近日，浙江(jiang)大學生物系統(tǒng)(tong)工程與(yu)食品科學學院(yuan)研究人(ren)員在國(guo)際食品期(qi)刊《Food Chemistry》(中科院一區(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)員利用上海騰(teng)拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用(yong)于測定(ding)山藥(yao)的應(ying)力松弛行(xing)為。

關(guān)于waxiness評估及(ji)其潛在形成機(ji)制的研(yan)究仍然(ran)有限。在本(ben)研究中，我們(men)通過整合(he)感官評(ping)價和儀器(qi)分析，建立了(le)一種(zhong)評估(gu)山藥waxiness的綜合(he)方法(fa)。通過將waxiness評估(gu)解構(gòu)(gou)為咀嚼和吞咽(yan)階段，采用應(ying)力松弛和(he)流變學測試(shi)來表(biao)征這(zhe)些階段(duan)。系統(tǒng)地(di)利用平(ping)衡模量（E0）、粘度系(xi)數(shù)（η1）、稠度(du)系數(shù)（K*）和損耗模(mo)量（G''）等關(guān)鍵參(can)數(shù)，以準(zhun)確評(ping)估山藥的waxiness。我們(men)對waxiness形成機制(zhi)的研(yan)究表明，長(zhang)淀粉鏈（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增強(qiang)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(ding)性，導致 η1 和 G'' 增加(jia)。這些鏈整合到(dao)淀粉顆(ke)粒的結(jié)(jie)晶區(qū)和(he)無定形(xing)區(qū)，從而(er)改善(shan)了凝(ning)膠的穩(wěn)定性、彈(dan)性和粘度(du)，最終增強(qiang)了山藥(yao)的waxiness。相反(fan)，短支鏈淀粉(fen)通過增加(jia)淀粉凝膠的(de) E0 降低了waxiness強(qiang)度。

根據(jù)先前的(de)研究，使用質(zhì)構(gòu)(gou)分析儀（Universal TA，上海騰拔(ba)儀器科技有(you)限公司(si)）進行應力(li)松弛測(ce)試。該(gai)測試測量了材(cai)料在恒(heng)定應變下(xia)隨時(shi)間的(de)應力響應(ying)，旨在通(tong)過評估其粘(zhan)彈性(xing)質(zhì)，建立一(yi)種評估(gu)固體山藥塊莖(jing)waxiness的方法。將山藥(yao)樣品加工成(cheng)高度(du)為 15mm、直(zhi)徑為 22 mm 的圓柱(zhu)體，并在過量(liang)純水中煮沸(fei) 35 分鐘。待樣(yang)品冷卻(que)至 40°C 時進(jin)行測量(liang)。使用 P36R 探頭測(ce)試山(shan)藥的(de)應力松弛，獲(huo)取應(ying)力松弛數(shù)據(jù)。探(tan)頭以 1 mm/s 的(de)速度壓縮樣品(pin) 4.5 mm，并在恒定(ding)應變下保持(chi) 120 秒以使應力平(ping)衡。廣義(yi)麥克斯(si)韋模型廣泛用(yong)于分(fen)析粘彈(dan)性材料的(de)應力松弛(chi)行為。該模型由(you)多個與(yu)自由(you)彈簧并聯(lián)的麥(mai)克斯韋單(dan)元組成，其中每(mei)個麥克斯韋單(dan)元由(you)一個彈簧和(he)一個(ge)阻尼器串聯(lián)(lian)構(gòu)成。壓縮過(guo)程中，完整樣(yang)品的壓(ya)縮區(qū)域(yu)在載(zai)荷下會(hui)出現(xiàn)變化(hua)，這有助于獲取(qu)力 - 時間(jian)曲線(xian)以分(fen)析應力松弛(chi)行為。隨后，將(jiang)松弛階(jie)段觀(guan)察到的(de)力 - 時間(jian)關(guān)系擬(ni)合至廣(guang)義麥克斯(si)韋模(mo)型的修正版(ban)本（公式 2、3）。

其中 σ(t) 為給定時(shi)間的應力(li)（Pa），D0 為恒(heng)定應變（mm），E0 表(biao)示平衡彈性模(mo)量，Ei 為理想彈(dan)性元件的彈性(xing)模量，n 為麥(mai)克斯韋單元的(de)數(shù)量，t 表示(shi)第 i 個麥克(ke)斯韋單元(yuan)的弛豫時間(jian)，Ti 為各衰減(jian)過程的(de)時間(jian)常數(shù)，ηi 為(wei)元件 i 的(de)黏度。

為了預測咀嚼(jue)時的waxiness，我們利用廣義(yi)麥克斯韋模(mo)型（圖 2）分析(xi)了山藥(yao)的動(dong)態(tài)應力(li)松弛行為，該模(mo)型常用于表(biao)征粘彈性(xing)材料的應(ying)力松弛(chi)特性(xing)。研究(jiu)中采用單項(xiang)和兩項(xiang)麥克(ke)斯韋模型來確(que)定應力松弛行(xing)為，這兩種模型(xing)均可較(jiao)好地描述(shu)熟制山(shan)藥的粘彈性(xing)質(zhì)。數(shù)據(jù)擬合(he)結(jié)果(guo)顯示，單(dan)項模(mo)型的 R2 值范圍為(wei) 0.9045 至 0.9449，平均(jun)殘差偏差（MRD）為(wei) 2.23%–20.13%（表 S6）。然而，單項模(mo)型在 CJ、BZ 和 AS 樣品(pin)中未能收斂(lian)。相比之下(xia)，兩項麥克斯韋(wei)模型的(de) R2 值更高，范圍為(wei) 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值更(geng)低（0.51%–4.23%）。這(zhe)些結(jié)果表明(ming)，兩項麥克斯(si)韋模型(xing)能夠更準(zhun)確地擬合熟(shu)制山藥的應(ying)力松弛行(xing)為。

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麥克斯韋模型(xing)的擬(ni)合曲線如(ru)圖 2a 所示。兩(liang)項麥克斯韋(wei)模型(xing)的 E0、Ei、Ti 和 η1 參(can)數(shù)見表 S7。E0 反映了(le)材料在持續(xù)(xu)加載時的剛(gang)度或(huo)彈性(xing)響應。在(zai)粘彈性材料中(zhong)，E0 通常(chang)與材料的時間(jian)依賴性行(xing)為相關(guān)。在所有(you)測試(shi)的山藥樣(yang)品中，E0 呈現(xiàn)梯度(du)分布(bu)，從 WN 樣(yang)品的 382.51 Nm?1 到 XY 樣品的(de) 3978.77 Nm?1 不等。XY 山藥的(de) E0 值最高，表明(ming)其在長期(qi)應力下的變(bian)形最(zui)小，剛度更大(da)。相比之下(xia)，WN 山藥的(de) E0 值zui低，表明該(gai)山藥品種(zhong)的松弛過程(cheng)更明顯(xian)，柔韌性更高且(qie)質(zhì)地更柔軟。在(zai)麥克斯韋模型(xing)中，每個(ge)單元由代(dai)表彈(dan)性模量（Ei）的彈(dan)簧和代表黏度(du)系數(shù)（ηi）的阻尼(ni)器組成，且這些(xie)彈簧(huang)呈串聯(lián)排列(lie)。E1 和 E2 捕捉了(le)不同時間(jian)尺度下的彈(dan)性響應(ying)，反映(ying)了材料(liao)在初(chu)始應力和長期(qi)應力(li)下的(de)松弛行為(wei)。值得注意(yi)的是，在(zai)waxinesszui強的 WN 樣品(pin)中，E2 高于 E1，這表(biao)明即使在(zai)初始快速(su)變形后，熟制(zhi)山藥仍(reng)保留了顯著的(de)彈性恢復能力(li)。這些結(jié)果表(biao)明，WN 山藥(yao)在長期(qi)應力下(xia)會發(fā)生明顯(xian)的塑性變(bian)形。有(you)趣的是，隨著waxiness屬性強度的(de)降低(di)，這一現(xiàn)(xian)象變得不那(na)么明顯(xian)。黏度(du)系數(shù) η1 和 η2 代(dai)表材料對變(bian)形的阻力，每(mei)個阻尼器(qi)捕捉黏性行(xing)為的不同方面(mian)。η1 隨著(zhe)waxiness屬性(xing)的增(zeng)強而增加(jia)，導致(zhi)初始變(bian)形更慢，表(biao)明材料(liao)的黏性阻力更(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。