近日，浙江大學(xué)(xue)生物系(xi)統(tǒng)工(gong)程與食品科學(xué)(xue)學(xué)院研究人員(yuan)在國際(ji)食品期(qi)刊《Food Chemistry》(中科院一區(qū)(qu)，IF=9.8)發(fā)表了(le)題為"Cross-scale assessment of yam waxiness attribute from stress relaxation and fluid mechanics: A distinctive mouthfeel derived from starch matrix"的(de)研究論文(wen)。在該論文(wen)中，研究(jiu)人員利用上(shang)海騰拔Universal TA國產(chǎn)(chan)質(zhì)構(gòu)儀用(yong)于測(cè)(ce)定山藥的(de)應(yīng)力松弛(chi)行為(wei)。

關(guān)于waxiness評(píng)估(gu)及其潛在形(xing)成機(jī)制(zhi)的研(yan)究仍然有限。在(zai)本研究中(zhong)，我們通(tong)過整合感(gan)官評(píng)價(jià)(jia)和儀器(qi)分析，建立(li)了一種評(píng)估(gu)山藥waxiness的(de)綜合方法。通(tong)過將waxiness評(píng)估(gu)解構(gòu)為咀嚼和(he)吞咽階(jie)段，采用應(yīng)力(li)松弛和(he)流變學(xué)測(cè)(ce)試來表(biao)征這些階段。系(xi)統(tǒng)地利用平衡(heng)模量（E0）、粘度系(xi)數(shù)（η1）、稠度系(xi)數(shù)（K*）和(he)損耗模量（G''）等關(guān)(guan)鍵參數(shù)，以準(zhǔn)(zhun)確評(píng)估(gu)山藥的waxiness。我(wo)們對(duì)waxiness形成機(jī)(ji)制的研究表(biao)明，長淀粉(fen)鏈（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增(zeng)強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)(wen)定性，導(dǎo)致 η1 和 G'' 增(zeng)加。這(zhe)些鏈整合到淀(dian)粉顆粒(li)的結(jié)晶(jing)區(qū)和無定形區(qū)(qu)，從而改善了(le)凝膠的穩(wěn)定性(xing)、彈性和粘度(du)，最終增強(qiáng)了(le)山藥(yao)的waxiness。相反，短支(zhi)鏈淀粉(fen)通過(guo)增加淀粉凝膠(jiao)的 E0 降低了waxiness強(qiáng)度(du)。

根據(jù)先前(qian)的研(yan)究，使用質(zhì)構(gòu)(gou)分析(xi)儀（Universal TA，上海騰(teng)拔儀器(qi)科技有(you)限公司(si)）進(jìn)行應(yīng)(ying)力松弛測(cè)(ce)試。該測(cè)(ce)試測(cè)量(liang)了材料在恒(heng)定應(yīng)變下隨時(shí)(shi)間的(de)應(yīng)力響(xiang)應(yīng)，旨(zhi)在通過評(píng)(ping)估其粘彈性質(zhì)(zhi)，建立一(yi)種評(píng)估(gu)固體山藥塊(kuai)莖waxiness的方法。將(jiang)山藥樣(yang)品加工成(cheng)高度(du)為 15mm、直(zhi)徑為(wei) 22 mm 的圓柱體，并在(zai)過量純水中煮(zhu)沸 35 分鐘(zhong)。待樣品(pin)冷卻至 40°C 時(shí)(shi)進(jìn)行測(cè)(ce)量。使用(yong) P36R 探頭(tou)測(cè)試山(shan)藥的應(yīng)力松弛(chi)，獲取應(yīng)力松弛(chi)數(shù)據(jù)。探(tan)頭以(yi) 1 mm/s 的速度(du)壓縮樣品 4.5 mm，并在(zai)恒定應(yīng)變下(xia)保持 120 秒(miao)以使(shi)應(yīng)力平衡。廣義(yi)麥克斯韋模型(xing)廣泛用于分析(xi)粘彈性(xing)材料的(de)應(yīng)力松弛行為(wei)。該模型由多個(gè)(ge)與自由彈簧(huang)并聯(lián)(lian)的麥(mai)克斯韋(wei)單元組成，其中(zhong)每個(gè)麥克(ke)斯韋單元由一(yi)個(gè)彈簧和(he)一個(gè)阻(zu)尼器串聯(lián)構(gòu)(gou)成。壓縮過(guo)程中，完整(zheng)樣品的壓(ya)縮區(qū)域在載(zai)荷下會(huì)出現(xiàn)變(bian)化，這有助于獲(huo)取力 - 時(shí)(shi)間曲線(xian)以分析應(yīng)力(li)松弛行為。隨(sui)后，將松弛階(jie)段觀察到的力(li) - 時(shí)間關(guān)系擬合(he)至廣義麥克(ke)斯韋模型的(de)修正版(ban)本（公(gong)式 2、3）。

其中 σ(t) 為給(gei)定時(shí)間(jian)的應(yīng)(ying)力（Pa），D0 為恒定(ding)應(yīng)變（mm），E0 表示平衡(heng)彈性模量，Ei 為理(li)想彈性元件(jian)的彈性模量(liang)，n 為麥克斯韋(wei)單元的數(shù)量，t 表(biao)示第 i 個(gè)麥(mai)克斯韋(wei)單元的(de)弛豫時(shí)(shi)間，Ti 為各衰減(jian)過程的時(shí)間(jian)常數(shù)，ηi 為(wei)元件 i 的黏度。

為了預(yù)測(cè)(ce)咀嚼時(shí)(shi)的waxiness，我們利用廣義(yi)麥克斯(si)韋模型（圖(tu) 2）分析了山藥(yao)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力松(song)弛行為(wei)，該模型(xing)常用于表(biao)征粘彈性材料(liao)的應(yīng)力松(song)弛特(te)性。研究(jiu)中采用(yong)單項(xiàng)和兩項(xiàng)麥(mai)克斯韋模型來(lai)確定應(yīng)力(li)松弛(chi)行為，這兩種(zhong)模型均可較好(hao)地描述(shu)熟制(zhi)山藥(yao)的粘彈性(xing)質(zhì)。數(shù)(shu)據(jù)擬(ni)合結(jié)果顯示，單(dan)項(xiàng)模型的(de) R2 值范圍(wei)為 0.9045 至 0.9449，平均(jun)殘差偏(pian)差（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）。然(ran)而，單項(xiàng)模(mo)型在 CJ、BZ 和(he) AS 樣品(pin)中未(wei)能收斂。相比之(zhi)下，兩項(xiàng)(xiang)麥克斯韋模(mo)型的 R2 值更(geng)高，范圍為(wei) 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值更低（0.51%–4.23%）。這(zhe)些結(jié)果(guo)表明(ming)，兩項(xiàng)(xiang)麥克斯(si)韋模(mo)型能(neng)夠更準(zhǔn)確(que)地?cái)M合熟制(zhi)山藥(yao)的應(yīng)力松弛行(xing)為。

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麥克斯韋模型(xing)的擬合曲線如(ru)圖 2a 所示。兩項(xiàng)(xiang)麥克斯(si)韋模型(xing)的 E0、Ei、Ti 和(he) η1 參數(shù)(shu)見表(biao) S7。E0 反映了(le)材料在持續(xù)(xu)加載時(shí)的剛(gang)度或彈(dan)性響應(yīng)。在粘彈(dan)性材(cai)料中，E0 通常(chang)與材料的時(shí)(shi)間依賴性行為(wei)相關(guān)。在所有測(cè)(ce)試的山藥樣品(pin)中，E0 呈現(xiàn)梯度(du)分布，從 WN 樣品的(de) 382.51 Nm?1 到 XY 樣品的(de) 3978.77 Nm?1 不等。XY 山藥的 E0 值(zhi)最高，表明(ming)其在長(zhang)期應(yīng)力下的變(bian)形最(zui)小，剛度(du)更大(da)。相比之下，WN 山(shan)藥的 E0 值z(mì)ui低(di)，表明(ming)該山藥(yao)品種的松(song)弛過程(cheng)更明顯，柔韌(ren)性更高且質(zhì)地(di)更柔軟。在麥克(ke)斯韋模(mo)型中，每個(gè)(ge)單元由(you)代表(biao)彈性模量（Ei）的彈(dan)簧和代表黏(nian)度系數(shù)(shu)（ηi）的阻尼器組成(cheng)，且這些(xie)彈簧呈串聯(lián)(lian)排列。E1 和(he) E2 捕捉了不同時(shí)(shi)間尺(chi)度下的(de)彈性響應(yīng)(ying)，反映了材料在(zai)初始應(yīng)力(li)和長期應(yīng)力(li)下的(de)松弛行(xing)為。值得注意的(de)是，在waxinesszui強(qiáng)的 WN 樣品中，E2 高(gao)于 E1，這表明(ming)即使(shi)在初始快(kuai)速變形(xing)后，熟制山藥仍(reng)保留了(le)顯著的彈(dan)性恢復(fù)能力(li)。這些結(jié)果(guo)表明，WN 山藥在(zai)長期應(yīng)力下會(huì)(hui)發(fā)生明(ming)顯的塑性變(bian)形。有趣的是，隨(sui)著waxiness屬性強(qiáng)度(du)的降低，這(zhe)一現(xiàn)象變得不(bu)那么明顯。黏(nian)度系(xi)數(shù) η1 和(he) η2 代表材料對(duì)變(bian)形的阻力，每個(gè)(ge)阻尼器捕(bu)捉黏性(xing)行為的不(bu)同方(fang)面。η1 隨著waxiness屬性的增強(qiáng)(qiang)而增(zeng)加，導(dǎo)致初始(shi)變形更慢(man)，表明(ming)材料的黏性(xing)阻力(li)更大。

參考文獻(xiàn)：Ye?Li et al. Cross-scale assessment of yam waxiness attribute from stress relaxation and fluid mechanics: A distinctive mouthfeel derived from starch matrix. Food Chemistry, 2025。