近日，浙江(jiang)大學(xué)生(sheng)物系統(tǒng)(tong)工程(cheng)與食品科學(xué)學(xué)(xue)院研究(jiu)人員在國際食(shi)品期刊《Food Chemistry》(中(zhong)科院(yuan)一區(qū)，IF=9.8)發(fā)(fa)表了題(ti)為"Cross-scale assessment of yam waxiness attribute from stress relaxation and fluid mechanics: A distinctive mouthfeel derived from starch matrix"的研究論(lun)文。在該(gai)論文中，研究人(ren)員利用上海(hai)騰拔Universal TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)(gou)儀用于測(ce)定山藥的應(yīng)(ying)力松弛行(xing)為。

關(guān)于waxiness評(ping)估及其(qi)潛在形(xing)成機(jī)制的研究(jiu)仍然有限(xian)。在本研究(jiu)中，我(wo)們通過整合感(gan)官評價(jià)和儀(yi)器分析，建(jian)立了一種評估(gu)山藥waxiness的綜(zong)合方法。通過(guo)將waxiness評估(gu)解構(gòu)為咀嚼和(he)吞咽階段，采用(yong)應(yīng)力松弛(chi)和流(liu)變學(xué)(xue)測試來(lai)表征這些階段(duan)。系統(tǒng)地利(li)用平衡模量（E0）、粘(zhan)度系(xi)數(shù)（η1）、稠度系數(shù)（K*）和(he)損耗模量（G''）等(deng)關(guān)鍵參數(shù)，以(yi)準(zhǔn)確評估山藥(yao)的waxiness。我們對waxiness形成(cheng)機(jī)制的(de)研究表明，長(zhang)淀粉(fen)鏈（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增強(qiáng)了結(jié)(jie)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)(dao)致 η1 和(he) G'' 增加。這些鏈整(zheng)合到淀粉顆粒(li)的結(jié)晶區(qū)(qu)和無定(ding)形區(qū)，從(cong)而改善了凝(ning)膠的(de)穩(wěn)定性、彈性(xing)和粘(zhan)度，最終增強(qiáng)(qiang)了山藥的waxiness。相反(fan)，短支鏈淀(dian)粉通(tong)過增加淀粉(fen)凝膠的(de) E0 降低了waxiness強(qiáng)度(du)。

根據(jù)先(xian)前的研(yan)究，使用(yong)質(zhì)構(gòu)分析儀（Universal TA，上海騰拔儀器(qi)科技有(you)限公(gong)司）進(jìn)行應(yīng)力松弛(chi)測試。該(gai)測試測(ce)量了材料在(zai)恒定應(yīng)(ying)變下隨時(shí)間的(de)應(yīng)力響應(yīng)，旨(zhi)在通過評(ping)估其粘(zhan)彈性(xing)質(zhì)，建立一種(zhong)評估固(gu)體山藥塊(kuai)莖waxiness的方法。將山(shan)藥樣(yang)品加(jia)工成高度為(wei) 15mm、直徑(jing)為 22 mm 的圓柱(zhu)體，并在過(guo)量純水(shui)中煮沸 35 分(fen)鐘。待樣品冷(leng)卻至 40°C 時(shí)進(jìn)行測(ce)量。使用 P36R 探頭(tou)測試山藥的(de)應(yīng)力松弛，獲(huo)取應(yīng)力松弛數(shù)(shu)據(jù)。探(tan)頭以 1 mm/s 的速度壓(ya)縮樣(yang)品 4.5 mm，并在恒(heng)定應(yīng)變(bian)下保持 120 秒(miao)以使應(yīng)力平(ping)衡。廣義(yi)麥克斯韋模(mo)型廣泛用于分(fen)析粘彈(dan)性材料的(de)應(yīng)力松弛行為(wei)。該模型由多個(gè)(ge)與自(zi)由彈簧并聯(lián)的(de)麥克斯韋單(dan)元組成，其中(zhong)每個(gè)麥克斯韋(wei)單元由一(yi)個(gè)彈簧和一個(gè)(ge)阻尼器串(chuan)聯(lián)構(gòu)成。壓縮(suo)過程(cheng)中，完整樣品的(de)壓縮區(qū)域在載(zai)荷下會(huì)出現(xiàn)變(bian)化，這有助(zhu)于獲取力 - 時(shí)(shi)間曲線以(yi)分析應(yīng)力松(song)弛行為。隨后(hou)，將松弛階(jie)段觀察(cha)到的力(li) - 時(shí)間關(guān)(guan)系擬合至(zhi)廣義麥(mai)克斯(si)韋模(mo)型的修正版(ban)本（公式 2、3）。

其中(zhong) σ(t) 為給定時(shí)(shi)間的應(yīng)(ying)力（Pa），D0 為恒定應(yīng)變(bian)（mm），E0 表示平衡彈(dan)性模量(liang)，Ei 為理想彈性(xing)元件的彈性(xing)模量，n 為麥克斯(si)韋單元的數(shù)(shu)量，t 表示(shi)第 i 個(gè)麥克斯韋(wei)單元的弛豫(yu)時(shí)間，Ti 為各衰(shuai)減過程的(de)時(shí)間常(chang)數(shù)，ηi 為(wei)元件 i 的黏度。

為了預(yù)測咀(ju)嚼時(shí)的waxiness，我們(men)利用廣義麥克(ke)斯韋模型（圖 2）分(fen)析了山(shan)藥的動(dòng)(dong)態(tài)應(yīng)力(li)松弛行為(wei)，該模型(xing)常用于(yu)表征粘(zhan)彈性材料的應(yīng)(ying)力松弛(chi)特性。研(yan)究中采用單項(xiàng)(xiang)和兩項(xiàng)(xiang)麥克斯(si)韋模(mo)型來確(que)定應(yīng)力松弛行(xing)為，這兩種模型(xing)均可較好(hao)地描(miao)述熟制山藥(yao)的粘彈性(xing)質(zhì)。數(shù)據(jù)擬合結(jié)(jie)果顯(xian)示，單項(xiàng)模(mo)型的 R2 值范圍為(wei) 0.9045 至 0.9449，平均殘差(cha)偏差（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）。然(ran)而，單項(xiàng)模(mo)型在 CJ、BZ 和(he) AS 樣品中(zhong)未能收斂(lian)。相比之(zhi)下，兩項(xiàng)(xiang)麥克斯韋模型(xing)的 R2 值更高，范圍(wei)為 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值更低(di)（0.51%–4.23%）。這些結(jié)果表明(ming)，兩項(xiàng)麥(mai)克斯韋(wei)模型能夠(gou)更準(zhǔn)確地(di)擬合熟制山藥(yao)的應(yīng)力(li)松弛行為(wei)。

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麥克斯韋模型(xing)的擬合曲線如(ru)圖 2a 所示。兩(liang)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)了材料(liao)在持續(xù)加載時(shí)(shi)的剛度(du)或彈(dan)性響應(yīng)。在粘彈(dan)性材料中，E0 通(tong)常與材料的(de)時(shí)間依賴(lai)性行為相關(guān)(guan)。在所有(you)測試的(de)山藥樣(yang)品中，E0 呈現(xiàn)梯度(du)分布，從 WN 樣(yang)品的 382.51 Nm?1 到(dao) XY 樣品的 3978.77 Nm?1 不(bu)等。XY 山藥的(de) E0 值最高，表(biao)明其在長期(qi)應(yīng)力(li)下的變形最小(xiao)，剛度(du)更大。相比之下(xia)，WN 山藥的(de) E0 值zui低(di)，表明該(gai)山藥品種的(de)松弛(chi)過程更明顯(xian)，柔韌性更高(gao)且質(zhì)(zhi)地更柔軟。在(zai)麥克斯韋(wei)模型中，每(mei)個(gè)單(dan)元由代表彈(dan)性模量（Ei）的彈(dan)簧和代表黏度(du)系數(shù)(shu)（ηi）的阻(zu)尼器組成，且(qie)這些彈簧呈(cheng)串聯(lián)排列(lie)。E1 和 E2 捕捉了不同(tong)時(shí)間尺度下的(de)彈性(xing)響應(yīng)，反映了(le)材料(liao)在初始應(yīng)(ying)力和長期應(yīng)力(li)下的松(song)弛行為。值得注(zhu)意的(de)是，在waxinesszui強(qiáng)的(de) WN 樣品中，E2 高(gao)于 E1，這表明即(ji)使在(zai)初始快(kuai)速變形后，熟(shu)制山藥(yao)仍保留了顯著(zhu)的彈性恢復(fù)能(neng)力。這些結(jié)果表(biao)明，WN 山藥(yao)在長期應(yīng)(ying)力下會(huì)發(fā)生(sheng)明顯的塑性(xing)變形(xing)。有趣的(de)是，隨(sui)著waxiness屬性強(qiáng)度的降(jiang)低，這一現(xiàn)(xian)象變(bian)得不(bu)那么(me)明顯。黏度系數(shù)(shu) η1 和 η2 代(dai)表材(cai)料對變(bian)形的阻力，每個(gè)(ge)阻尼器捕捉(zhuo)黏性行為的不(bu)同方面(mian)。η1 隨著waxiness屬性的增強(qiáng)而(er)增加，導(dǎo)致初(chu)始變形更慢，表(biao)明材料的(de)黏性(xing)阻力更(geng)大。

參考文(wen)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。