho trái cây, hoặc thuê đo tại trường đại học, viện nghiên cứu; song song xây dựng thang cảm quan có mẫu tham chiếu nội bộ.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Đánh Giá Cảm Quan Là Gì? Vai Trò Trong Thực Phẩm