近日，浙(zhe)江大學(xué)生(sheng)物系統(tǒng)(tong)工程與食品科(ke)學(xué)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"的研究(jiu)論文(wen)。在該論文中(zhong)，研究(jiu)人員(yuan)利用上海騰拔(ba)Universal TA國產(chǎn)質(zhì)(zhi)構(gòu)儀用于(yu)測定山藥的應(yīng)(ying)力松弛行(xing)為。

關(guān)于waxiness評(ping)估及(ji)其潛在形成(cheng)機(jī)制的研究(jiu)仍然有限。在本(ben)研究中，我們通(tong)過整合感官評(ping)價和儀(yi)器分(fen)析，建立了一(yi)種評估(gu)山藥waxiness的綜(zong)合方法(fa)。通過將waxiness評(ping)估解構(gòu)(gou)為咀嚼和吞(tun)咽階段(duan)，采用應(yīng)力松弛(chi)和流變學(xué)測(ce)試來(lai)表征這些(xie)階段。系統(tǒng)地利(li)用平衡模量（E0）、粘(zhan)度系數(shù)（η1）、稠(chou)度系數(shù)（K*）和損(sun)耗模量(liang)（G''）等關(guān)鍵參數(shù)(shu)，以準(zhǔn)確評估山(shan)藥的(de)waxiness。我們(men)對waxiness形成機(jī)(ji)制的研究表(biao)明，長淀(dian)粉鏈(lian)（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增(zeng)強了結(jié)構(gòu)(gou)穩(wěn)定性，導(dǎo)致 η1 和(he) G'' 增加(jia)。這些(xie)鏈整(zheng)合到淀粉顆(ke)粒的結(jié)晶區(qū)和(he)無定(ding)形區(qū)，從而(er)改善(shan)了凝膠的穩(wěn)(wen)定性、彈性和(he)粘度(du)，最終增強了山(shan)藥的waxiness。相(xiang)反，短支(zhi)鏈淀(dian)粉通過增加淀(dian)粉凝膠(jiao)的 E0 降低了waxiness強度(du)。

根據(jù)(ju)先前的研究(jiu)，使用質(zhì)構(gòu)分(fen)析儀（Universal TA，上海騰拔儀器(qi)科技有(you)限公司(si)）進(jìn)行應(yīng)(ying)力松弛測(ce)試。該測(ce)試測(ce)量了材料(liao)在恒(heng)定應(yīng)變(bian)下隨時間(jian)的應(yīng)力響(xiang)應(yīng)，旨在通(tong)過評估其粘(zhan)彈性質(zhì)，建立(li)一種評估固體(ti)山藥(yao)塊莖waxiness的方法。將山藥(yao)樣品(pin)加工成高度(du)為 15mm、直徑為 22 mm 的(de)圓柱體，并在(zai)過量純(chun)水中煮(zhu)沸 35 分鐘。待樣品(pin)冷卻至(zhi) 40°C 時進(jìn)(jin)行測(ce)量。使用(yong) P36R 探頭測試(shi)山藥的應(yīng)力松(song)弛，獲取應(yīng)(ying)力松弛數(shù)(shu)據(jù)。探頭以 1 mm/s 的速(su)度壓縮(suo)樣品 4.5 mm，并在恒(heng)定應(yīng)(ying)變下保持(chi) 120 秒以使應(yīng)力(li)平衡(heng)。廣義麥克(ke)斯韋模型(xing)廣泛用于分析(xi)粘彈性材料(liao)的應(yīng)力松弛行(xing)為。該模型由(you)多個與自由彈(dan)簧并聯(lián)(lian)的麥(mai)克斯韋(wei)單元組(zu)成，其中每個麥(mai)克斯韋單元由(you)一個彈簧和一(yi)個阻尼器串聯(lián)(lian)構(gòu)成。壓縮(suo)過程中(zhong)，完整樣品的壓(ya)縮區(qū)域(yu)在載荷(he)下會(hui)出現(xiàn)變化，這(zhe)有助于(yu)獲取力 - 時間曲(qu)線以分析(xi)應(yīng)力松弛(chi)行為。隨后，將松(song)弛階段觀察到(dao)的力(li) - 時間(jian)關(guān)系擬合(he)至廣(guang)義麥克斯韋模(mo)型的修(xiu)正版本（公(gong)式 2、3）。

其中 σ(t) 為(wei)給定時間的(de)應(yīng)力（Pa），D0 為恒定應(yīng)(ying)變（mm），E0 表示(shi)平衡彈性模量(liang)，Ei 為理(li)想彈性元(yuan)件的彈性模(mo)量，n 為(wei)麥克斯韋(wei)單元的數(shù)量，t 表(biao)示第(di) i 個麥克斯韋單(dan)元的弛豫(yu)時間，Ti 為各衰(shuai)減過(guo)程的(de)時間常數(shù)，ηi 為(wei)元件 i 的(de)黏度。

為了(le)預(yù)測咀嚼時的(de)waxiness，我們利用廣(guang)義麥(mai)克斯韋模型（圖(tu) 2）分析(xi)了山(shan)藥的動態(tài)(tai)應(yīng)力(li)松弛行為(wei)，該模型常(chang)用于表征(zheng)粘彈性(xing)材料的(de)應(yīng)力松弛特(te)性。研究中采(cai)用單項(xiang)和兩項(xiang)麥克(ke)斯韋模型來(lai)確定應(yīng)力松弛(chi)行為(wei)，這兩種(zhong)模型均可較(jiao)好地描述(shu)熟制山藥的(de)粘彈性(xing)質(zhì)。數(shù)據(jù)擬(ni)合結(jié)果顯(xian)示，單項模型的(de) R2 值范(fan)圍為 0.9045 至 0.9449，平(ping)均殘差偏差（MRD）為(wei) 2.23%–20.13%（表 S6）。然而，單項模(mo)型在(zai) CJ、BZ 和 AS 樣品中未(wei)能收斂(lian)。相比之下，兩(liang)項麥克斯韋(wei)模型的 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(biao)明，兩項(xiang)麥克斯韋模型(xing)能夠(gou)更準(zhǔn)確地擬合(he)熟制(zhi)山藥的應(yīng)力松(song)弛行為(wei)。

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麥克斯韋模(mo)型的(de)擬合曲(qu)線如圖 2a 所示(shi)。兩項麥(mai)克斯(si)韋模型的 E0、Ei、Ti 和(he) η1 參數(shù)見表(biao) S7。E0 反映了材(cai)料在持(chi)續(xù)加載時(shi)的剛度(du)或彈性(xing)響應(yīng)。在粘(zhan)彈性(xing)材料中，E0 通常(chang)與材(cai)料的(de)時間依賴性行(xing)為相(xiang)關(guān)。在所有測(ce)試的(de)山藥樣品中，E0 呈(cheng)現(xiàn)梯度分布(bu)，從 WN 樣品的 382.51 Nm?1 到(dao) XY 樣品的 3978.77 Nm?1 不等(deng)。XY 山藥的 E0 值(zhi)最高(gao)，表明其在(zai)長期應(yīng)(ying)力下(xia)的變形(xing)最小(xiao)，剛度(du)更大。相比(bi)之下，WN 山藥的(de) E0 值zui低，表明該山(shan)藥品(pin)種的松弛過(guo)程更(geng)明顯，柔韌性(xing)更高且質(zhì)(zhi)地更柔軟。在(zai)麥克斯韋模(mo)型中，每個單(dan)元由代表彈性(xing)模量(liang)（Ei）的彈簧(huang)和代表黏度系(xi)數(shù)（ηi）的阻(zu)尼器(qi)組成，且(qie)這些彈(dan)簧呈串聯(lián)排列(lie)。E1 和 E2 捕捉了不(bu)同時間尺度下(xia)的彈性(xing)響應(yīng)，反(fan)映了材(cai)料在初始應(yīng)力(li)和長(zhang)期應(yīng)力下的松(song)弛行為。值(zhi)得注意的是(shi)，在waxinesszui強的 WN 樣品(pin)中，E2 高于 E1，這表明(ming)即使在初(chu)始快速變(bian)形后(hou)，熟制山藥仍(reng)保留(liu)了顯著的(de)彈性恢復(fù)(fu)能力(li)。這些結(jié)果(guo)表明(ming)，WN 山藥在長(zhang)期應(yīng)力下會(hui)發(fā)生明顯的(de)塑性變形。有(you)趣的是，隨著waxiness屬性強度(du)的降低(di)，這一現(xiàn)(xian)象變得不那么(me)明顯。黏度系數(shù)(shu) η1 和 η2 代表材料(liao)對變(bian)形的阻(zu)力，每個阻尼(ni)器捕捉黏性行(xing)為的(de)不同方(fang)面。η1 隨著waxiness屬性的增(zeng)強而增加(jia)，導(dǎo)致(zhi)初始(shi)變形更(geng)慢，表(biao)明材料的黏性(xing)阻力(li)更大(da)。

參考(kao)文獻(xiàn)(xian)：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。