1 定义
1.1 基本含义
固形物是食品、饮料或生物样品中，相对于液体水分部分而言的非液态成分总称。它通常指在去除水分后保留下来的物质，既包括可溶于水的成分，也包括不溶于水的颗粒或纤维性物质。由于这一概念常用于描述样品的稠度、营养组成和加工状态，因此在食品科学、营养学和检测分析中都具有基础性地位。
1.2 相关术语
固形物在实际应用中常与干物质、可溶性固形物、总固形物等概念并列出现。不同术语侧重的对象并不完全相同，但都围绕样品中除水分之外的组成展开。
1.2.1 干物质
干物质是指样品中除去水分后剩余的全部物质，通常更强调“完全脱水后”的残留部分。它既可用于食品，也可用于植物组织、发酵液和其他生物样本的分析。干物质一旦被准确测定，便能较直接地反映样品的真实组成比例。
1.2.2 可溶性固形物
可溶性固形物是指能够溶解于样品液相中的固体成分，常见于糖类、有机酸、部分矿物质和小分子风味物质。该指标在果汁、糖浆、乳品和酿造液中使用频繁，常用来判断甜度、浓缩程度和成熟状态。
1.2.3 总固形物
总固形物指样品中全部非水分部分的总量，既包含溶解态成分，也包括悬浮、沉淀或胶体状态的物质。该指标常用于评价食品出品率、营养密度以及加工后保留下来的有效成分。
1.3 与水分的关系
固形物与水分通常呈相对关系：水分越高，单位质量样品中的固形物比例往往越低；反之，脱水、浓缩或干燥会使固形物占比上升。二者共同决定了食品的流动性、稀稠程度、保存性和口感。对许多产品而言，固形物含量不仅是组成参数，也是加工控制的重要依据。
2 分类
2.1 按溶解性分类
按在水相中的分散和溶解状态，固形物可分为可溶性成分与不可溶性成分。这种分类方法在饮料、乳品和浆状食品中尤为常见。
2.1.1 可溶性成分
可溶性成分主要包括糖、盐、酸、部分维生素以及小分子风味物质。它们通常直接影响产品的甜度、酸度、鲜味和整体口感，也与折光法测定结果密切相关。
2.1.2 不可溶性成分
不可溶性成分包括蛋白质颗粒、脂肪球、纤维、细胞壁碎片和其他悬浮颗粒。此类物质对质构、沉降性和乳化稳定性影响较大，在浓汤、果浆和谷物饮品中尤为重要。
2.2 按来源分类
从来源看，固形物可分为天然固形物和加工形成的固形物。前者来自原料本身，后者则与加工过程中的反应、浓缩或配料添加有关。
2.2.1 天然固形物
天然固形物是原料自带的组成部分，如水果中的糖和果胶、乳中的乳糖和蛋白质、谷物中的淀粉与膳食纤维。它们构成食品基础风味和营养特征，也决定了原料的初始品质。
2.2.2 加工形成的固形物
加工形成的固形物是指在加热、浓缩、发酵、干燥或混合过程中形成或保留下来的成分。例如，煮浓后的酱汁、脱水粉末、发酵产物及某些稳定剂都可归入这一类。
2.3 按营养性质分类
按营养作用区分，固形物可概括为能量性、结构性和功能性三类。这种分类更适合用于营养评价与配方设计。
2.3.1 能量性固形物
能量性固形物主要指可提供热量的成分，如糖类、脂肪和部分蛋白质。它们是食品能量密度的核心来源，在高能量配方和补充型食品中尤其重要。
2.3.2 结构性固形物
结构性固形物主要负责形成组织框架和物理支撑，例如蛋白质网络、纤维和淀粉凝胶。它们对食品的弹性、韧性、黏度和切割性影响显著。
2.3.3 功能性固形物
功能性固形物是指除基础营养外，还具有特定生理或工艺作用的成分，如膳食纤维、益生元、胶体和部分生物活性物质。这类成分常被用于优化饱腹感、稳定性或加工性能。
3 营养学意义
3.1 能量供给
固形物含量越高，食品单位体积或单位质量中通常能提供更多能量。含糖、含脂较高的产品往往固形物比例较大，因此更适合用于能量补充；而高水分食品则通常热量更低。
3.2 营养密度评估
营养密度不仅看总能量，也看单位能量中含有多少蛋白质、矿物质和其他有效营养成分。固形物的构成越合理，往往越有利于提高营养密度。反之，若固形物主要来自精制糖或脂肪，营养结构可能较为单一。
3.3 饱腹感与消化特征
较高的固形物含量常会增加口腔中的黏稠感和胃内容物的停留时间，从而提升饱腹感。含纤维和蛋白质较多的固形物还会影响消化速度，使吸收过程更平缓。相比之下，溶解度高、结构松散的固形物则可能更易被快速消化。
3.4 对膳食结构的影响
固形物的种类和比例会影响一餐或一日膳食的整体结构。例如，谷物、豆类、乳制品和蔬果中的固形物组合不同，会带来蛋白质、脂肪、碳水化合物与纤维的差异。合理配置固形物来源，有助于改善饮食均衡与口感接受度。
4 食品中的固形物
4.1 果汁与饮料
在果汁和饮料中，固形物通常直接关系到风味强度、甜酸平衡和饮用体验。对于浓缩果汁、乳饮料和植物饮品来说，固形物含量更是关键质量指标之一。
4.1.1 可溶性固形物含量
果汁中的可溶性固形物含量常与果实成熟度、糖酸比和稀释程度相关。该值较高时，风味往往更饱满；过低则可能显得寡淡。饮料工业常借此判断原汁比例和产品一致性。
4.1.2 浓缩与稀释
浓缩会提高固形物比例，使产品更便于储运和长期保存；稀释则降低固形物浓度，使口感更清爽。两者之间的配比控制，直接影响最终饮品的香气、色泽和甜度表现。
4.2 乳制品
乳制品中的固形物主要由乳糖、脂肪、蛋白质和矿物质组成，不同乳品的固形物结构差异较大，决定了其质地和加工适应性。
4.2.1 脱脂乳固形物
脱脂乳固形物是指在去除乳脂后剩余的非脂成分，主要包括乳蛋白、乳糖和矿物质。该指标常用于衡量脱脂乳的真实浓度，也是发酵乳和乳粉生产中的重要参数。
4.2.2 全乳固形物
全乳固形物包括乳中的全部非水分成分，既含脂肪，也含非脂乳固形物。其含量越高，乳品通常越浓厚、口感越圆润，适合用于酸奶、炼乳和奶酪等产品。
4.3 酱料与汤品
酱料和汤品的固形物构成会显著影响其稠度、附着性和风味释放方式。对于复合调味体系，固形物还承担了香气载体和口感修饰的作用。
4.3.1 浓稠度形成
酱料的浓稠感通常来自淀粉糊化、蛋白凝聚、脂肪分散和胶体增稠等多种机制。固形物含量越充足，体系往往越不易出现“水感”，也更容易形成稳定的挂壁效果。
4.3.2 口感与风味承载
固形物能吸附并缓释香气分子，使味道更集中、更持久。汤品中适量的固形物还会增强“有料感”，提升入口后的丰满度与层次感。
4.4 烘焙与谷物制品
在烘焙和谷物制品中，固形物是面团成型、膨发和最终组织结构的重要基础。面粉、糖、蛋白和脂肪的比例，都会改变产品的内部孔隙和外观。
4.4.1 面团结构
面团中的固形物相互作用，形成面筋网络、淀粉颗粒和油脂分散体系。水分在其中起到润湿和传递作用，而固形物则决定了骨架强度与延展性。
4.4.2 成品质构
烘焙后的成品质构与固形物分布密切相关。较高的蛋白和淀粉固形物有助于形成稳定结构，而糖和脂肪则会改变酥松度、柔软度与保湿性。
5 检测与测定
5.1 测定原理
固形物测定通常依赖对水分去除后残留质量的计算，或通过物理性质间接推算其含量。不同方法适用于不同类型的样品和检测场景。
5.1.1 烘干法
烘干法是最常见的直接测定方式之一，通过加热使样品中的水分蒸发，再根据干燥前后的质量差求得固形物含量。该方法准确度较高，但对挥发性成分较多的样品可能产生偏差。
5.1.2 折光法
折光法常用于测定液体样品中的可溶性固形物。样品中溶解物越多，折射率通常越高，因此可借助折光仪快速估算糖度或浓度。该方法速度快，适合生产现场监控。
5.1.3 比重法
比重法通过测量样品密度变化来间接推算固形物含量，常见于糖液、果浆和部分发酵液。它适合连续化生产中的在线控制，但通常需要结合标准曲线使用。
5.2 常用指标
在实际检测中，不同指标反映的是固形物的不同侧面，往往需要联合解释，才能较全面地评价样品。
5.2.1 总固形物率
总固形物率是样品中全部固体成分占总质量的百分比。它反映产品浓缩程度、出品率和实际干物含量，常见于乳品、调味品和浓缩果浆分析。
5.2.2 可溶性固形物含量
可溶性固形物含量多以百分比或度数表示，广泛用于饮料和果蔬加工。该指标与甜味、成熟度及风味浓度密切相关，也是判断稀释与否的重要依据。
5.2.3 灰分与干重
灰分是样品经高温灼烧后剩余的无机物部分，常用于反映矿物质水平；干重则是扣除水分后的样品质量。两者常与固形物一起使用，以辅助判断成分构成与加工损耗。
5.3 影响测定结果的因素
固形物测定并非完全静态，不同样品状态和实验条件都会影响结果的准确性。
5.3.1 温度
温度会改变样品的密度、折射率和挥发行为，也会影响干燥速度。因此，测定时通常需要在规定温度下进行，并进行必要的温度校正。
5.3.2 样品均匀性
若样品中颗粒分布不均，测得的固形物值可能出现波动。尤其对于果浆、乳液和含悬浮物饮品，取样前充分混匀非常重要。
5.3.3 挥发性成分
某些样品除水外还含有酒精、香气物质或其他易挥发成分。烘干过程中这些成分也可能逸失，从而使测得的固形物值偏高或偏低，需结合样品特性加以解释。
6 加工与储存中的变化
6.1 浓缩与脱水
浓缩和脱水会明显提高产品中固形物的相对比例。前者主要通过去除部分水分来增加浓度，后者则进一步降低水分含量，使产品更适合储存、运输和再加工。
6.2 冷冻与复原
冷冻并不会直接减少固形物总量，但会改变其分布状态。部分样品在冻结和解冻后可能出现析水、沉淀或乳化破坏，影响复原后的均匀性与口感。
6.3 发酵过程中的变化
发酵会使部分糖类转化为酸、气体和其他代谢产物，同时改变固形物组成。对于酸奶、酒类和发酵酱品而言，发酵不仅改变风味，也会重塑固形物的结构和比例。
6.4 储存稳定性
储存期间，固形物可能因氧化、沉降、吸湿或结晶而发生变化。包装密封性、温度和湿度都会影响其稳定性，进而影响外观、质地和货架期表现。
7 应用
7.1 食品工业
在食品工业中，固形物用于控制浓度、改善质构、提高出品率并规范产品一致性。它也是配方优化、工艺放大和终产品验收中的常用参数。
7.2 营养配方设计
营养配方设计中，固形物可帮助平衡能量、蛋白质、脂肪和碳水化合物比例。针对婴幼儿、老年人或恢复期人群时，常会特别关注固形物的消化性与密度。
7.3 质量控制
固形物是许多产品质量控制中的核心指标之一。无论是原料验收、过程监测还是成品判定，固形物数据都能辅助识别稀释、过度浓缩、批次波动等问题。
7.4 运动营养与特殊膳食
在运动营养和特殊膳食中，固形物的比例会影响能量补给速度、胃肠耐受性和饮用便利性。高固形物配方适用于能量补充，而低固形物、易消化配方则更适合快速补水或特殊人群需求。
8 相关概念
8.1 水分活度
水分活度是衡量食品中自由水可利用程度的指标，与微生物生长和储存稳定性密切相关。它不同于总水分含量，但常与固形物一起用于评价食品保藏性。
8.2 浓度
浓度指某一成分在体系中的相对含量，常可用质量分数、体积分数或摩尔浓度表示。固形物含量可视为浓度的一种具体表达，特别是在液态食品中应用广泛。
8.3 质构
质构是食品在咀嚼、触感和流动时表现出的综合物理特性，如硬度、黏性、弹性和脆性。固形物的组成和分布是影响质构的重要因素。
8.4 食品干物质指标
食品干物质指标是对除水以外所有成分的综合性表征，常用于评价原料成熟度、加工损耗和最终品质。它与固形物概念密切相关，但在不同标准体系中可能存在侧重点差异。