近日,，浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院研究人員在國際食品期刊《Food Chemistry》(中科院一區(qū),，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"的研究論文,。在該論文中,，研究人員利用上海騰拔Universal TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用于測定山藥的應(yīng)力松弛行為,。

關(guān)于waxiness評估及其潛在形成機制的研究仍然有限,。在本研究中，我們通過整合感官評價和儀器分析,，建立了一種評估山藥waxiness的綜合方法,。通過將waxiness評估解構(gòu)為咀嚼和吞咽階段，采用應(yīng)力松弛和流變學(xué)測試來表征這些階段,。系統(tǒng)地利用平衡模量（E0）,、粘度系數(shù)（η1）、稠度系數(shù)（K*）和損耗模量（G''）等關(guān)鍵參數(shù),，以準(zhǔn)確評估山藥的waxiness,。我們對waxiness形成機制的研究表明，長淀粉鏈（24 < X < 100 和 5000 < X < 20,000）增強了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,，導(dǎo)致 η1 和 G'' 增加,。這些鏈整合到淀粉顆粒的結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)，從而改善了凝膠的穩(wěn)定性,、彈性和粘度,，最終增強了山藥的waxiness。相反，短支鏈淀粉通過增加淀粉凝膠的 E0 降低了waxiness強度,。

根據(jù)先前的研究,，使用質(zhì)構(gòu)分析儀（Universal TA，上海騰拔儀器科技有限公司）進行應(yīng)力松弛測試,。該測試測量了材料在恒定應(yīng)變下隨時間的應(yīng)力響應(yīng),，旨在通過評估其粘彈性質(zhì)，建立一種評估固體山藥塊莖waxiness的方法,。將山藥樣品加工成高度為 15mm,、直徑為 22 mm 的圓柱體，并在過量純水中煮沸 35 分鐘,。待樣品冷卻至 40°C 時進行測量,。使用 P36R 探頭測試山藥的應(yīng)力松弛，獲取應(yīng)力松弛數(shù)據(jù),。探頭以 1 mm/s 的速度壓縮樣品 4.5 mm,，并在恒定應(yīng)變下保持 120 秒以使應(yīng)力平衡。廣義麥克斯韋模型廣泛用于分析粘彈性材料的應(yīng)力松弛行為,。該模型由多個與自由彈簧并聯(lián)的麥克斯韋單元組成,，其中每個麥克斯韋單元由一個彈簧和一個阻尼器串聯(lián)構(gòu)成。壓縮過程中,，完整樣品的壓縮區(qū)域在載荷下會出現(xiàn)變化,，這有助于獲取力 - 時間曲線以分析應(yīng)力松弛行為。隨后,，將松弛階段觀察到的力 - 時間關(guān)系擬合至廣義麥克斯韋模型的修正版本（公式 2,、3）。

其中 σ(t) 為給定時間的應(yīng)力（Pa）,，D0 為恒定應(yīng)變（mm）,，E0 表示平衡彈性模量，Ei 為理想彈性元件的彈性模量,，n 為麥克斯韋單元的數(shù)量,，t 表示第 i 個麥克斯韋單元的弛豫時間，Ti 為各衰減過程的時間常數(shù),，ηi 為元件 i 的黏度。

為了預(yù)測咀嚼時的waxiness,，我們利用廣義麥克斯韋模型（圖 2）分析了山藥的動態(tài)應(yīng)力松弛行為,，該模型常用于表征粘彈性材料的應(yīng)力松弛特性。研究中采用單項和兩項麥克斯韋模型來確定應(yīng)力松弛行為,，這兩種模型均可較好地描述熟制山藥的粘彈性質(zhì),。數(shù)據(jù)擬合結(jié)果顯示，單項模型的 R2 值范圍為 0.9045 至 0.9449，平均殘差偏差（MRD）為 2.23%–20.13%（表 S6）,。然而,，單項模型在 CJ、BZ 和 AS 樣品中未能收斂,。相比之下,，兩項麥克斯韋模型的 R2 值更高，范圍為 0.9918 至 0.9986,，且 MRD 值更低（0.51%–4.23%）,。這些結(jié)果表明，兩項麥克斯韋模型能夠更準(zhǔn)確地擬合熟制山藥的應(yīng)力松弛行為,。

麥克斯韋模型的擬合曲線如圖 2a 所示,。兩項麥克斯韋模型的 E0、Ei,、Ti 和 η1 參數(shù)見表 S7,。E0 反映了材料在持續(xù)加載時的剛度或彈性響應(yīng)。在粘彈性材料中,，E0 通常與材料的時間依賴性行為相關(guān),。在所有測試的山藥樣品中，E0 呈現(xiàn)梯度分布,，從 WN 樣品的 382.51 Nm?1 到 XY 樣品的 3978.77 Nm?1 不等,。XY 山藥的 E0 值最高，表明其在長期應(yīng)力下的變形最小,，剛度更大,。相比之下，WN 山藥的 E0 值zui低,，表明該山藥品種的松弛過程更明顯,，柔韌性更高且質(zhì)地更柔軟。在麥克斯韋模型中,，每個單元由代表彈性模量（Ei）的彈簧和代表黏度系數(shù)（ηi）的阻尼器組成,，且這些彈簧呈串聯(lián)排列。E1 和 E2 捕捉了不同時間尺度下的彈性響應(yīng),，反映了材料在初始應(yīng)力和長期應(yīng)力下的松弛行為,。值得注意的是，在waxinesszui強的 WN 樣品中,，E2 高于 E1,，這表明即使在初始快速變形后，熟制山藥仍保留了顯著的彈性恢復(fù)能力,。這些結(jié)果表明,，WN 山藥在長期應(yīng)力下會發(fā)生明顯的塑性變形。有趣的是，隨著waxiness屬性強度的降低,，這一現(xiàn)象變得不那么明顯,。黏度系數(shù) η1 和 η2 代表材料對變形的阻力，每個阻尼器捕捉黏性行為的不同方面,。η1 隨著waxiness屬性的增強而增加,，導(dǎo)致初始變形更慢，表明材料的黏性阻力更大,。

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,。