近日，浙江大學(xué)(xue)生物系統(tǒng)工(gong)程與食品科學(xué)(xue)學(xué)院(yuan)研究人員在(zai)國(guó)際食(shi)品期刊(kan)《Food Chemistry》(中科院一區(qū)，IF=9.8)發(fā)(fa)表了題為"Cross-scale assessment of yam waxiness attribute from stress relaxation and fluid mechanics: A distinctive mouthfeel derived from starch matrix"的研(yan)究論文。在該論文中(zhong)，研究人員(yuan)利用上海騰(teng)拔Universal TA國(guó)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀(yi)用于測(cè)定山(shan)藥的應(yīng)(ying)力松弛行(xing)為。

關(guān)于waxiness評(píng)估(gu)及其潛在形(xing)成機(jī)制的研(yan)究仍然有限。在(zai)本研究中，我們(men)通過(guo)整合感官評(píng)(ping)價(jià)和儀器分(fen)析，建立(li)了一(yi)種評(píng)估山藥waxiness的(de)綜合(he)方法。通(tong)過將(jiang)waxiness評(píng)估解構(gòu)為(wei)咀嚼和吞咽(yan)階段，采用(yong)應(yīng)力松(song)弛和流變學(xué)測(cè)(ce)試來表征這(zhe)些階(jie)段。系統(tǒng)地利用(yong)平衡模量（E0）、粘(zhan)度系數(shù)（η1）、稠(chou)度系數(shù)(shu)（K*）和損耗模量(liang)（G''）等關(guān)鍵參數(shù)(shu)，以準(zhǔn)確評(píng)估(gu)山藥(yao)的waxiness。我們對(duì)waxiness形(xing)成機(jī)制的研究(jiu)表明，長(zhǎng)(zhang)淀粉鏈(lian)（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增(zeng)強(qiáng)了(le)結(jié)構(gòu)(gou)穩(wěn)定性，導(dǎo)(dao)致 η1 和 G'' 增加(jia)。這些鏈整(zheng)合到淀(dian)粉顆(ke)粒的結(jié)晶(jing)區(qū)和無定(ding)形區(qū)，從而改善(shan)了凝膠的(de)穩(wěn)定性(xing)、彈性和(he)粘度，最終增強(qiáng)(qiang)了山(shan)藥的waxiness。相反，短支(zhi)鏈淀粉通過增(zeng)加淀粉(fen)凝膠的 E0 降低(di)了waxiness強(qiáng)度。

根據(jù)先前的(de)研究(jiu)，使用質(zhì)構(gòu)分析(xi)儀（Universal TA，上海(hai)騰拔儀器科技(ji)有限公司(si)）進(jìn)行應(yīng)力松(song)弛測(cè)試。該(gai)測(cè)試測(cè)量了材(cai)料在恒定應(yīng)變(bian)下隨(sui)時(shí)間的應(yīng)力(li)響應(yīng)，旨(zhi)在通(tong)過評(píng)估其粘(zhan)彈性質(zhì)，建立(li)一種評(píng)估固(gu)體山(shan)藥塊莖waxiness的方法(fa)。將山藥樣品加(jia)工成高度(du)為 15mm、直(zhi)徑為 22 mm 的(de)圓柱體，并(bing)在過量純水(shui)中煮沸 35 分鐘。待(dai)樣品(pin)冷卻至 40°C 時(shí)進(jìn)行(xing)測(cè)量(liang)。使用 P36R 探頭(tou)測(cè)試山藥的(de)應(yīng)力松弛(chi)，獲取應(yīng)(ying)力松弛(chi)數(shù)據(jù)。探(tan)頭以 1 mm/s 的速度(du)壓縮樣(yang)品 4.5 mm，并(bing)在恒定應(yīng)變下(xia)保持(chi) 120 秒以使應(yīng)力平(ping)衡。廣義麥克(ke)斯韋模型廣泛(fan)用于分(fen)析粘彈(dan)性材料的應(yīng)力(li)松弛(chi)行為。該模(mo)型由(you)多個(gè)(ge)與自由彈簧(huang)并聯(lián)的麥(mai)克斯韋(wei)單元組(zu)成，其(qi)中每個(gè)麥(mai)克斯(si)韋單元(yuan)由一個(gè)彈(dan)簧和一個(gè)阻(zu)尼器串聯(lián)(lian)構(gòu)成。壓縮過(guo)程中，完整樣品(pin)的壓縮區(qū)域(yu)在載荷下(xia)會(huì)出(chu)現(xiàn)變化，這有(you)助于獲取力 - 時(shí)(shi)間曲(qu)線以分(fen)析應(yīng)力松弛(chi)行為。隨后，將松(song)弛階(jie)段觀察到(dao)的力 - 時(shí)間(jian)關(guān)系(xi)擬合至廣義麥(mai)克斯韋模型的(de)修正版(ban)本（公式 2、3）。

其中 σ(t) 為給定時(shí)(shi)間的應(yīng)力（Pa），D0 為(wei)恒定(ding)應(yīng)變(bian)（mm），E0 表示(shi)平衡彈性模(mo)量，Ei 為理想彈(dan)性元件(jian)的彈性(xing)模量(liang)，n 為麥克斯韋單(dan)元的數(shù)量，t 表(biao)示第(di) i 個(gè)麥克(ke)斯韋單元的弛(chi)豫時(shí)間，Ti 為各衰(shuai)減過程(cheng)的時(shí)間(jian)常數(shù)，ηi 為元件 i 的(de)黏度。

為了預(yù)測(cè)咀(ju)嚼時(shí)(shi)的waxiness，我們利(li)用廣義麥克(ke)斯韋模型（圖(tu) 2）分析了(le)山藥的動(dòng)(dong)態(tài)應(yīng)力松(song)弛行為，該模型(xing)常用于表征(zheng)粘彈性(xing)材料(liao)的應(yīng)力(li)松弛特(te)性。研究(jiu)中采用單項(xiàng)(xiang)和兩項(xiàng)麥克(ke)斯韋模型來(lai)確定應(yīng)力松弛(chi)行為，這兩(liang)種模型(xing)均可較好地描(miao)述熟制山藥的(de)粘彈性質(zhì)(zhi)。數(shù)據(jù)擬合結(jié)果(guo)顯示，單項(xiàng)模(mo)型的 R2 值范圍(wei)為 0.9045 至 0.9449，平均殘(can)差偏差（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）。然(ran)而，單項(xiàng)模型(xing)在 CJ、BZ 和 AS 樣品(pin)中未能收斂(lian)。相比之下，兩項(xiàng)(xiang)麥克斯韋(wei)模型(xing)的 R2 值更(geng)高，范圍為 0.9918 至 0.9986，且(qie) MRD 值更(geng)低（0.51%–4.23%）。這些結(jié)果(guo)表明(ming)，兩項(xiàng)麥克斯(si)韋模型能(neng)夠更準(zhǔn)(zhun)確地?cái)M(ni)合熟制(zhi)山藥的應(yīng)力(li)松弛行為。

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麥克斯(si)韋模型的(de)擬合曲線(xian)如圖(tu) 2a 所示。兩項(xiàng)麥(mai)克斯韋模(mo)型的(de) E0、Ei、Ti 和 η1 參數(shù)(shu)見表 S7。E0 反映(ying)了材料在持(chi)續(xù)加載時(shí)的剛(gang)度或彈性響(xiang)應(yīng)。在粘(zhan)彈性材料中，E0 通(tong)常與材料的時(shí)(shi)間依賴性行為(wei)相關(guān)。在(zai)所有測(cè)試的(de)山藥樣品(pin)中，E0 呈現(xiàn)梯(ti)度分布，從(cong) WN 樣品的 382.51 Nm?1 到 XY 樣(yang)品的 3978.77 Nm?1 不等。XY 山(shan)藥的 E0 值(zhi)最高，表明(ming)其在長(zhǎng)期(qi)應(yīng)力下的(de)變形最小，剛度(du)更大。相比之下(xia)，WN 山藥的 E0 值z(mì)ui低，表(biao)明該山藥(yao)品種的(de)松弛過程更明(ming)顯，柔韌(ren)性更高且(qie)質(zhì)地(di)更柔軟。在麥(mai)克斯韋模(mo)型中，每個(gè)單元(yuan)由代(dai)表彈(dan)性模量（Ei）的(de)彈簧和代(dai)表黏度系數(shù)（ηi）的(de)阻尼器組(zu)成，且這些彈簧(huang)呈串聯(lián)(lian)排列(lie)。E1 和 E2 捕捉(zhuo)了不(bu)同時(shí)(shi)間尺度下的彈(dan)性響(xiang)應(yīng)，反(fan)映了材料在初(chu)始應(yīng)力和長(zhǎng)期(qi)應(yīng)力下的松(song)弛行為(wei)。值得注意(yi)的是，在waxinesszui強(qiáng)的 WN 樣品中(zhong)，E2 高于 E1，這表明即(ji)使在初始(shi)快速變形(xing)后，熟制山(shan)藥仍保留了(le)顯著的彈性恢(hui)復(fù)能力。這些結(jié)(jie)果表(biao)明，WN 山藥在長(zhǎng)期(qi)應(yīng)力下會(huì)發(fā)生(sheng)明顯的塑(su)性變形(xing)。有趣的是，隨著(zhe)waxiness屬性(xing)強(qiáng)度的降(jiang)低，這一現(xiàn)(xian)象變得(de)不那(na)么明顯。黏度系(xi)數(shù) η1 和 η2 代表材料(liao)對(duì)變(bian)形的阻(zu)力，每個(gè)阻尼器(qi)捕捉黏性行為(wei)的不(bu)同方面(mian)。η1 隨著waxiness屬性的增強(qiáng)而(er)增加，導(dǎo)致(zhi)初始變形更(geng)慢，表明材(cai)料的(de)黏性(xing)阻力更大。

參考(kao)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。