近日(ri)，浙江大學(xué)(xue)生物系(xi)統(tǒng)工程(cheng)與食品(pin)科學(xué)學(xué)院研究(jiu)人員在國際食(shi)品期刊《Food Chemistry》(中(zhong)科院一(yi)區(qū)，IF=9.8)發(fā)表了題為(wei)"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(lun)文。在該(gai)論文中，研究(jiu)人員利(li)用上(shang)海騰拔Universal TA國(guo)產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用(yong)于測(ce)定山藥的應(yīng)(ying)力松弛行為。

關(guān)于waxiness評(ping)估及其(qi)潛在形(xing)成機(ji)制的(de)研究仍(reng)然有限。在(zai)本研(yan)究中，我(wo)們通過(guo)整合感官評(ping)價和儀(yi)器分析，建立了(le)一種評估山藥(yao)waxiness的綜合方法。通(tong)過將waxiness評(ping)估解構(gòu)為(wei)咀嚼和吞(tun)咽階段，采用(yong)應(yīng)力松弛和流(liu)變學(xué)測試來(lai)表征這些(xie)階段。系統(tǒng)地利(li)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)(guan)鍵參(can)數(shù)，以準(zhǔn)確評估(gu)山藥(yao)的waxiness。我(wo)們對(dui)waxiness形成(cheng)機制的研究表(biao)明，長(zhang)淀粉(fen)鏈（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增強了(le)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(xing)，導(dǎo)致 η1 和(he) G'' 增加(jia)。這些鏈(lian)整合到淀(dian)粉顆粒(li)的結(jié)晶區(qū)和(he)無定(ding)形區(qū)，從而改善(shan)了凝膠的穩(wěn)定(ding)性、彈(dan)性和粘(zhan)度，最(zui)終增強了山(shan)藥的(de)waxiness。相反(fan)，短支鏈(lian)淀粉通過(guo)增加淀粉凝(ning)膠的 E0 降低(di)了waxiness強(qiang)度。

根據(jù)先前的研(yan)究，使用質(zhì)(zhi)構(gòu)分析(xi)儀（Universal TA，上海(hai)騰拔儀器(qi)科技(ji)有限公(gong)司）進(jìn)行應(yīng)力(li)松弛(chi)測試(shi)。該測試測量(liang)了材(cai)料在恒定(ding)應(yīng)變下隨(sui)時間的應(yīng)(ying)力響(xiang)應(yīng)，旨在(zai)通過評估其(qi)粘彈(dan)性質(zhì)，建(jian)立一種評估固(gu)體山藥塊莖(jing)waxiness的方法。將山藥(yao)樣品加(jia)工成高(gao)度為 15mm、直徑為(wei) 22 mm 的圓(yuan)柱體，并在過(guo)量純水中(zhong)煮沸 35 分鐘。待(dai)樣品冷(leng)卻至 40°C 時進(jìn)行(xing)測量。使(shi)用 P36R 探頭測(ce)試山藥的(de)應(yīng)力松弛(chi)，獲取應(yīng)力松弛(chi)數(shù)據(jù)。探頭(tou)以 1 mm/s 的(de)速度壓縮樣品(pin) 4.5 mm，并在恒定(ding)應(yīng)變下(xia)保持 120 秒以使應(yīng)(ying)力平(ping)衡。廣義麥克(ke)斯韋模(mo)型廣泛用于分(fen)析粘彈性材料(liao)的應(yīng)力松(song)弛行為。該模(mo)型由多個(ge)與自由彈(dan)簧并(bing)聯(lián)的麥克(ke)斯韋(wei)單元組(zu)成，其中每(mei)個麥克斯韋(wei)單元(yuan)由一(yi)個彈簧和一個(ge)阻尼(ni)器串聯(lián)構(gòu)(gou)成。壓縮(suo)過程中，完整樣(yang)品的壓(ya)縮區(qū)域在(zai)載荷下(xia)會出現(xiàn)變化，這(zhe)有助于獲(huo)取力(li) - 時間曲線(xian)以分析應(yīng)(ying)力松弛(chi)行為。隨后(hou)，將松(song)弛階段觀(guan)察到(dao)的力 - 時間(jian)關(guān)系擬合至廣(guang)義麥克斯(si)韋模型的修正(zheng)版本（公(gong)式 2、3）。

其中 σ(t) 為給定時(shi)間的應(yīng)力(li)（Pa），D0 為恒定(ding)應(yīng)變（mm），E0 表示平(ping)衡彈(dan)性模量，Ei 為理想(xiang)彈性(xing)元件的彈性(xing)模量，n 為麥克斯(si)韋單元(yuan)的數(shù)(shu)量，t 表示第 i 個(ge)麥克斯韋(wei)單元的弛豫(yu)時間(jian)，Ti 為各衰減過程(cheng)的時間(jian)常數(shù)，ηi 為(wei)元件(jian) i 的黏度。

為了預(yù)(yu)測咀嚼(jue)時的waxiness，我們利用廣(guang)義麥克斯韋(wei)模型(xing)（圖 2）分析了山(shan)藥的(de)動態(tài)應(yīng)力松弛(chi)行為，該(gai)模型常(chang)用于表征粘(zhan)彈性材料(liao)的應(yīng)力(li)松弛特性。研究(jiu)中采用(yong)單項和(he)兩項麥(mai)克斯韋模(mo)型來確(que)定應(yīng)力(li)松弛行為(wei)，這兩(liang)種模型均(jun)可較(jiao)好地描述熟(shu)制山藥的(de)粘彈性質(zhì)。數(shù)(shu)據(jù)擬合(he)結(jié)果(guo)顯示，單(dan)項模型(xing)的 R2 值范圍(wei)為 0.9045 至 0.9449，平均殘差(cha)偏差（MRD）為(wei) 2.23%–20.13%（表 S6）。然(ran)而，單(dan)項模(mo)型在 CJ、BZ 和 AS 樣品(pin)中未能收斂。相(xiang)比之下，兩項(xiang)麥克斯韋(wei)模型的(de) R2 值更高(gao)，范圍為(wei) 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值(zhi)更低(di)（0.51%–4.23%）。這些結(jié)果表明(ming)，兩項麥克斯韋(wei)模型能夠更準(zhǔn)(zhun)確地擬合熟制(zhi)山藥(yao)的應(yīng)力松弛行(xing)為。

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麥克斯韋模型(xing)的擬合曲線(xian)如圖 2a 所(suo)示。兩項麥(mai)克斯(si)韋模型(xing)的 E0、Ei、Ti 和 η1 參(can)數(shù)見表(biao) S7。E0 反映了(le)材料(liao)在持續(xù)(xu)加載時的剛度(du)或彈性響應(yīng)(ying)。在粘彈性(xing)材料中，E0 通常與(yu)材料的時(shi)間依(yi)賴性行為相關(guān)(guan)。在所有(you)測試的山(shan)藥樣品(pin)中，E0 呈(cheng)現(xiàn)梯度分布(bu)，從 WN 樣品(pin)的 382.51 Nm?1 到 XY 樣品的(de) 3978.77 Nm?1 不等。XY 山藥(yao)的 E0 值最高(gao)，表明(ming)其在長(zhang)期應(yīng)(ying)力下(xia)的變形(xing)最小(xiao)，剛度更大(da)。相比之下(xia)，WN 山藥的 E0 值(zhi)zui低，表(biao)明該(gai)山藥品種(zhong)的松弛過程(cheng)更明顯，柔韌(ren)性更高(gao)且質(zhì)地(di)更柔(rou)軟。在麥克斯韋(wei)模型中(zhong)，每個單元由(you)代表彈性(xing)模量(liang)（Ei）的彈簧和代(dai)表黏(nian)度系數(shù)（ηi）的阻(zu)尼器組成，且(qie)這些彈(dan)簧呈串(chuan)聯(lián)排列。E1 和 E2 捕捉(zhuo)了不同時間尺(chi)度下的彈(dan)性響應(yīng)，反映(ying)了材料(liao)在初始應(yīng)力(li)和長(zhang)期應(yīng)力(li)下的松弛(chi)行為。值得注(zhu)意的是，在(zai)waxinesszui強的 WN 樣品(pin)中，E2 高(gao)于 E1，這表(biao)明即使在初始(shi)快速變(bian)形后(hou)，熟制山(shan)藥仍保留(liu)了顯著的(de)彈性恢復(fù)能(neng)力。這些結(jié)(jie)果表明，WN 山(shan)藥在長(zhang)期應(yīng)力下(xia)會發(fā)生明顯(xian)的塑性變(bian)形。有趣(qu)的是，隨著waxiness屬性(xing)強度的降低，這(zhe)一現(xiàn)象(xiang)變得不那(na)么明顯。黏(nian)度系數(shù) η1 和 η2 代(dai)表材(cai)料對變(bian)形的(de)阻力，每(mei)個阻尼(ni)器捕捉黏(nian)性行為的不同(tong)方面。η1 隨著waxiness屬性(xing)的增強而增(zeng)加，導(dǎo)致初(chu)始變形更慢(man)，表明材(cai)料的黏性阻(zu)力更(geng)大。

參考文獻(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。