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质构仪如何量化「酥」与「脆」 |
在质地分析中，饼干的酥脆感并不是单一力量就能描述的特性，而是由许多微破裂事件共同组成。质构仪提供了多种参数，可以将这些破裂行为量化成客观数字： |
COUNT PEAK（波峰计数）透过设定不同的力量阈值，可以分别侦测「酥性峰」与「脆性峰」[1]。阈值较低时侦测到的是较柔和的破裂事件，代表产品的「酥」；阈值较高时侦测到的是剧烈破裂事件，代表产品的「脆」。因此 COUNT PEAK 能同时量化产品的酥性与脆性峰数量，让酥与脆都能被独立评估。 |
DROP OFF（破裂掉落幅度）代表每个破裂峰在瞬间力量下降的幅度，是产品结构在受压时的「破碎强度」。数值越大，破裂越剧烈，产品偏脆；数值越小，破裂较柔和，产品偏酥。这个指标能协助判断产品整体是偏酥还是偏脆，也能作为后续波峰侦测的门槛依据。 |
LINEAR DISTANCE（线性位移）是整条力–时间曲线的累计波动量，反映产品整体的酥脆性大小。波动越多、破裂越密集，线性距离越大，产品通常也越酥脆。[2] |
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透过这三个指标，质构仪不仅能告诉我们饼干「有多硬」，更能量化饼干的酥性、脆性、破裂强度与整体酥脆度，是目前最完整的酥脆分析方式。 |
LINEAR DISTANCE线性位移的应用难题 |
然而线性位移容易受到产品软硬度的影响，因此前一篇文章中，我们提出了一种新的饼干酥脆度量化方式：以平滑后的力–时间曲线来分析破裂事件的频率与强度，而如何让不同硬度的饼干都能在同一标准下比较，便成为这项方法的核心挑战。新型数据解析，揭开「酥脆」的伪装信号 |
既然平滑能让破裂讯号更清晰，那下一个自然的问题就是：在进行平滑时，究竟应该设定多少点数才算合适？平滑太弱，噪声仍然干扰波峰侦测；平滑太强，真正的破裂峰会被抹掉，反而失去酥脆度的信息。因此，平滑点数的设定不能凭直觉，而必须建立在饼干本身的破裂行为之上。 |
以破裂周期为基础的平滑点数计算方法 |
为了找到一个能适用于不同饼干种类的平滑点数，我采用破裂周期作为核心依据。整体流程如下： |
首先，利用仪器的average drop off功能，计算每个样品的平均波峰掉落幅度。这个数值除了能定性产品的酥或脆，也代表饼干在破裂瞬间的力量变化幅度，也就是产品结构在受压时的「破碎强度」，并直接反映饼干的酥脆特性，同时也能自动适应不同硬度的样品，使波峰侦测更公平、更一致。 |
接着以 drop off 作为门坎来侦测有效波峰，并计算波峰间距，得到平均破裂周期T。破裂周期越短，代表破裂事件越密集，饼干通常也越酥脆。最后，依据Savitzky–Golay平滑的设计原则，平滑窗口不应超过主周期的三分之一，否则会抹掉真正的破裂讯号。因此，我以约0.3 个周期作为平滑窗口的时间尺度，再依照取样频率换算成取点数。这样的平滑设定既能保留破裂讯号，又能有效降低噪声，使后续的波峰侦测更稳定。 |
这套方法的最大优点在于：平滑点数不是固定的，而是由饼干本身的破裂行为决定。因此，不论是硬度高的饼干、波动大的饼干，或是较软、波动较小的饼干，都能在同一逻辑下得到合理的平滑设定。 |
用市售饼干测试平滑区间：煎饼、苏打饼、威化饼 |
为了验证这套方法的适用性，我选用了三种常见且特性差异明显的饼干作为测试样品：煎饼、苏打饼与威化饼。这三类饼干在硬度、破裂行为、波峰形态上都有显著差异：煎饼通常较硬，破裂峰幅度大、波动明显；苏打饼具有中等硬度，破裂事件分布均匀；威化饼结构松散，破裂峰较细碎但频率高。它们分别代表从「脆」到「酥」的不同质地。 |
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尽管三者的破裂特性不同，但三种饼干的平滑点数却呈现高度一致性，这个结果非常重要，因为它代表破裂周期确实能反映饼干的破裂行为，而平滑点数不会因饼干种类不同而产生极端差异，90～120 点是一个自然形成的区间，他并不是人为设定的固定值。 |
换句话说，这套在实际测试中得到的平滑结果，能自动适应不同饼干。 |
饼干的最佳平滑点数 |
综合以上分析与实验结果，可以确认：对饼干这类酥脆食品而言，90～120 点是一个非常合适的平滑点数区间。 |
这个区间能有效降低噪声、保留破裂讯号的主要特征、让波峰侦测更稳定、让酥脆度计算更一致，也适用于不同硬度与不同结构的饼干。更重要的是，这个区间不是凭直觉得来，而是透过破裂周期计算、波峰侦测、SG原则与多种饼干的实际测试所共同验证的结果。因此，它可以作为后续饼干酥脆度分析的标准基准，也能为未来的质地研究提供一个可靠的平滑设定方式。 |
不限食品，各种材料皆可采用此方法 |
虽然本研究以饼干为例，但这套方法并不限于食品领域。任何具有波动型态的力–时间或力–位移曲线，都能透过破裂周期与平滑点数的计算来进行分析。例如： |
口红、眉笔的涂抹粗糙度；化妆品、膏状物、涂料的延展性波动；塑料、橡胶、薄膜材料的微破裂行为；笔尖、刷具、工具的摩擦波动；以及任何行业想要处理波动型曲线的情况。 |
若有食品以外的产品想测试这种方法，只要提供测试数据给超技仪器，我们都能协助计算合适的平滑区间，并协助建立该产品的专属分析模型。不论是酥脆度、涂抹粗糙度、摩擦波动，或是任何需要处理波峰、波动讯号的产业，都能从这套方法中受益。 |
参考文献 |
[1] Booth D A, Earl T, Mobini S. Perceptual channels for the texture of a food[J]. Appetite, 2003, 40(1): 69-76. |
[2] Vincent, J. F. (1998). The quantification of crispness. Journal of the Science of Food and Agriculture, 78(2), 162-168.
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