近日(ri)，浙江(jiang)大學(xué)生物系統(tǒng)(tong)工程與食品(pin)科學(xué)學(xué)院(yuan)研究人(ren)員在(zai)國際食品(pin)期刊《Food Chemistry》(中(zhong)科院一區(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。在該論文中(zhong)，研究人員利(li)用上海騰拔(ba)Universal TA國產(chǎn)(chan)質(zhì)構(gòu)儀用于測(ce)定山藥的應(yīng)(ying)力松(song)弛行為。

關(guān)于waxiness評估(gu)及其潛在形(xing)成機(jī)制的研(yan)究仍(reng)然有限。在(zai)本研(yan)究中，我們通過(guo)整合感官評(ping)價(jià)和儀器(qi)分析，建(jian)立了一(yi)種評估山(shan)藥waxiness的(de)綜合方法。通過(guo)將waxiness評估解構(gòu)為(wei)咀嚼和吞咽階(jie)段，采用應(yīng)力松(song)弛和流(liu)變學(xué)測試(shi)來表(biao)征這些階段。系(xi)統(tǒng)地利用(yong)平衡模量（E0）、粘度(du)系數(shù)（η1）、稠度系數(shù)(shu)（K*）和損耗(hao)模量（G''）等關(guān)鍵(jian)參數(shù)，以準(zhǔn)確評(ping)估山藥(yao)的waxiness。我(wo)們對waxiness形成機(jī)制(zhi)的研究表明，長(zhang)淀粉鏈(lian)（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增強(qiáng)(qiang)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(ding)性，導(dǎo)致(zhi) η1 和 G'' 增(zeng)加。這些鏈整合(he)到淀粉顆(ke)粒的(de)結(jié)晶區(qū)(qu)和無定形(xing)區(qū)，從而改善(shan)了凝膠的(de)穩(wěn)定性、彈性和(he)粘度，最終(zhong)增強(qiáng)了山藥(yao)的waxiness。相反，短支(zhi)鏈淀(dian)粉通過(guo)增加淀粉(fen)凝膠的(de) E0 降低了(le)waxiness強(qiáng)度。

根據(jù)先前的研(yan)究，使用質(zhì)構(gòu)(gou)分析(xi)儀（Universal TA，上海騰拔(ba)儀器科技有(you)限公司(si)）進(jìn)行應(yīng)力(li)松弛測試。該(gai)測試(shi)測量了材(cai)料在恒定應(yīng)變(bian)下隨時(shí)間的應(yīng)(ying)力響應(yīng)，旨在(zai)通過評(ping)估其(qi)粘彈(dan)性質(zhì)，建立(li)一種評(ping)估固體山(shan)藥塊(kuai)莖waxiness的方法。將(jiang)山藥(yao)樣品(pin)加工成高(gao)度為 15mm、直徑為 22 mm 的(de)圓柱體(ti)，并在過量(liang)純水中煮(zhu)沸 35 分鐘。待(dai)樣品(pin)冷卻至 40°C 時(shí)進(jìn)行(xing)測量。使用 P36R 探(tan)頭測試(shi)山藥的應(yīng)力(li)松弛，獲取(qu)應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)(ju)。探頭以 1 mm/s 的(de)速度壓(ya)縮樣品 4.5 mm，并(bing)在恒定(ding)應(yīng)變(bian)下保持 120 秒以使(shi)應(yīng)力平衡(heng)。廣義麥(mai)克斯韋模型廣(guang)泛用于分(fen)析粘彈(dan)性材料的(de)應(yīng)力松弛(chi)行為。該模型由(you)多個(gè)與自(zi)由彈簧并(bing)聯(lián)的麥(mai)克斯(si)韋單元組成，其(qi)中每個(gè)麥克斯(si)韋單元由一個(gè)(ge)彈簧和(he)一個(gè)阻尼器(qi)串聯(lián)構(gòu)成。壓縮(suo)過程中(zhong)，完整樣(yang)品的壓縮區(qū)(qu)域在(zai)載荷下會(huì)出(chu)現(xiàn)變(bian)化，這有助(zhu)于獲取力 - 時(shí)(shi)間曲線以分(fen)析應(yīng)力(li)松弛行(xing)為。隨后，將松(song)弛階段觀察到(dao)的力(li) - 時(shí)間關(guān)系擬合(he)至廣(guang)義麥克(ke)斯韋(wei)模型的(de)修正(zheng)版本（公式 2、3）。

其中(zhong) σ(t) 為給定(ding)時(shí)間的應(yīng)(ying)力（Pa），D0 為恒定(ding)應(yīng)變(bian)（mm），E0 表示平衡(heng)彈性模量(liang)，Ei 為理想彈性(xing)元件(jian)的彈性模量，n 為(wei)麥克(ke)斯韋單元的(de)數(shù)量，t 表示第 i 個(gè)(ge)麥克斯韋(wei)單元(yuan)的弛豫時(shí)間(jian)，Ti 為各衰減過(guo)程的時(shí)間(jian)常數(shù)(shu)，ηi 為元(yuan)件 i 的黏度(du)。

為了(le)預(yù)測咀嚼時(shí)(shi)的waxiness，我們(men)利用廣義麥(mai)克斯(si)韋模型（圖 2）分(fen)析了山藥的動(dòng)(dong)態(tài)應(yīng)力松弛(chi)行為，該模型常(chang)用于表征粘(zhan)彈性材料的應(yīng)(ying)力松(song)弛特性。研(yan)究中(zhong)采用單項(xiàng)和(he)兩項(xiàng)麥克斯韋(wei)模型來確定(ding)應(yīng)力松(song)弛行為，這兩(liang)種模型均可較(jiao)好地描述(shu)熟制山藥的(de)粘彈性質(zhì)。數(shù)據(jù)(ju)擬合結(jié)果顯(xian)示，單(dan)項(xiàng)模型(xing)的 R2 值范圍(wei)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(dan)項(xiàng)模(mo)型在 CJ、BZ 和 AS 樣(yang)品中(zhong)未能收斂。相(xiang)比之下，兩(liang)項(xiàng)麥克(ke)斯韋模型(xing)的 R2 值更高(gao)，范圍為 0.9918 至 0.9986，且(qie) MRD 值更低（0.51%–4.23%）。這(zhe)些結(jié)果表(biao)明，兩(liang)項(xiàng)麥克(ke)斯韋(wei)模型能夠更(geng)準(zhǔn)確地?cái)M(ni)合熟(shu)制山藥的(de)應(yīng)力松弛(chi)行為(wei)。

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麥克斯(si)韋模型的(de)擬合曲線(xian)如圖(tu) 2a 所示(shi)。兩項(xiàng)麥克斯(si)韋模型的 E0、Ei、Ti 和 η1 參(can)數(shù)見表 S7。E0 反映(ying)了材(cai)料在持續(xù)加(jia)載時(shí)的剛度或(huo)彈性響應(yīng)。在(zai)粘彈性材料中(zhong)，E0 通常與材(cai)料的時(shí)間(jian)依賴性行(xing)為相關(guān)(guan)。在所有(you)測試的山藥(yao)樣品中，E0 呈現(xiàn)(xian)梯度分布(bu)，從 WN 樣品的(de) 382.51 Nm?1 到 XY 樣品的 3978.77 Nm?1 不(bu)等。XY 山藥(yao)的 E0 值最高，表(biao)明其在長(zhang)期應(yīng)力下(xia)的變形(xing)最小，剛度更大(da)。相比之(zhi)下，WN 山藥的 E0 值(zhi)zui低，表(biao)明該(gai)山藥品種的松(song)弛過程更(geng)明顯，柔韌性(xing)更高且質(zhì)地(di)更柔軟。在(zai)麥克斯韋(wei)模型中(zhong)，每個(gè)單(dan)元由代表彈性(xing)模量（Ei）的彈(dan)簧和代表(biao)黏度系(xi)數(shù)（ηi）的阻尼(ni)器組(zu)成，且(qie)這些(xie)彈簧呈串聯(lián)排(pai)列。E1 和(he) E2 捕捉(zhuo)了不同時(shí)(shi)間尺度下(xia)的彈(dan)性響(xiang)應(yīng)，反映了材料(liao)在初始應(yīng)力和(he)長期應(yīng)力(li)下的松弛行(xing)為。值得(de)注意的是，在(zai)waxinesszui強(qiáng)的(de) WN 樣品中，E2 高于(yu) E1，這表(biao)明即使在初(chu)始快速變形后(hou)，熟制山(shan)藥仍保留了(le)顯著(zhu)的彈性恢(hui)復(fù)能(neng)力。這些結(jié)果(guo)表明，WN 山(shan)藥在長(zhang)期應(yīng)(ying)力下會(huì)發(fā)(fa)生明顯的塑(su)性變形(xing)。有趣的(de)是，隨著waxiness屬性強(qiáng)度(du)的降低，這(zhe)一現(xiàn)(xian)象變得不(bu)那么明顯(xian)。黏度系數(shù)(shu) η1 和 η2 代表材料(liao)對變形的阻力(li)，每個(gè)阻尼(ni)器捕捉黏性(xing)行為的不同方(fang)面。η1 隨著waxiness屬性(xing)的增強(qiáng)而(er)增加，導(dǎo)致(zhi)初始變形(xing)更慢，表明(ming)材料的黏(nian)性阻力(li)更大(da)。

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。