日本太陽科學(xué)質(zhì)構(gòu)儀 CR-100 探頭設(shè)計與測試模式在不同行業(yè)的優(yōu)化及評估

一、食品行業(yè)

（一）探頭設(shè)計優(yōu)化方向

1. 針對不同食品質(zhì)地：食品質(zhì)地多樣，如蛋糕的柔軟、冬棗的脆爽、肉類的堅韌等。對于柔軟的食品，如香蕉蛋糕，可設(shè)計更柔軟、接觸面積較大的探頭，以均勻施加壓力，準(zhǔn)確測量其硬度、彈性等參數(shù)。像研究香蕉蛋糕質(zhì)構(gòu)時，合適的探頭能更精準(zhǔn)地反映蛋糕在不同配方及儲存條件下的質(zhì)地變化。對于脆性食品，如冬棗，探頭應(yīng)具備尖銳且堅固的頂端，以便在穿刺時能準(zhǔn)確捕捉其脆斷瞬間的力值變化，優(yōu)化 TPA 測定冬棗質(zhì)構(gòu)特性時，合適的探頭配合適宜的形變量等條件，可使質(zhì)地評價結(jié)果更為客觀準(zhǔn)確。

2. 模擬口腔環(huán)境：考慮到食品最終是在口腔中被消費，可設(shè)計模擬口腔咀嚼動作的探頭，例如帶有一定弧度和紋理的探頭，更貼合口腔內(nèi)牙齒、舌頭等對食物的作用方式。如利用裝有多個擠壓細(xì)胞探針的質(zhì)地分析儀模擬口腔加工米飯，監(jiān)測力和功的變化來評估大米食用品質(zhì)，這種模擬口腔環(huán)境的探頭設(shè)計有助于深入了解食品在口腔中的加工過程。

（二）測試模式優(yōu)化方向

1. 多參數(shù)聯(lián)合測試：食品的質(zhì)構(gòu)往往由多個參數(shù)共同決定，如雞肉的嫩度不僅與硬度有關(guān)，還和咀嚼性、黏聚性、彈性等相關(guān)。可優(yōu)化測試模式，實現(xiàn)一次測試獲取多個參數(shù)，并分析參數(shù)間的相關(guān)性，如研究雞湯品質(zhì)時，通過質(zhì)構(gòu)儀在 TPA 模式下對高壓處理雞肉測定多個參數(shù)，并分析其與感官評定值的相關(guān)性，得知雞肉嫩度可通過硬度和咀嚼性兩個參數(shù)反映。

2. 動態(tài)測試模式：食品在儲存、加工過程中質(zhì)構(gòu)會發(fā)生動態(tài)變化，設(shè)計動態(tài)測試模式，定期或?qū)崟r監(jiān)測食品質(zhì)構(gòu)變化。例如監(jiān)測香蕉蛋糕在儲存過程中硬度、咀嚼總功的變化情況，通過動態(tài)測試可及時了解蛋糕品質(zhì)變化，為優(yōu)化儲存條件和保質(zhì)期預(yù)測提供依據(jù)。

（三）效果評估

1. 感官相關(guān)性評估：將質(zhì)構(gòu)儀測試結(jié)果與感官評價結(jié)果進行對比分析，計算兩者的相關(guān)性系數(shù)。若相關(guān)性系數(shù)高，說明優(yōu)化后的探頭設(shè)計與測試模式能較好地反映食品真實口感，如質(zhì)構(gòu)儀穿透法測得的豬肉、牛肉的穿透參數(shù)與感官品評嫩度值相關(guān)性顯著，表明該方法可有效量化評定肉制品嫩度。

2. 預(yù)測準(zhǔn)確性評估：通過長期跟蹤食品在不同條件下的質(zhì)構(gòu)變化，并與優(yōu)化后的測試模式所預(yù)測的結(jié)果對比。若預(yù)測結(jié)果與實際變化相符程度高，則說明優(yōu)化效果良好，例如通過動態(tài)測試模式對香蕉蛋糕保質(zhì)期內(nèi)的質(zhì)構(gòu)變化預(yù)測準(zhǔn)確，可為企業(yè)生產(chǎn)和銷售提供科學(xué)指導(dǎo)。

二、化妝品行業(yè)

（一）探頭設(shè)計優(yōu)化方向

1. 模擬皮膚接觸：化妝品主要作用于皮膚，探頭應(yīng)模擬皮膚的柔軟度和彈性。可采用柔軟且具有一定彈性回復(fù)能力的材料制作探頭表面，使其在接觸化妝品時，能更真實地模擬化妝品在皮膚上的涂抹、附著情況。例如在研究化妝品乳液感官屬性時，優(yōu)化后的探頭能更好地貼合皮膚特性，準(zhǔn)確測量其與皮膚接觸相關(guān)的參數(shù)。

2. 適應(yīng)不同劑型：化妝品劑型多樣，如乳液、面霜、啫喱等。針對不同劑型，設(shè)計不同形狀和尺寸的探頭。對于乳液類產(chǎn)品，可設(shè)計扁平且光滑的探頭，利于均勻涂抹和測量其延展性；對于面霜類較濃稠產(chǎn)品，設(shè)計帶有一定凹陷或紋理的探頭，增強抓取能力，準(zhǔn)確測量其硬度、黏附性等參數(shù)。

（二）測試模式優(yōu)化方向

1. 特定感官屬性測試：化妝品的感官屬性如涂抹性、緊實感、易取用性等對消費者選擇影響較大。優(yōu)化測試模式，針對這些特定感官屬性設(shè)計專門的測試流程。如設(shè)計新方法測量化妝品乳液的易取用性、取用后峰值和黏性等感官屬性，通過簡單線性回歸建立預(yù)測模型，實現(xiàn)用質(zhì)構(gòu)儀預(yù)測化妝品感官屬性。

2. 環(huán)境模擬測試：考慮到化妝品使用環(huán)境的多樣性，如不同溫度、濕度條件。優(yōu)化測試模式，模擬不同環(huán)境條件下對化妝品進行測試。例如在不同溫度下測試乳液的質(zhì)地變化，為產(chǎn)品穩(wěn)定性研究提供數(shù)據(jù)支持。

（三）效果評估

1. 感官預(yù)測評估：對比質(zhì)構(gòu)儀預(yù)測的化妝品感官屬性與實際消費者感官評價結(jié)果，評估預(yù)測的準(zhǔn)確性。若預(yù)測值與實際評價相符程度高，說明優(yōu)化后的探頭設(shè)計和測試模式能有效預(yù)測化妝品感官特性，為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制提供有力工具，如通過質(zhì)構(gòu)儀建立的預(yù)測模型對化妝品乳液感官屬性預(yù)測的 R2 值大多在 0.80 以上，表明預(yù)測效果較好。

2. 產(chǎn)品穩(wěn)定性評估：通過環(huán)境模擬測試模式，觀察化妝品在不同條件下質(zhì)地變化情況。若能準(zhǔn)確反映產(chǎn)品在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性差異，說明優(yōu)化后的測試模式有助于評估產(chǎn)品在實際使用中的穩(wěn)定性，為產(chǎn)品配方優(yōu)化和包裝設(shè)計提供參考。

三、制藥行業(yè)

（一）探頭設(shè)計優(yōu)化方向

1. 藥品劑型適配：藥品劑型有片劑、膠囊、軟膏等多種。對于片劑，設(shè)計具有一定平面度和硬度的探頭，用于測量片劑的硬度、脆碎度等參數(shù)，確保片劑在儲存和運輸過程中保持完整性。對于軟膏類藥品，設(shè)計類似涂抹棒的探頭，模擬藥物涂抹過程，測量其黏度、延展性等。

2. 無菌與耐腐蝕：制藥行業(yè)對衛(wèi)生要求高，探頭材料應(yīng)選擇易于消毒、無菌且耐腐蝕的材質(zhì)。例如采用特殊處理的不銹鋼或醫(yī)用級塑料，避免探頭在接觸藥品過程中對藥品造成污染，同時保證探頭在長期使用和消毒過程中性能穩(wěn)定。

（二）測試模式優(yōu)化方向

1. 藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測試：依據(jù)藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化測試模式以準(zhǔn)確測量相關(guān)參數(shù)。如在測量片劑硬度時，設(shè)定符合藥典規(guī)定的測試速度、壓力范圍等參數(shù)，確保測試結(jié)果能直接用于藥品質(zhì)量判定。

2. 穩(wěn)定性測試：藥品在儲存過程中需要保持穩(wěn)定的質(zhì)量。設(shè)計加速穩(wěn)定性測試模式，通過提高溫度、濕度等條件，在較短時間內(nèi)模擬藥品長期儲存情況，快速評估藥品的穩(wěn)定性，為藥品有效期確定提供依據(jù)。

（三）效果評估

1. 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合性評估：將質(zhì)構(gòu)儀測試結(jié)果與藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行對比，評估測試結(jié)果是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。若測試結(jié)果準(zhǔn)確且符合標(biāo)準(zhǔn)，說明優(yōu)化后的探頭設(shè)計和測試模式能有效用于藥品質(zhì)量控制，確保藥品質(zhì)量符合規(guī)定。

2. 穩(wěn)定性預(yù)測評估：通過加速穩(wěn)定性測試模式預(yù)測的藥品穩(wěn)定性結(jié)果與實際長期儲存后的穩(wěn)定性情況對比。若預(yù)測結(jié)果與實際情況相符，說明優(yōu)化后的測試模式可準(zhǔn)確預(yù)測藥品穩(wěn)定性，為藥品研發(fā)和生產(chǎn)提供可靠的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)支持。