近日，浙(zhe)江大學(xué)生物系(xi)統(tǒng)工(gong)程與食品科學(xué)(xue)學(xué)院(yuan)研究人員在(zai)國際食品期(qi)刊《Food Chemistry》(中科(ke)院一區(qū)，IF=9.8)發(fā)表(biao)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(wen)中，研(yan)究人員利用上(shang)海騰(teng)拔Universal TA國產(chǎn)質(zhì)(zhi)構(gòu)儀用于(yu)測(cè)定山(shan)藥的應(yīng)力(li)松弛行(xing)為。

關(guān)于waxiness評(píng)估及(ji)其潛在形(xing)成機(jī)制(zhi)的研究仍然有(you)限。在本研(yan)究中，我們通(tong)過整合(he)感官評(píng)(ping)價(jià)和儀器分析(xi)，建立了一種(zhong)評(píng)估(gu)山藥waxiness的綜(zong)合方法。通過(guo)將waxiness評(píng)估解構(gòu)為(wei)咀嚼和吞咽階(jie)段，采用(yong)應(yīng)力松(song)弛和流變學(xué)(xue)測(cè)試來表(biao)征這些階(jie)段。系統(tǒng)地(di)利用平衡(heng)模量(liang)（E0）、粘度系數(shù)（η1）、稠(chou)度系(xi)數(shù)（K*）和損耗(hao)模量（G''）等(deng)關(guān)鍵參數(shù)(shu)，以準(zhǔn)確評(píng)(ping)估山藥的waxiness。我(wo)們對(duì)(dui)waxiness形成機(jī)制的(de)研究(jiu)表明，長(zhǎng)淀粉鏈(lian)（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增(zeng)強(qiáng)了結(jié)(jie)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)(dao)致 η1 和 G'' 增加(jia)。這些鏈整合(he)到淀粉顆(ke)粒的結(jié)晶區(qū)和(he)無定形區(qū)，從(cong)而改善(shan)了凝膠的穩(wěn)(wen)定性、彈性和粘(zhan)度，最終(zhong)增強(qiáng)了(le)山藥的(de)waxiness。相反，短支(zhi)鏈淀粉通過增(zeng)加淀粉凝膠的(de) E0 降低(di)了waxiness強(qiáng)度(du)。

根據(jù)先前的(de)研究，使用(yong)質(zhì)構(gòu)分析儀(yi)（Universal TA，上海騰拔(ba)儀器科技(ji)有限公司）進(jìn)行應(yīng)力(li)松弛測(cè)試。該(gai)測(cè)試(shi)測(cè)量了(le)材料(liao)在恒定應(yīng)(ying)變下隨(sui)時(shí)間的應(yīng)力(li)響應(yīng)，旨在通過(guo)評(píng)估其(qi)粘彈性質(zhì)，建(jian)立一種評(píng)(ping)估固體山(shan)藥塊莖waxiness的方法。將山(shan)藥樣品加工(gong)成高度為 15mm、直(zhi)徑為 22 mm 的圓(yuan)柱體，并在過量(liang)純水(shui)中煮沸 35 分鐘(zhong)。待樣品(pin)冷卻至(zhi) 40°C 時(shí)進(jìn)行測(cè)量。使(shi)用 P36R 探(tan)頭測(cè)試(shi)山藥(yao)的應(yīng)力(li)松弛，獲取(qu)應(yīng)力松(song)弛數(shù)據(jù)。探頭(tou)以 1 mm/s 的速度(du)壓縮樣品 4.5 mm，并(bing)在恒(heng)定應(yīng)變下保(bao)持 120 秒以使(shi)應(yīng)力(li)平衡。廣(guang)義麥克斯(si)韋模型廣泛用(yong)于分析粘彈性(xing)材料的(de)應(yīng)力松(song)弛行為(wei)。該模(mo)型由多個(gè)(ge)與自(zi)由彈簧(huang)并聯(lián)的麥克斯(si)韋單(dan)元組成，其中(zhong)每個(gè)麥克斯(si)韋單元由一(yi)個(gè)彈(dan)簧和一個(gè)阻(zu)尼器串聯(lián)(lian)構(gòu)成(cheng)。壓縮過程中，完(wan)整樣品(pin)的壓縮區(qū)域(yu)在載荷下會(huì)(hui)出現(xiàn)變化，這(zhe)有助于獲取力(li) - 時(shí)間曲線以分(fen)析應(yīng)力(li)松弛行(xing)為。隨(sui)后，將松(song)弛階段觀察到(dao)的力 - 時(shí)間(jian)關(guān)系(xi)擬合至(zhi)廣義麥克斯(si)韋模型的修(xiu)正版本（公式 2、3）。

其中 σ(t) 為(wei)給定(ding)時(shí)間的(de)應(yīng)力（Pa），D0 為(wei)恒定應(yīng)變(bian)（mm），E0 表示平衡彈(dan)性模量，Ei 為理(li)想彈性(xing)元件(jian)的彈(dan)性模(mo)量，n 為麥克(ke)斯韋單元(yuan)的數(shù)量，t 表示(shi)第 i 個(gè)麥克斯韋(wei)單元的弛(chi)豫時(shí)間，Ti 為各衰(shuai)減過(guo)程的(de)時(shí)間常(chang)數(shù)，ηi 為元件(jian) i 的黏度(du)。

為了預(yù)測(cè)咀(ju)嚼時(shí)的waxiness，我們利用廣(guang)義麥(mai)克斯韋模(mo)型（圖 2）分(fen)析了山(shan)藥的動(dòng)態(tài)(tai)應(yīng)力(li)松弛行為(wei)，該模型常用于(yu)表征粘彈(dan)性材料的應(yīng)力(li)松弛(chi)特性。研究中(zhong)采用單項(xiàng)和兩(liang)項(xiàng)麥克(ke)斯韋模型(xing)來確(que)定應(yīng)力松弛(chi)行為(wei)，這兩種模型均(jun)可較好地(di)描述熟制山(shan)藥的粘彈性(xing)質(zhì)。數(shù)(shu)據(jù)擬合結(jié)(jie)果顯(xian)示，單項(xiàng)模(mo)型的(de) R2 值范圍為(wei) 0.9045 至 0.9449，平均殘差偏(pian)差（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）。然而(er)，單項(xiàng)(xiang)模型在 CJ、BZ 和 AS 樣品(pin)中未能收(shou)斂。相比(bi)之下，兩項(xiàng)(xiang)麥克斯韋模型(xing)的 R2 值更(geng)高，范圍(wei)為 0.9918 至 0.9986，且 MRD 值更低(di)（0.51%–4.23%）。這些(xie)結(jié)果表(biao)明，兩項(xiàng)麥克斯(si)韋模(mo)型能夠更準(zhǔn)確(que)地?cái)M合(he)熟制山藥的應(yīng)(ying)力松弛(chi)行為(wei)。

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麥克斯韋模型(xing)的擬合曲線(xian)如圖(tu) 2a 所示。兩項(xiàng)麥克(ke)斯韋模型(xing)的 E0、Ei、Ti 和 η1 參數(shù)見(jian)表 S7。E0 反映了材(cai)料在(zai)持續(xù)加(jia)載時(shí)的(de)剛度或(huo)彈性響應(yīng)。在粘(zhan)彈性材(cai)料中，E0 通(tong)常與(yu)材料(liao)的時(shí)間依(yi)賴性行為(wei)相關(guān)。在所(suo)有測(cè)(ce)試的山藥(yao)樣品中，E0 呈現(xiàn)梯(ti)度分布，從 WN 樣(yang)品的 382.51 Nm?1 到 XY 樣品(pin)的 3978.77 Nm?1 不等。XY 山藥的(de) E0 值最高，表明(ming)其在(zai)長(zhǎng)期應(yīng)力下的(de)變形最小，剛(gang)度更大。相比(bi)之下，WN 山藥的(de) E0 值z(mì)ui低，表(biao)明該山藥品種(zhong)的松弛過程更(geng)明顯，柔韌(ren)性更高且質(zhì)(zhi)地更(geng)柔軟。在(zai)麥克斯韋模(mo)型中，每個(gè)單(dan)元由(you)代表彈(dan)性模(mo)量（Ei）的彈簧和代(dai)表黏度(du)系數(shù)(shu)（ηi）的阻尼器(qi)組成，且這(zhe)些彈簧呈串(chuan)聯(lián)排列。E1 和(he) E2 捕捉了不(bu)同時(shí)間尺度下(xia)的彈性響應(yīng)(ying)，反映(ying)了材料在(zai)初始應(yīng)力(li)和長(zhǎng)期應(yīng)力(li)下的松(song)弛行(xing)為。值得(de)注意(yi)的是，在waxinesszui強(qiáng)的 WN 樣品(pin)中，E2 高于 E1，這表明(ming)即使在初(chu)始快速變形(xing)后，熟(shu)制山藥仍(reng)保留了(le)顯著的(de)彈性恢(hui)復(fù)能(neng)力。這些(xie)結(jié)果(guo)表明，WN 山藥在長(zhǎng)(zhang)期應(yīng)力下會(huì)(hui)發(fā)生(sheng)明顯的(de)塑性(xing)變形。有趣的是(shi)，隨著waxiness屬性強(qiáng)度的降(jiang)低，這(zhe)一現(xiàn)象變得(de)不那么明(ming)顯。黏度(du)系數(shù) η1 和(he) η2 代表(biao)材料對(duì)變形(xing)的阻(zu)力，每個(gè)阻尼器(qi)捕捉黏(nian)性行為(wei)的不同方面。η1 隨(sui)著waxiness屬性的增強(qiáng)而(er)增加(jia)，導(dǎo)致初(chu)始變形更慢(man)，表明(ming)材料的黏性(xing)阻力更大(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。