近日，浙(zhe)江大學(xué)生(sheng)物系統(tǒng)工(gong)程與食品科學(xué)(xue)學(xué)院研(yan)究人員在(zai)國際食(shi)品期刊《Food Chemistry》(中科院(yuan)一區(qū)，IF=9.8)發(fā)表(biao)了題為"Cross-scale assessment of yam waxiness attribute from stress relaxation and fluid mechanics: A distinctive mouthfeel derived from starch matrix"的研(yan)究論文。在該(gai)論文中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用于(yu)測定山藥(yao)的應(yīng)力松弛行(xing)為。

關(guān)于waxiness評(ping)估及其潛(qian)在形成(cheng)機制(zhi)的研究仍(reng)然有限(xian)。在本研究(jiu)中，我們通過(guo)整合(he)感官評價和儀(yi)器分析，建立(li)了一(yi)種評(ping)估山(shan)藥waxiness的(de)綜合方(fang)法。通(tong)過將waxiness評(ping)估解構(gòu)為(wei)咀嚼和吞(tun)咽階段(duan)，采用(yong)應(yīng)力松弛和(he)流變(bian)學(xué)測試來(lai)表征(zheng)這些階段(duan)。系統(tǒng)地利(li)用平衡模(mo)量（E0）、粘度(du)系數(shù)（η1）、稠(chou)度系數(shù)(shu)（K*）和損耗模(mo)量（G''）等關(guān)鍵參(can)數(shù)，以準確(que)評估(gu)山藥的waxiness。我(wo)們對waxiness形成機制(zhi)的研究表明(ming)，長淀粉鏈（24 < X < 100 和(he) 5000 < X < 20,000）增強了結(jié)構(gòu)(gou)穩(wěn)定(ding)性，導(dǎo)致(zhi) η1 和 G'' 增加。這些(xie)鏈整合(he)到淀粉顆粒的(de)結(jié)晶區(qū)和無定(ding)形區(qū)，從而改善(shan)了凝膠(jiao)的穩(wěn)(wen)定性、彈(dan)性和粘度(du)，最終增強了(le)山藥的waxiness。相反，短(duan)支鏈淀粉(fen)通過增加淀(dian)粉凝膠的(de) E0 降低了waxiness強度(du)。

根據(jù)(ju)先前的研(yan)究，使用(yong)質(zhì)構(gòu)分析儀(yi)（Universal TA，上海騰拔儀(yi)器科技(ji)有限(xian)公司）進行應(yīng)(ying)力松弛測(ce)試。該測試測(ce)量了材料在(zai)恒定應(yīng)變下(xia)隨時間的應(yīng)力(li)響應(yīng)，旨(zhi)在通過評估(gu)其粘彈(dan)性質(zhì)，建(jian)立一種評估固(gu)體山(shan)藥塊(kuai)莖waxiness的方(fang)法。將(jiang)山藥(yao)樣品(pin)加工(gong)成高度為(wei) 15mm、直徑(jing)為 22 mm 的圓(yuan)柱體，并在(zai)過量純水中(zhong)煮沸 35 分鐘(zhong)。待樣品冷(leng)卻至 40°C 時進(jin)行測量。使用(yong) P36R 探頭測試山藥(yao)的應(yīng)(ying)力松(song)弛，獲取應(yīng)力松(song)弛數(shù)據(jù)。探(tan)頭以 1 mm/s 的(de)速度(du)壓縮樣(yang)品 4.5 mm，并(bing)在恒定應(yīng)變(bian)下保持 120 秒以使(shi)應(yīng)力平衡(heng)。廣義麥(mai)克斯(si)韋模型(xing)廣泛用于(yu)分析粘彈性(xing)材料的(de)應(yīng)力松弛(chi)行為。該模(mo)型由多個與(yu)自由彈簧并(bing)聯(lián)的(de)麥克斯韋(wei)單元組成(cheng)，其中每(mei)個麥克(ke)斯韋(wei)單元由一(yi)個彈簧和一(yi)個阻尼器串(chuan)聯(lián)構(gòu)成。壓縮過(guo)程中(zhong)，完整樣品(pin)的壓縮(suo)區(qū)域在(zai)載荷下會(hui)出現(xiàn)(xian)變化，這有助于(yu)獲取力 - 時間曲(qu)線以分析(xi)應(yīng)力松(song)弛行為。隨(sui)后，將松弛階段(duan)觀察到的力(li) - 時間關(guān)系(xi)擬合至(zhi)廣義麥(mai)克斯韋(wei)模型的修(xiu)正版(ban)本（公式 2、3）。

其中 σ(t) 為給定(ding)時間(jian)的應(yīng)力（Pa），D0 為(wei)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(mai)克斯韋單(dan)元的數(shù)量，t 表(biao)示第 i 個麥克斯(si)韋單元的弛豫(yu)時間，Ti 為各衰減(jian)過程的時(shi)間常數(shù)，ηi 為(wei)元件 i 的黏(nian)度。

為了預(yù)測(ce)咀嚼時的waxiness，我們(men)利用(yong)廣義麥克(ke)斯韋(wei)模型（圖(tu) 2）分析了(le)山藥的動態(tài)(tai)應(yīng)力(li)松弛行(xing)為，該模(mo)型常用于表征(zheng)粘彈性材(cai)料的(de)應(yīng)力松弛(chi)特性。研究(jiu)中采(cai)用單項(xiang)和兩項(xiang)麥克斯韋模型(xing)來確(que)定應(yīng)力松弛(chi)行為，這兩種模(mo)型均可較好(hao)地描述熟(shu)制山(shan)藥的(de)粘彈性質(zhì)。數(shù)(shu)據(jù)擬合結(jié)(jie)果顯示，單項模(mo)型的 R2 值范圍(wei)為 0.9045 至 0.9449，平(ping)均殘差(cha)偏差(cha)（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）。然(ran)而，單項模型在(zai) CJ、BZ 和 AS 樣品中未(wei)能收斂。相比(bi)之下，兩項(xiang)麥克斯(si)韋模(mo)型的 R2 值更高(gao)，范圍為 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值(zhi)更低（0.51%–4.23%）。這(zhe)些結(jié)果表明，兩(liang)項麥克(ke)斯韋(wei)模型能夠更(geng)準確地(di)擬合熟制(zhi)山藥的(de)應(yīng)力松弛行(xing)為。

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麥克斯(si)韋模型的擬(ni)合曲線如(ru)圖 2a 所示。兩項(xiang)麥克斯韋模(mo)型的 E0、Ei、Ti 和 η1 參數(shù)見(jian)表 S7。E0 反(fan)映了材料在持(chi)續(xù)加載時的剛(gang)度或彈(dan)性響應(yīng)。在粘彈(dan)性材(cai)料中，E0 通常與(yu)材料(liao)的時間(jian)依賴性(xing)行為(wei)相關(guān)(guan)。在所有測試的(de)山藥樣(yang)品中(zhong)，E0 呈現(xiàn)梯度分布(bu)，從 WN 樣品的 382.51 Nm?1 到 XY 樣(yang)品的(de) 3978.77 Nm?1 不等。XY 山(shan)藥的 E0 值最高，表(biao)明其在(zai)長期(qi)應(yīng)力下的變形(xing)最小，剛(gang)度更大。相比(bi)之下，WN 山藥的(de) E0 值zui低，表(biao)明該(gai)山藥品種的松(song)弛過程更明顯(xian)，柔韌(ren)性更高且(qie)質(zhì)地更柔軟。在(zai)麥克斯(si)韋模型(xing)中，每個單元(yuan)由代表(biao)彈性模量（Ei）的彈(dan)簧和代表黏度(du)系數(shù)(shu)（ηi）的阻尼器(qi)組成，且這(zhe)些彈簧(huang)呈串聯(lián)(lian)排列。E1 和 E2 捕捉了(le)不同時間(jian)尺度(du)下的彈性(xing)響應(yīng)，反映了材(cai)料在初始(shi)應(yīng)力和長(zhang)期應(yīng)力下(xia)的松(song)弛行為。值(zhi)得注意的是，在(zai)waxinesszui強的 WN 樣(yang)品中，E2 高于(yu) E1，這表明(ming)即使在(zai)初始快速(su)變形后(hou)，熟制山藥(yao)仍保留了(le)顯著的彈性恢(hui)復(fù)能力。這(zhe)些結(jié)(jie)果表明，WN 山藥在(zai)長期應(yīng)(ying)力下會發(fā)生(sheng)明顯的(de)塑性變(bian)形。有趣的(de)是，隨著waxiness屬性強(qiang)度的降(jiang)低，這一現(xiàn)象(xiang)變得不那么(me)明顯。黏(nian)度系(xi)數(shù) η1 和 η2 代(dai)表材料(liao)對變(bian)形的阻(zu)力，每個阻(zu)尼器捕捉(zhuo)黏性行(xing)為的(de)不同(tong)方面。η1 隨著(zhe)waxiness屬性的增強(qiang)而增加，導(dǎo)致(zhi)初始變(bian)形更慢(man)，表明材料的黏(nian)性阻力更(geng)大。

參考文(wen)獻：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。