近日，浙江大學(xue)生物系(xi)統(tǒng)工程(cheng)與食品科學(xue)學院研究人(ren)員在國(guo)際食品期刊《Food Chemistry》(中(zhong)科院(yuan)一區(qū)(qu)，IF=9.8)發(fā)表了題為"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。在該論(lun)文中，研究人(ren)員利用(yong)上海騰拔Universal TA國產(chan)質構(gou)儀用于測(ce)定山(shan)藥的應力松弛(chi)行為。

關于waxiness評(ping)估及其潛在形(xing)成機制(zhi)的研(yan)究仍(reng)然有限。在(zai)本研究中，我們(men)通過整(zheng)合感官(guan)評價和儀(yi)器分析，建立了(le)一種(zhong)評估山藥waxiness的綜(zong)合方法。通(tong)過將waxiness評(ping)估解構為咀嚼(jue)和吞咽階(jie)段，采用應力松(song)弛和(he)流變學測試來(lai)表征(zheng)這些(xie)階段。系(xi)統(tǒng)地利用(yong)平衡模量（E0）、粘(zhan)度系數(shù)（η1）、稠度系(xi)數(shù)（K*）和損耗(hao)模量（G''）等關鍵參(can)數(shù)，以準(zhun)確評(ping)估山藥的waxiness。我(wo)們對waxiness形成機(ji)制的研(yan)究表明(ming)，長淀粉鏈（24 < X < 100 和(he) 5000 < X < 20,000）增強了結(jie)構穩(wěn)定性，導致(zhi) η1 和 G'' 增加。這些鏈(lian)整合到(dao)淀粉顆粒的(de)結晶區(qū)和無(wu)定形區(qū)，從(cong)而改善了凝膠(jiao)的穩(wěn)定性(xing)、彈性和粘度，最(zui)終增強了山(shan)藥的waxiness。相反，短支(zhi)鏈淀粉(fen)通過增加(jia)淀粉凝膠的(de) E0 降低了waxiness強(qiang)度。

根據(jù)(ju)先前的(de)研究，使用質構(gou)分析儀（Universal TA，上海騰(teng)拔儀器(qi)科技有限公司(si)）進行應力(li)松弛(chi)測試。該測(ce)試測(ce)量了材料(liao)在恒定(ding)應變下隨時(shi)間的應力響(xiang)應，旨在通(tong)過評估其(qi)粘彈性質，建(jian)立一種(zhong)評估(gu)固體山藥(yao)塊莖(jing)waxiness的方(fang)法。將(jiang)山藥樣品加工(gong)成高度為 15mm、直(zhi)徑為 22 mm 的圓(yuan)柱體，并(bing)在過量純水中(zhong)煮沸 35 分鐘。待樣(yang)品冷卻至 40°C 時(shi)進行測量(liang)。使用 P36R 探頭測試(shi)山藥的(de)應力松弛(chi)，獲取應力松(song)弛數(shù)據(jù)。探頭(tou)以 1 mm/s 的速度(du)壓縮樣(yang)品 4.5 mm，并(bing)在恒定應變(bian)下保持(chi) 120 秒以使應(ying)力平衡。廣義麥(mai)克斯韋模(mo)型廣泛用于(yu)分析粘(zhan)彈性材(cai)料的應力松(song)弛行為。該(gai)模型由多(duo)個與自由彈簧(huang)并聯(lián)的麥克(ke)斯韋(wei)單元組成，其中(zhong)每個麥克斯韋(wei)單元由一個(ge)彈簧和一個阻(zu)尼器串(chuan)聯(lián)構成。壓(ya)縮過程中，完(wan)整樣品的(de)壓縮區(qū)(qu)域在載(zai)荷下會出現(xiàn)(xian)變化，這有助于(yu)獲取力(li) - 時間曲線以分(fen)析應力(li)松弛(chi)行為。隨后，將松(song)弛階段(duan)觀察(cha)到的力 - 時(shi)間關系擬(ni)合至廣(guang)義麥(mai)克斯韋模(mo)型的修正版本(ben)（公式(shi) 2、3）。

其中 σ(t) 為給定(ding)時間的(de)應力(li)（Pa），D0 為恒定應變（mm），E0 表(biao)示平(ping)衡彈性模量，Ei 為(wei)理想彈性(xing)元件的(de)彈性模量，n 為(wei)麥克斯(si)韋單元的數(shù)量(liang)，t 表示(shi)第 i 個(ge)麥克斯韋單元(yuan)的弛豫(yu)時間(jian)，Ti 為各衰減過(guo)程的時間常數(shù)(shu)，ηi 為元件 i 的黏(nian)度。

為了預測(ce)咀嚼時(shi)的waxiness，我們利用廣(guang)義麥(mai)克斯(si)韋模型(xing)（圖 2）分析(xi)了山藥的動(dong)態(tài)應力(li)松弛行為，該(gai)模型(xing)常用于表(biao)征粘彈性材(cai)料的(de)應力松弛(chi)特性。研究中(zhong)采用單項和(he)兩項麥(mai)克斯韋(wei)模型(xing)來確定應(ying)力松弛行為(wei)，這兩(liang)種模型均(jun)可較好地描(miao)述熟制山(shan)藥的粘彈性質(zhi)。數(shù)據(jù)擬合(he)結果顯示，單項(xiang)模型的 R2 值范圍(wei)為 0.9045 至(zhi) 0.9449，平均殘(can)差偏差(cha)（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）。然而(er)，單項模型在(zai) CJ、BZ 和 AS 樣(yang)品中(zhong)未能(neng)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(wei) 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值更低(di)（0.51%–4.23%）。這些(xie)結果(guo)表明(ming)，兩項(xiang)麥克斯(si)韋模型能夠(gou)更準確地擬合(he)熟制(zhi)山藥的(de)應力松(song)弛行為(wei)。

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麥克斯韋模型(xing)的擬合曲線如(ru)圖 2a 所示。兩項麥(mai)克斯(si)韋模型的(de) E0、Ei、Ti 和 η1 參數(shù)見(jian)表 S7。E0 反映(ying)了材料在持續(xù)(xu)加載時的剛(gang)度或(huo)彈性響應。在(zai)粘彈性材(cai)料中，E0 通常與材(cai)料的(de)時間依(yi)賴性行為(wei)相關。在(zai)所有(you)測試的山藥(yao)樣品中，E0 呈現(xiàn)(xian)梯度(du)分布，從(cong) WN 樣品(pin)的 382.51 Nm?1 到 XY 樣品的 3978.77 Nm?1 不(bu)等。XY 山藥的 E0 值最(zui)高，表明其在(zai)長期應力下(xia)的變形(xing)最小，剛度(du)更大。相比之(zhi)下，WN 山藥的 E0 值(zhi)zui低，表明該山(shan)藥品種(zhong)的松(song)弛過程更明(ming)顯，柔韌性(xing)更高且質地(di)更柔軟(ruan)。在麥克(ke)斯韋(wei)模型中(zhong)，每個單元由代(dai)表彈性模量（Ei）的(de)彈簧和代表黏(nian)度系數(shù)（ηi）的阻尼(ni)器組成，且(qie)這些彈簧(huang)呈串聯(lián)排(pai)列。E1 和 E2 捕捉了(le)不同時(shi)間尺度下(xia)的彈(dan)性響應，反(fan)映了(le)材料在初(chu)始應(ying)力和長期(qi)應力下的(de)松弛(chi)行為(wei)。值得(de)注意的是，在(zai)waxinesszui強的 WN 樣品(pin)中，E2 高于 E1，這表(biao)明即使在初始(shi)快速變形(xing)后，熟(shu)制山藥仍保留(liu)了顯著的彈(dan)性恢復能(neng)力。這些結(jie)果表明，WN 山(shan)藥在長(zhang)期應力(li)下會發(fā)(fa)生明顯(xian)的塑性變(bian)形。有趣的(de)是，隨(sui)著waxiness屬性(xing)強度的降(jiang)低，這一現(xiàn)象變(bian)得不那么明(ming)顯。黏度系(xi)數(shù) η1 和 η2 代表(biao)材料對變形的(de)阻力，每個阻尼(ni)器捕捉(zhuo)黏性行為的不(bu)同方面。η1 隨著(zhe)waxiness屬性(xing)的增強而(er)增加，導(dao)致初始變(bian)形更慢，表(biao)明材料的(de)黏性阻力更(geng)大。

參考文獻：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。