O que é TPA?
A Análise de Perfil de Textura (TPA) é um método amplamente utilizado na ciência de alimentos para avaliar propriedades texturais. O teste envolve um ciclo de compressão dupla de um pedaço de comida do tamanho de uma mordida usando uma sonda de compressão que simula a ação de morder. Os dados são então extraídos da curva de força-tempo resultante para fornecer uma série de parâmetros texturais que se correlacionam bem com a avaliação sensorial desses parâmetros.
Como funciona o teste
Como os dados são analisados para coletar os parâmetros
As principais características do gráfico TPA fornecem insights sobre as propriedades mecânicas do material, como dureza, coesão, elasticidade e adesividade.
Curva TPA produzida a partir do teste de um produto de panificação
Como entender os dados
Etapa 1 – Primeiro ciclo de compressão
Aumento inicial: O gráfico começa com um aumento acentuado à medida que a sonda comprime a amostra, indicando aumento da força.
Força de pico (primeiro pico): O ponto mais alto (na âncora 2) durante a primeira compressão, representando a força máxima necessária para comprimir a amostra.
O que indica: A elevação inicial e o primeiro pico medem a dureza ou firmeza do material. Uma elevação mais íngreme e um pico mais alto indicam um material mais firme. Se houver outro pico dentro deste estágio (antes do pico mais alto), ele é chamado de Fraturabilidade. Ele não está presente para todas as amostras e, se ausente, a planilha de resultados mostrará N/A.
Etapa 2 – Período de relaxamento/retirada da sonda
Forma: Após o primeiro pico, a força diminui conforme a sonda se retira. A área positiva neste estágio é devido à recuperação da amostra da deformação.
O que indica: Essa diminuição pode fornecer informações sobre a resiliência da amostra.
Estágio 3
Esta etapa é onde você decide manter a sonda no ponto de disparo por um tempo para permitir a recuperação da amostra (se relevante).
Etapa 4 – Segundo ciclo de compressão
Segundo pico: A força aumenta novamente à medida que a sonda realiza a segunda compressão.
O que indica: Este segundo pico e área são geralmente menores que o primeiro. A razão da segunda área para a primeira área (coesividade) indica a força de ligação interna. Uma razão maior sugere melhor coesão interna. A razão da diferença de tempo entre a segunda compressão em comparação com a primeira indica elasticidade. Somente uma mola perfeita produziria uma razão de 1.
Etapa 5 – Segundo período de relaxamento/retirada da sonda
Forma: Semelhante ao primeiro relaxamento, a força diminui à medida que a sonda se retrai novamente.
O que indica: A macro não usa essa parte da curva para análise.
Compreendendo variações de dados com base nas propriedades do material
Materiais duros e quebradiços: Apresentam uma subida inicial íngreme e um primeiro pico alto com uma segunda área muito menor, indicando baixa coesividade e elasticidade. Esses materiais geralmente têm baixa adesividade.
Materiais macios e elásticos: Apresentam uma elevação mais gradual até o primeiro pico sem pico de fratura presente, e similaridade entre a primeira e a segunda áreas, refletindo alta coesividade e elasticidade. A área negativa pode ser maior, indicando maior adesividade.
Materiais pegajosos ou pegajosos: Podem mostrar uma área negativa pronunciada após o segundo pico, indicando alta adesividade. Os picos podem não ser tão distintos devido à capacidade do material de se deformar e grudar na sonda.
Materiais firmes, mas coesos: Esses materiais (como um gel elástico) podem ter primeiro e segundo picos semelhantes e área negativa mínima, indicando boa ligação e recuperação internas e adesividade moderada.
Curva TPA comparando almôndegas de carne bovina e de soja
Conselhos sobre o uso correto do TPA
Em geral, o TPA é um método de teste muito popular, pois fornece um cálculo muito rápido de parâmetros que são ‘acreditados como correlacionados com a análise sensorial’. O usuário, no entanto, pode ser quase encorajado a não pensar sobre a análise e, ao fazer isso, anotar todos os resultados como verdadeiros.
A seguir está um conjunto de pontos a serem considerados ao escolher o TPA como seu procedimento de teste.
Preparação da amostra
Para que os parâmetros TPA sejam relevantes, deve ser mencionado que eles podem ser usados para comparar diferentes alimentos somente se as dimensões da amostra forem consistentes. Como exemplo, o termo dureza será diferente para o mesmo alimento se diferentes porcentagens de compressões forem usadas em replicações ou se as amostras forem de altura ou áreas de contato diferentes. Para a medição precisa da adesividade, a sonda não deve levantar a amostra em seu retorno, portanto, um meio adequado de segurar a superfície inferior da amostra precisa ser identificado se isso ocorrer.
Tamanho da sonda de compressão versus amostra
Quando a sonda é maior que a amostra, as forças registradas são em grande parte devido à compressão uniaxial. No entanto, quando o oposto é verdadeiro, as forças derivam em grande parte da perfuração, uma combinação de compressão e cisalhamento. Vários artigos ao longo das décadas de uso do TPA relataram o uso de sondas maiores e menores do que as amostras de teste. Os primeiros artigos sobre TPA relatam o uso de sondas de perfuração, mas em 1968 Bourne foi o primeiro a adotar a compressão uniaxial verdadeira para realizar testes de TPA. Em termos gerais, o trabalho mais recente feito em TPA normalmente usa sondas de compressão maiores do que o tamanho da amostra, de modo que as forças registradas nos testes de TPA são em grande parte devido às forças de compressão uniaxial e toda a peça da amostra é testada.
Extensão da deformação
Outra área de abuso é o grau de compressão. Frequentemente, quando presumivelmente limitado pela capacidade de força, descobrimos que os resultados são mostrados para compressão de, por exemplo, 30%. Se o propósito do teste é imitar o processo altamente destrutivo de mastigação na boca, como nas origens do TPA, valores de deformação para quebrar a amostra devem ser alcançados. Ao considerar que a análise dos resultados foi desenvolvida para correlacionar com a análise sensorial, deve-se ter em mente claramente que a compressão na boca nunca é uma “pequena deformação” (ou seja, um aperto suave). Para analisadores de textura de baixa força, pode não ser possível comprimir para uma alta % de deformação como se gostaria. Ao desenvolver um método TPA para testar uma variedade de amostras, é sempre sugerido desenvolver o método (ou seja, a extensão da deformação) na amostra mais dura. Verificar se a extensão necessária de deformação é adequada para a amostra mais dura garantirá que todas as outras amostras “mais macias” possam ser testadas usando o mesmo método.
Geralmente, por exemplo, em sistemas gelificados, compressões maiores que 70-80% quebram completamente a amostra. O segundo ciclo de compressão geralmente não encontra uma amostra enfraquecida com apenas as primeiras rachaduras internas, mas porções ou pequenos pedaços da amostra inicial.
Níveis de deformação entre 20-50% têm sido comumente aplicados em trabalhos recentes. Nesses níveis, as amostras podem não quebrar (um pico de fraturabilidade não aparece na curva), mas ainda é possível obter informações como dureza (força a uma dada deformação), elasticidade, coesividade e seus derivados gomosidade ou mastigabilidade. No entanto, esse tipo de teste não é a maneira como o método TPA foi desenvolvido para funcionar.
Teste de velocidade
O usuário também deve ser consistente com a taxa de carga (velocidade do teste), que pode variar dependendo do alimento. Foi demonstrado que, à medida que a velocidade da cruzeta aumenta, a força necessária para atingir uma compressão específica também aumenta, uma vez que uma taxa mais lenta permite maior relaxamento do gel. Como os humanos usam diferentes forças e taxas de mastigação dependendo das características texturais do alimento avaliado, tanto a magnitude da força aplicada quanto a taxa na qual ela é aplicada devem ser levadas em consideração quando as condições de teste são estabelecidas no Texture Analyser, visando reproduzir aquelas associadas à avaliação sensorial do tipo específico de alimento. Um ponto a ser observado é que a velocidade pós-teste deve ser definida como a mesma que a velocidade do teste, especialmente se os parâmetros de coesividade devem ser calculados corretamente.
Tempo decorrido entre as mordidas
O Analisador de Textura dá a opção de selecionar um período de tempo variável para decorrer entre as mordidas. Se um período de tempo for selecionado, ele deve ser especificado nas condições de teste, uma vez que a quantidade de tempo entre as mordidas determina claramente os parâmetros do TPA, como elasticidade, coesividade, gomosidade e mastigabilidade, principalmente nos sistemas com um componente altamente viscoso.
Relevância dos resultados
Descobriu-se que o TPA é muito útil para muitas amostras, mas nem todos os parâmetros do TPA são aplicáveis a todas as amostras.
Você verá que ao testar alguns produtos a região adesiva da curva não está presente, indicando, portanto, que a adesividade não é uma característica da amostra. Este ponto é importante, pois a macro de análise de dados sempre produzirá um valor para todos os parâmetros que ela está configurada para encontrar na curva. Por exemplo, os valores de elasticidade para o teste de chocolate provavelmente não serão repetíveis, pois a elasticidade não é uma característica textural importante do chocolate, assim como a adesividade do pão provavelmente não é importante e, portanto, não é aplicável.
Alguns parâmetros podem não ser uma característica verdadeira de uma amostra específica, então isso deve ser sempre considerado antes de aceitar automaticamente os dados e apresentá-los em sua totalidade. Se um parâmetro textural não for uma característica verdadeira da amostra, então ele não deve ser apresentado. Portanto, é recomendado que antes de realizar um teste TPA você se pergunte ‘Quais são os parâmetros texturais importantes nos quais você está interessado para um produto específico?’ em vez de coletar todos os parâmetros TPA e julgar os resultados sem pensar previamente em sua relevância.
Conselho de parâmetros
Velocidade de pré-teste: Ao tentar encontrar uma força de gatilho, sua velocidade de pré-teste não deve exceder 3 mm/seg para melhor captura inicial de dados e o ponto de partida mais preciso – produtos pequenos, finos ou macios exigem velocidades de pré-teste muito mais lentas. Uma abordagem rápida pode levar a um gatilho tardio (ou ‘overshooting’), portanto, inserindo a amostra antes que os dados sejam coletados. Normalmente, a velocidade de pré-teste é mais lenta do que a velocidade de teste.
Força de gatilho: Isso deve ocorrer quando a sonda e o produto tiverem contato total. O valor padrão para força de gatilho é definido como 5g, mas pode precisar ser ajustado.
Velocidade do teste: Você pode querer que seu teste imite ou emule diretamente as velocidades de mastigação, caso em que uma alta velocidade de teste seria escolhida.
Velocidade pós-teste: A análise de dados deste teste compara regiões de compressão e descompressão de suas curvas, portanto, a Velocidade do teste e a Velocidade pós-teste devem ser as mesmas.
Tempo de espera: Este tempo pode ser escolhido para esperar no ponto de disparo para que a amostra possa se recuperar (se aplicável). Você pode estar tentando emular uma situação imitativa particular, por exemplo, o espremer de pão, a aplicação de um peso em materiais elásticos, como espumas.
Se a velocidade do teste for muito lenta ao testar uma amostra com recuperação elástica (elástica), a amostra poderá se recuperar mais rápido do que a velocidade do teste e o gráfico exibirá força positiva durante esse período em vez de qualquer medição adesiva negativa esperada (se aplicável).
Alternativas
Botão gatilho: Se um botão gatilho for escolhido, o teste começa na velocidade de teste, ou seja, nenhuma velocidade de pré-teste ou força de gatilho são usadas. Um botão gatilho é frequentemente escolhido para amostras de alturas diferentes onde você deseja ir para a mesma distância acima da base para cada teste ou deseja aplicar alta deformação a uma amostra e quer que a sonda retorne antes de tocar a base do instrumento/acessório. A calibração da posição da sonda será necessária.
Distância: A sonda/acessório pode ser instruído a se mover para uma distância em mm (ou outra unidade) ou para uma % de deformação. Mover para uma % de deformação exigirá que a Posição da Sonda seja calibrada antes do início do teste para que uma posição zero possa ser reconhecida. Isso significa que quando a sonda dispara na superfície da amostra, ela é capaz de converter essa distância conhecida da base na % de deformação escolhida que você deseja deformar a amostra.
Problemas comuns durante a análise
Os três picos de força são encontrados em ordem REVERSA , de modo que um pico de fratura ausente ainda produzirá os valores corretos para outros resultados. Se a amostra não tiver pico de fratura, uma caixa pop-up aparecerá informando Pico não encontrado . Clique em OK para continuar. Se os picos de força aparecerem no final do gráfico, a falha em perceber isso provavelmente fará com que todos os valores de TPA sejam calculados incorretamente. Nesse caso, tente selecionar um Limite de força maior em suas Preferências de gráfico .
Após os picos da curva serem detectados, a macro instrui o cursor a procurar para frente e soltar 6 âncoras, em ordem, na curva. Se a mensagem, por exemplo, ‘Não é possível colocar o cursor na posição especificada’ for exibida, é provável que o Limite de Distância esteja muito alto. Novamente, deixar de notar isso provavelmente fará com que a maioria dos valores de TPA sejam calculados incorretamente. Nesse caso, tente selecionar um Limite de Distância menor em suas Preferências de Gráfico .
Se a amostra não tiver nenhuma propriedade de adesividade, a força pode não retornar a zero entre os dois cursos de compressão. Se esse for o caso, as âncoras não serão posicionadas corretamente. Para corrigir esse problema, talvez seja necessário ajustar o valor Ir para Força na macro de 0,0 para algo maior que a força de disparo do Texture Analyser. O resultado da Adesividade mostrará um valor positivo, que deve ser ignorado. Uma região positiva entre os ciclos de compressão também é o resultado de uma amostra que está se recuperando mais rápido do que a sonda está se retirando. Uma velocidade de teste mais alta pode evitar isso.
Aumente a velocidade do teste para que você consiga pelo menos medir a força necessária para separar a sonda da superfície da amostra.
Nota importante sobre o uso e o “uso indevido” do teste TPA
Vale a pena chamar a atenção para uma carta publicada no Journal of Texture Studies que confirma as diretrizes acima:
Carta ao Editor: Questões relativas à análise do perfil de textura
Como fundador da Análise de Perfil de Textura (TPA) nos anos 60, estou muito satisfeito que o método atualmente desfrute de uso e popularidade consideráveis. Estou especialmente satisfeito que vários pesquisadores tenham se baseado nele, como eu esperava que fizessem. Alguns desses trabalhos constituem melhorias indiscutíveis (como, por exemplo, usar apenas a parte inferior, ou seja, o lado esquerdo, das curvas de força-deformação para calcular a coesividade, ou um método mais sólido e fácil de quantificar a elasticidade). Outros pesquisadores apenas expandiram o número de parâmetros quantificados adicionando novos (por exemplo, dureza 2) sem demonstrar sua utilidade.
No entanto, estou profundamente perturbado pelo que eu chamaria de “uso indevido” do método e uma compreensão pobre do significado dos parâmetros e da maneira como o método deve ser executado. Como exemplos de “uso indevido”, eu citaria um artigo publicado há pouco tempo no Journal of Texture Studies no qual uma agulha penetrante (em vez de uma placa de compressão) foi usada, e uma publicação recente no Journal of Sensory Studies na qual a “mastigabilidade” de Lifesavers de doces foi calculada e correlacionada com a avaliação sensorial. Um pouco de observação da amostra durante a compressão e algum senso comum revelariam que: a) o doce duro não é mastigado, mas sugado pela boca, e b) quando comprimido a 70% (como foi feito naquele trabalho), o Lifesaver é esmagado/quebrado e, portanto, o parâmetro de elasticidade não tem sentido. A penetração causa um dano estrutural totalmente diferente da compressão; penetrar a amostra duas vezes no mesmo local leva a dados sem sentido e o teste não deve ser chamado de TPA.
Um mal-entendido muito prevalente sobre o significado dos parâmetros lida com o cálculo da mastigabilidade e da gomosidade para a mesma amostra. A descrição original dos parâmetros TPA (J. Food Sci. 23, 390-396, 1963) definiu a mastigabilidade como aplicável a sólidos e a gomosidade como aplicável a semissólidos. O Prof. Bourne e eu esclarecemos essa questão em nossas Cartas ao Editor, primeiro no Journal of Food Science (vol. 60, p. viii. 1995) e depois no Journal of Texture Studies (vol. 27, pp. vi-vii, 1996). Conforme evidenciado por referências citadas em publicações subsequentes que empregam o TPA, alguns pesquisadores leram essas cartas. Vários não leram.
Parece-me que é hora de ter uma discussão de ‘mesa redonda’ (seja pessoalmente ou na Internet) sobre como o TPA deve ser executado. Isso pode levar ao desenvolvimento muito necessário de algumas diretrizes e, finalmente, a uma padronização do método.
Alina Surmacka Szczesniak , ex-cientista principal do General Foods Technical Center e editora fundadora do Journal of Texture Studies.
