Le origini delle Texture Profile Analysis (TPA) nascono in ambito anglosassone dallo studio di diversi scienziati. Le prime indagini analitiche sugli alimenti sono state condotte dalla dottoressa Szczesniak nei primi anni ’60 quando sviluppò i parametri TPA originali come parte del lavoro sensoriale che stava conducendo.
Le prime pubblicazioni si concentravano sulla comprensione degli attributi strutturali che i consumatori sperimentano quando consumano un’ampia varietà di prodotti alimentari e sulla loro classificazione in parametri che potevano essere oggettivamente quantificati con pannelli sensoriali addestrati. La dottoressa Szczesniak ha sviluppato e migliorato le descrizioni sensoriali della consistenza di alimenti specifici, cercando al tempo stesso descrittori più universali che potessero essere applicati a una gamma più ampia di alimenti. Uno degli obiettivi era sviluppare un lessico comune e una serie di procedure che consentissero di condurre test di valutazione della struttura sensoriale oggettivi e ripetibili in diversi laboratori, operatori e per molti tipi di alimenti diversi.
Mentre la dottoressa Szczesniak stava migliorando il lessico e le tecniche per migliorare la valutazione della consistenza sensoriale, il suo gruppo stava anche creando un Texturometero che potesse quantificare oggettivamente la consistenza. La necessità di un approccio strumentale era fondamentale perché, sebbene una valutazione della struttura sensoriale fosse l’ideale, era estremamente dispendiosa in termini di tempo e denaro da condurre.
La maggior parte degli strumenti che hanno sostanzialmente preceduto il Texturometer GF (presse a taglio, gelometri, compressimetri, consistemetri, tenderometri, ecc.) fornivano valori monodimensionali (ad esempio la forza del gel) e non affrontavano le caratteristiche strutturali più ricche degli alimenti distinguibili dai pannelli sensoriali. L’immediato predecessore, lo Strain Gauge Denture Tenderometer del MIT, è stato il primo tentativo riuscito di misurare più di un singolo attributo alla volta, riconoscendo che la consistenza degli alimenti era multiforme. Il gruppo di ricerca del Dr. Szczesniak è stato in grado di mostrare forti correlazioni del Texturometer GF con i giudizi sensoriali e questo ha segnato l’inizio della possibilità di misurare strumentalmente aspetti strutturali più complessi degli alimenti in modo scientifico e imparziale.
L’articolo pionieristico della dottoressa Szczesniak The Texturometer – A New Instrument For Objective Texture Measurement ha introdotto cinque parametri meccanici indipendenti di base (durezza, coesione, adesività, viscosità ed elasticità) e tre parametri dipendenti (fragilità, masticabilità e gommosità). L’articolo definisce come questi parametri possano essere quantificati in modo preciso dal registratore a nastro. L’articolo discuteva gli aspetti meccanici dello strumento e le sue differenze rispetto allo strumento precedente, il tenderimetro per protesi del MIT. È affascinante osservare lo sforzo necessario per tradurre le tensioni generate dall’estensimetro in valori oggettivi comparabili e l’attenzione spesa sui dettagli di come potrebbero essere condotti i test per amplificare determinati aspetti della misurazione. È anche interessante notare quanto i test dipendessero dall’abilità dell’operatore e come ciascuna classe di prodotto testato dovesse avere le proprie impostazioni. Questo sforzo per creare uno strumento di misurazione della struttura alimentare oggettivo e scientificamente fondato è un motivo fondamentale per cui questo articolo e lo strumento sono diventati la base per il settore della misurazione della struttura alimentare.
Con l’evoluzione dell’uso delle Texture Profile Analysis (TPA) si sono evoluti anche i suoi termini. L’elasticità si è evoluta in “springiness” ovvero mollezza poiché l’elasticità aveva già definizioni reologiche e ingegneristiche. La fragilità si è evoluta in “fracturability” ovvero fratturabilità, che è stata percepita come una descrizione più accurata del tipo di rottura misurata dal sistema di misurazione.
Il Texturometero degli anni ‘60 aveva un movimento verticale simile a quello degli attuali strumenti di prova universali, ma aveva anche una camma eccentrica che generava un movimento sinusoidale che gli permetteva di stressare i prodotti in un modo più imitativo della masticazione delle mascelle. A causa del suo punto di rotazione, il contatto iniziale con il prodotto era meno parallelo alla base rispetto alla fine della corsa. Il trasduttore dello strumento ha subito una notevole deflessione di cui è stato necessario tenere conto quando sono stati condotti test più fondamentali. La deflessione era così grande che i dati sulla deformazione non potevano essere presentati in modo affidabile dai test generati con lo strumento. Tuttavia, è stato molto efficace nel quantificare le caratteristiche strutturali di un’ampia varietà di prodotti, tra cui budini, creme montate, impasti, riso, cracker/biscotti, cereali freddi, patatine, pane, frutta e verdura, hot dog, patatine fritte, cioccolato e persino cibo per cani.
Nel 1968 il Dr. Malcolm Bourne (professore emerito di scienze e tecnologie alimentari della Cornell University e autore di “Food Texture and Viscosity: Concept and Measurement”) pubblicò un lavoro che adottava i concetti TPA del General Foods Texturometer e li applicava con una macchina prova materiali. Si è trattato di un importante passo avanti perché le macchine di prova universali erano disponibili in commercio e quindi il metodo di analisi del profilo di struttura è stato possibile replicarlo anche da parte di altri ricercatori.
I primi lavori sulle Texture Profile Analysis (TPA) pubblicati includevano l’articolo del Dr. Bourne “Texture Profile of Ripening Pears” (1968) e “Texture Profile of Ripening Peaches” (1974); Sherman su “Un profilo strutturale dei prodotti alimentari basato su proprietà reologiche ben definite” (1969); Massey & Woodams su “Effetto del calcio sul profilo strutturale di carote, barbabietole e patate irradiate” (1973), condotto sotto la guida del Dr. Bourne.
Nel 1975 la dottoressa Szczesniak pubblicò un’affascinante retrospettiva sul Journal of Texture Studies. Ha riconosciuto i numerosi contributori che hanno fatto avanzare la scienza dietro la valutazione della consistenza sensoriale e strumentale. Ha sottolineato l’importanza di disporre di uno strumento efficace e pratico che gli scienziati alimentari possano utilizzare immediatamente mentre l’industria attende che la comunità scientifica sviluppi ulteriormente le basi reologiche e fondamentali emerse alla fine degli anni ’90 e negli anni 2000. Accettò alcune delle critiche allora contemporanee e abbracciò i cambiamenti terminologici dall’elasticità alla mollezza e dalla fragilità alla fratturabilità. Ha rafforzato la necessità di strumenti per collegare l’esperienza sensoriale con la teoria della reologia. Riconosceva la necessità che gli strumenti fossero in grado di misurare gli standard e sostanzialmente prevedeva la necessità di metodi calibrabili e tracciabili che potessero essere utilizzati in tutto il mondo. Predisse la necessità di ricerche sulla struttura sensoriale e strumentale che, con il senno di poi, sappiamo che si sarebbero verificate nei due decenni successivi. Il gruppo e i colleghi del dottor Szczesniak hanno sviluppato uno strumento per contribuire a fornire metodi oggettivi e pratici per quantificare la consistenza del cibo.
Nel 1975 il lavoro del Dr. Bill Breene sul TPA esplorò l’impatto delle diverse velocità dei test e dei grafici, nonché delle diverse velocità di deformazione. È stato un articolo importante perché ha dimostrato che le condizioni di test possono fare un’enorme differenza, ha richiesto progetti sperimentali più ponderati e di qualità superiore e ha messo in guardia i ricercatori su come interpretare l’analisi. Tutte le osservazioni del Dr. Breene rimangono tutt’ora valide (vedi Sezioni 3, 5, 8).
È importante che gli attuali scienziati del settore alimentare tengano presente che quando la Texture Profile Analysis (TPA) fu sviluppata e migliorata negli anni ’60 e ’70, i personal computer non erano ancora disponibili. La quantificazione dei dati in quegli anni richiedeva registratori su carta, righelli e planimetri. Era anche comune contare i quadrati delle aree o addirittura pesare le tracce di carta del registratore su carta per quantificare le aree di lavoro. Misurare con precisione le sezioni di una curva registrata su carta a strisce era un’arte, e i confronti tra laboratori erano ancora più difficili a causa delle differenze tra i marchi e delle impostazioni di velocità dei registratori su carta. L’analisi dei dati richiedeva abilità e pazienza e non era per operatori inesperti. l primi sistemi informatici per le prove sui materiali erano estremamente difficili da usare e non erano progettati per acquisire i parametri relativi alla consistenza del cibo.
La Dott.ssa Judith Abbott scrisse un articolo penetrante (con Massie e Watada) negli anni ’80 che prevedeva la scrittura del codice BASIC per digitalizzare i dati dei dinamometri in minicomputer al fine di controllare con precisione e ottenere un risultato digitalizzato rigoroso che potesse essere facilmente analizzato. Il suo articolo ha aiutato a spiegare come quantificare oggettivamente gli elementi di un grafico, che fino a quel momento era per lo più un’arte. Ha illustrato quanto fosse difficile creare algoritmi che quantificassero le caratteristiche standard del grafico (come pendenze, avvallamenti, lavoro fino al cedimento, ecc.) a causa della tecnologia limitata disponibile e perché tanti prodotti diversi generavano curve di forma altamente incoerenti. Ha inoltre pubblicato diversi articoli sui profili sensoriali e strutturali delle mele.
Dalla fine degli anni ’80 all’inizio degli anni ’90 tutti i programmi per le analisi sui materiali hanno dato ai ricercatori la possibilità di calcolare facilmente gli attributi TPA con impostazioni di test e metodi analitici calibrabili, tracciabili e ripetibili.
Il software NexygenPlus della Lloyd insieme ad altri brand hanno inoltre introdotto il concetto di macro facilmente programmabili in grado di quantificare in modo coerente gli elementi delle curve, anche se tali curve avevano forme molto diverse. Le macro potrebbero anche essere condivise tra laboratori in modo che altri possano duplicare esattamente la stessa analisi. Il software ha anche reso popolare la capacità di sovrapporre simultaneamente più curve in modo da poter osservare sottili differenze. Man mano che i Texture Analyser sono diventati più popolari nell’industria alimentare, anche il TPA è diventato un metodo semplice per caratterizzare la consistenza della maggior parte dei prodotti alimentari.
La maggior parte dei documenti di revisione che trattano i metodi TPA esprimono la necessità che i ricercatori riflettano attentamente sull’idoneità delle loro velocità, protocolli, profondità di compressione e altri metodi di test.
Nel 1998 la dottoressa Szczesniak ha scritto una lettera all’editore del Journal of Texture Studies su questioni relative all’analisi del profilo della texture mettendo in guardia su altre modifiche al TPA che non erano ancora di utilità dimostrata. Tra le sue osservazioni c’era la sua opinione favorevole sull’utilizzo solo delle aree di discesa per i calcoli di coesione (adottata nel progetto “Modified Cohesion TPA” di TTC, descritto di seguito). Ha espresso profonda preoccupazione per i ricercatori che tentano di applicare la metodologia TPA a prodotti inappropriati, dove gli attributi TPA non sarebbero applicabili (ad esempio l’elasticità di una caramella dura). La dottoressa Szczesniak ha chiarito che la masticabilità è per gli alimenti solidi e la gommosità è per gli alimenti semisolidi e ha abbracciato il modo in cui alcuni ricercatori hanno utilizzato e portato avanti con attenzione la metodologia TPA.
Il Dr. Bourne, all’epoca redattore del Journal of Texture Studies, fece eco alle osservazioni della dottoressa Szczesniak ed è stato molto coinvolto nel settore nel corso degli anni ’80, ’90 e anche dall’inizio del secolo, come convinto sostenitore di soluzioni adeguate e ponderate utilizzando la metodologia TPA per molti prodotti diversi. Ha anche mantenuto i ricercatori con i piedi per terra ricordando loro continuamente la storia del TPA, come è nato e lo sforzo di così tante persone che stanno dietro il metodo TPA e l’analisi delle texture in generale. Il Dr. Bourne ha sempre consigliato ai ricercatori di osservare da vicino i loro prodotti durante i test invece di guardare i grafici tracciati. Siamo d’accordo, poiché l’unico modo per interpretare veramente i dati dei test TPA è comprendere innanzitutto il comportamento del prodotto che il metodo TPA sta cercando di quantificare.
Con la popolarità degli analizzatori di struttura migliaia di laboratori di ricerca e commerciali sono stati in grado di condurre test TPA su una gamma estremamente ampia di prodotti alimentari. Il set di strumenti comune a livello mondiale ha consentito ai ricercatori di confrontare in modo incrociato i dati dei test TPA e le impostazioni dei test. Gran parte del lavoro è eccellente e nuovo, ma occasionalmente la ricerca viene ancora pubblicata utilizzando nomenclatura o metodi TPA inappropriati. Lo scopo di questa guida è aiutare i ricercatori a migliorare la qualità della loro applicazione dei principi TPA.
