一種基于口腔軟摩擦學的奶茶順滑特性評價模型

詹敏敏，楊小雙，王玉牛，劉付金生，陳嘉琪，曹庸，宋明月*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東廣州 510642）（2.廣州市領(lǐng)航食品有限公司，廣東廣州 510000）

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和人民水平的提高，奶茶逐漸成為一種被大眾喜愛和廣泛消費的茶乳復配的飲料，主要成分包括茶葉、植脂末、糖等[1]。奶茶作為一種茶乳復配的飲料，在保證一定的甜度和醇香味的基礎(chǔ)上，順滑口感是消費者最關(guān)注的性質(zhì)，此外，也注重奶茶的品質(zhì)。目前關(guān)于奶茶品質(zhì)和感官特性的物理化學研究報道比較少，Liu 等[2]利用可見光和近紅外光譜技術(shù)結(jié)合反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡和最小二乘支持向量機，研究得到快速鑒別速溶奶茶及其糖添加量的方法。柳新榮等[3]選用4種市面上典型的粉末油脂來制備奶茶，采用Turbiscan 分析儀測定奶茶的穩(wěn)定性，同時結(jié)合感官評定選出組織狀態(tài)最佳和口感順滑的奶茶配方。

目前，系統(tǒng)地對奶茶品質(zhì)的影響因素的研究較少，也缺乏對奶茶的流變特性和順滑口感的研究。此外，目前的研究對奶茶口感的評價普遍采用綜合評價檢驗法，由于品評者的主觀因素和缺乏統(tǒng)一適用的評價標準，這將導致評價結(jié)果的客觀真實性受到較大的干擾[4]。因此建立一個基于奶茶體系物理化學指標和數(shù)據(jù)評價模型是目前需要解決的難題。

食品流變學和口腔軟摩擦學是研究固體、流體和半流體食品質(zhì)構(gòu)特性的重要方法[5,6]。人們在咀嚼過程的不同階段所感知到的各種感官結(jié)構(gòu)屬性包括硬度、粘性、粗糙性、滑膩性等，都可以用特有的測量技術(shù)對特定的物理參數(shù)進行表征[7]，然而，這些物理指標并不能直接表征食品的奶油感、順滑感和粘滯感，這也是傳統(tǒng)流變學的局限性所在。因此，本研究在傳統(tǒng)流變儀的基礎(chǔ)上加裝球三板裝置，模擬人的口腔運動，即模擬舌頭與上顎的摩擦和擠壓動作（向上/向下和水平移動），以平均摩擦系數(shù)系數(shù)和Stribeck 曲線來表征奶茶樣品的口感順滑度[6]。Xu 等[8]通過摩擦學試驗、氣相色譜-質(zhì)譜法和感官評價研究了中國黃酒（Chinese Rice Wine，CRW）在不同加熱溫度下的飲用口感和潤滑特性，并建立摩擦學模型快速評估CRW的飲用口感。Nguyen 等[9]利用口腔軟摩擦學探討了不同含脂量巴氏殺菌奶的潤滑性能，同時結(jié)合感官評價結(jié)果，尋找到一種兼顧口感和健康的攪拌型酸奶的脂肪替代物[10]。

因此，本研究將對不同配方的奶茶樣品進行品質(zhì)和順滑口感的鑒定。通過研究不同植脂末、冰塊和糖的添加量對奶茶的品質(zhì)、流變特性、口腔軟摩擦的影響；同時結(jié)合感官評定結(jié)果，通過數(shù)值參數(shù)描述摩擦行為，構(gòu)建一種奶茶口腔軟摩擦學模型，并建立奶茶口感順滑度的評價標準。這可以為復雜口腔環(huán)境和流體食物在潤滑情況下的感官特征的研究，以及食品的開發(fā)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 實驗材料

植脂末，無錫市超科食品有限公司；大葉種紅碎茶（紅茶），福建省雨之潤茶葉有限公司；白砂糖糖漿，中糧融氏生物科技有限公司；純凈水，廣州屈臣氏食品飲料有限公司。

1.1.2 實驗設(shè)備

Mastersizer 300 激光粒度儀，上海市思百吉儀器系統(tǒng)有限公司；Typ006-1659 流變儀，江蘇米立特科學儀器有限公司；603-034 球三板配件，江蘇米立特科學儀器有限公司；HZB-20/30F 制冰機，惠康國際工業(yè)有限公司；DDQ-B01K1 攪拌器，佛山市小熊電器股份有限公司；YP30KN 電子天平，上海市十硯儀器設(shè)備有限公司。

1.2 奶茶制作流程和配方

以茶葉:沸水=1:30（m/m）比例，浸泡8.00 min 后過濾。濾液冷卻至70.00 ℃時，分別與不同梯度植脂末、冰塊和糖漿添加量混合，經(jīng)小熊牌攪拌機1 檔轉(zhuǎn)速（1 300.00 r/min）攪拌2.00 min 后，加入特定白砂糖糖漿，又由小熊牌攪拌機1 檔攪拌30.00 s 后添加一定可食用冰塊，手動攪拌30.00 s 及手搖10.00 s 后迅速取樣。

表1 奶茶的配方Table 1 Formula for milk tea

1.3 粒徑分布

不同配方的奶茶樣品的粒徑分布均采用激光粒度儀進行測量，并設(shè)置具體參數(shù)如下：選擇球形模型，顆粒折射率為8.5%，分散劑為水，分散相的折射率為1.30，分析軟件為配套軟件，每個樣品重復測量3 次并取均值。數(shù)據(jù)結(jié)果用D[3,2]表示，D[3,2]是表面積力矩平均值，指與實際顆粒群有相同比表面的等效球體的平均直徑，具體數(shù)據(jù)分析如1.8 所示。

1.4 微觀結(jié)構(gòu)

基于奶茶的粒徑及粒徑分布結(jié)果，進一步通過熒光顯微鏡來觀察不同植脂末添加量的樣品的微觀結(jié)構(gòu)。實驗通過對不同配比奶茶顆粒中的脂質(zhì)進行染色，隨后使用熒光顯微鏡來觀察。在測試之前，取適量的奶茶樣品與0.13 mg/mL 尼羅紅乙醇染液混合均勻以確保染色完全。取少量混合樣液于載玻片上，蓋上蓋玻片后要避免氣泡的產(chǎn)生；隨后置于熒光顯微鏡測量盤中心，使用10 倍目鏡和10～40 倍油浸物鏡進行觀察。其中，激光波長取543.00 nm，發(fā)射波長取605.00 nm[11]。

1.5 流變學

使用Typ 006-1659 流變儀和CC25DN/Ti 轉(zhuǎn)子來測定不同植脂末添加量的奶茶樣品和純水的流變特性，保持轉(zhuǎn)子與平行板的樣品間隙為1.00 mm。在測量前將樣品在37.00 ℃下平衡1 h。在每次測試開始時，樣品在測量間隙處的平行板之間在37.00 ℃下再次平衡60 s。取15.00 mL奶茶樣品加到同心圓筒內(nèi)，溫度為37.00 ℃，在剪切速率從0.10增加到1 000.00 s-1時進行測量樣品，記錄粘度隨剪切速率的變化規(guī)律，每個樣品重復進行三次測量，數(shù)據(jù)分析如1.8 所示。

1.6 感官品評方法的建立和實施

課題組招募了由12 名評估者組成的感官評價小組，在華南農(nóng)業(yè)大學的功能食品活性物重點實驗室對待測奶茶樣品進行了感官評價。所有評估者都已在納入感官評價小組之前進行了感官敏銳度的篩選，并在食物的感官評價中具備一定的經(jīng)驗。

12 名評價小組成員對不同參數(shù)奶茶按口感順滑特征逐一進行評價。按照GB/T 10220-2012 的規(guī)定，在測評前一天，所有感官品評員不能吸煙和飲酒；在感官評定前不吃刺激性食物，兩個樣品評定前后要用凈水漱口，并且間隔10.00 min。具體感官評價標準參考NY 82.2-1988、GB 10221.4-2012和T/FJCFA 0002-2021，經(jīng)修改得到奶茶口感順滑度感官評價標準（表2)。其中，入口協(xié)調(diào)（順滑，有奶油感，無澀味，無顆粒感，同時具備濃郁的奶茶香味）和口感寡淡（基本無顆粒感，但奶茶香味淡，口感似茶水）都是對奶茶口感順滑度的預期感官評價指標。

表2 奶茶口感順滑度感官評價標準和參考Table 2 Sensory evaluation criteria and reference for milk tea smoothness

由于本研究對象為奶茶飲品，其在口腔中的滯留時間通常很短，因此感官品評員必須迅速評估其順滑度。然而感官評價是綜合性很強的實驗，通常包括香氣、味道、三叉神經(jīng)和口感以及產(chǎn)品的后調(diào)的感覺[12]。因此為了明晰奶茶感官感受的舌面區(qū)間，本研究的感官實驗的詳細步驟為：避開舌尖飲入10.00 mL 奶茶樣品的同時使奶茶充滿整個口腔。這樣做的目的是：由于舌尖的味蕾對甜味最敏感[13]，并以9.00%的白砂糖漿水溶液為甜度標準，降低甜味的對品評員的主觀影響；飲入10.00 mL 奶茶樣品是為了使奶茶充滿口腔，還原消費者日常飲用奶茶時的真實情況。感官評價員需要嚴格執(zhí)行上述要求，并迅速做出正確的判斷。

1.7 口腔摩擦學

基于現(xiàn)有研究[14,15]，采用Typ 006-1659 流變儀和603-0347 球三板配件模擬口腔軟摩擦來測定奶茶樣品在37.00 ℃的潤滑特性，加樣至配件2/3 高度處。相關(guān)研究表明，載荷范圍從1.00 到8.00 N 均為低負載量。在本研究中，球三板配置中加入1.50mL奶茶樣品，模擬口腔應力約為1.00N[1]。經(jīng)多次實驗證明，使用法向應力2 N 和3 N 與1 N 相比，法向力的變化并不能顯著影響摩擦力變化，而只是會降低邊界潤滑區(qū)的平均速度[9]。因此，為更好地模擬口腔的剪切行為和旋轉(zhuǎn)運動，選擇1 N 的法向應力?；瑒铀俣葟?.10～300.00 mm/s逐漸提高，每次測定時間為6.00 min。球三板配件用去離子水清洗，然后用體積分數(shù)為75.00%的乙醇沖洗，并用紙巾干燥。在添加下一個樣品之前，重復清洗操作。獲得每個樣品的剪切速率（mm/s）與摩擦系數(shù)。三次重復測定，取其平均值，數(shù)據(jù)分析如1.8 所示。

1.8 數(shù)據(jù)分析

研究的結(jié)果用均值±標準差誤表示。數(shù)據(jù)的分析和處理是通過使用Origin 2022 和SPSS 21.0 軟件來進行的，并通過單因素分析和t檢驗方式實現(xiàn)了區(qū)域間的標準差異研究，用不同小寫字母表示結(jié)果顯著不同P＜0.05；同時，對摩擦學數(shù)據(jù)與感官評價得分進行相關(guān)性分析，最后回歸分析，并建立奶茶順滑口感預測模型和評價標準。

2 結(jié)果與討論

2.1 粒徑分布

如圖1 所示，不同配方的奶茶的粒徑分布不同，值得注意的是，所有樣品的粒徑分布均出現(xiàn)兩個峰，在0.10～1.00 μm 處有個較大的峰，在1.00～10.00 μm處有個額外的峰。第一個峰（左）對應于游離酪蛋白膠束，第二個峰對應于脂肪階段[9]。這與鄭田要等[16]測量奶茶的粒徑分布圖結(jié)果一致。其中，植脂末的添加量對粒徑的影響比較大，而糖的添加量對粒徑影響不明顯，平均粒徑D[3,2]在0.68～0.71 μm 之間。柳新榮等[3]研究結(jié)果也表明市售不同典型的專用植脂粉末對奶茶的粒徑大小及粒徑分布有影響。隨著植脂末的添加量的增加，粒徑分布在0.10～1.00 μm 處的峰占比逐漸增大，而在1.00～10.00 μm 處的峰占比變小，平均粒徑逐漸減小，說明植脂末的添加量越高，體系更穩(wěn)定。當植脂末添加量為60.00 g 時，平均粒徑為0.66 μm。

圖1 不同配方奶茶的粒徑分布Fig.1 Particle size distribution of different formulations of milk tea

2.2 微觀結(jié)構(gòu)

乳狀液的粒徑分布在一定程度上反應溶液的顆粒分布情況，并且結(jié)合2.1 結(jié)果可知，植脂末添加量是影響奶茶顆粒大小的主要因素，因此，我們重點關(guān)注不同植脂末添加量的奶茶樣品的微觀結(jié)構(gòu)。利用尼羅紅乙醇染液更進一步對不同植脂末添加量的奶茶中的脂質(zhì)進行染色，通過使用激光共聚焦顯微鏡來觀察和分析奶茶顆粒的微觀結(jié)構(gòu)如圖2 所示。圖2(A1)箭頭所示，奶茶A1 的乳狀液中脂肪顆粒直徑較大，可能是由于系統(tǒng)乳化程度不足，導致小顆粒聚集而成。A2～A5 的樣品中脂肪顆粒分散均勻，并且，隨著植脂末添加量的增多，脂肪顆粒逐漸變小。奶茶配方中的植脂末的成分包含酪蛋白酸鈉，它是一種安全的食品添加劑。酪蛋白酸鈉分子具有乳化性，這是由于其分子上同時含有親水基團和疏水基團[17]。酪蛋白酸鈉能降低植脂末中含有的油-茶水界面的張力，從而形成穩(wěn)定的乳狀液。結(jié)合圖1 分析，隨著植脂末的含量增加，酪蛋白酸鈉的含量逐漸增大，乳化性逐漸變強，奶茶的乳狀液顆粒逐漸變小。這種變化是由于添加劑在均質(zhì)過程中迅速包裹小脂肪滴表面，防止聚集，從而減小了脂肪球的大小[18]。該結(jié)果與Liao等[18]發(fā)現(xiàn)不同類型的乳化劑以及乳化劑的使用量對嬰幼兒配方奶粉的體系粒徑大小及穩(wěn)定性均有影響一致。

圖2 不同植脂末添加量的奶茶的微觀結(jié)構(gòu)Fig.2 Microstructure of milk tea with different non-dairy powder additions

2.3 流變特性

圖3 為不同植脂末添加量對奶茶粘度的影響。不同配方奶茶樣品的剪切速率逐漸變大，粘度先快速減小后保持不變，表現(xiàn)出高粘度和顯著的偽塑性流體剪切減薄特性[9]。然而，在剪切速率大于100 s-1時，這些樣品的粘度分布幾乎重疊，這可能是剪切速率越大時，定向作用越強，大分子間的相互作用越弱[19,20]，因此，植脂末添加量對溶液表觀粘度的影響減弱。從實驗結(jié)果可以看出，在所用剪切速率范圍（0.1～1 000 s-1）內(nèi)，奶茶的粘度隨植脂末含量的增加而增大，當植脂末的添加量低于30.00 g 時，奶茶的粘度隨植脂末添加量增加的幅度較??；當植脂末的添加量高于30.00 g時，奶茶的粘度隨植脂末添加量增加的幅度較大；并且，不同植脂末添加量的奶茶粘度均比純水的高。剪切速率為50.00 s-1時的粘度已被認為與從牛頓流體到油溶液的各種食品的厚度、粘性和滯留性有良好的相關(guān)性[10]。G50 是在50.00 s-1的剪切速率下的粘度值。實驗中不同奶茶G50的表觀粘度值為1.00～3.00 mPa·s，與以往報道牛奶樣品的值在同一數(shù)量級，Nguyen 等[9]研究結(jié)果表明脂肪含量為0.1%～4.9%的商業(yè)巴氏奶的粘度在G50 處的值在1～5 mPa·s 范圍內(nèi)，并且脂肪含量越低，G50 越接近1 mPa·s；Fava 等[21]使用旋轉(zhuǎn)粘度計測得新鮮牛奶、冷藏牛奶和冷凍牛奶的粘度為2.64、3.30、2.65 mPa·s。因此，可以得出結(jié)論，隨著植脂末的添加量的增加，奶茶的粘度逐漸增高，這是由于奶茶中的固體顆粒增加（植脂末中含有的酪蛋白酸鈉和黃原膠），含水量減少，導致酪蛋白膠束之間的相互作用增加，并減少了它們之間的間隙[21]。Nguyen 等[10]研究表明黃原膠在非常低的濃度下顯著增加了酸奶的粘度。酪蛋白酸鈉具有增稠性，而負電荷黃原膠與酪蛋白膠束的正電荷表面相互作用以形成高度結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡，其有助于樣品粘度和凝膠強度的增加[10]。

圖3 奶茶樣品中植脂末添加量不同對應的剪切速率對粘度的影響Fig.3 Effect of shear rate on viscosity for different non-dairy powder additions to milk tea samples

2.4 感官特征

基于前期對奶茶粒徑和粘度實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，擴大植脂末的添加量以及增大冰塊添加量的變化范圍對奶茶順滑口感進行感官評價，以期提高樣品的差異性。分別對12 位感官評價員就不同奶茶樣品給出的判定分數(shù)進行統(tǒng)計分析。結(jié)果如表3 和圖4 所示，各組中對奶茶口感順滑度評分最高的組別分別是植脂末添加量50.00 g、冰添加量200.00 g 和糖漿添加量9.00%，得分分別為15.92、17.25 和16.92。根據(jù)感官評分標準，感官評價員一致認為植脂末組和冰組中奶茶口感順滑度組內(nèi)差異較大，糖漿組中組內(nèi)順滑度差別不大，其中影響糖漿組感官評價結(jié)果的主要因素是甜度。其中，有5 款（30.00～60.00 g）奶茶口感均較為順滑，無明顯滯留感，是比較理想的奶茶產(chǎn)品。而感官評分最低的是植脂末添加量為100.00 g 的奶茶，只有9.17 分，口感厚重且滯留感強，口感順滑度差，不是理想的奶茶產(chǎn)品。因此，口感順滑度較為理想的奶茶配方分別為植脂末添加量為50.00 g，冰塊添加量為200.00 g 和糖漿漿添加量為9.00%（m/m）的奶茶樣品。

圖4 不同配方奶茶順滑口感感官評價得分Fig.4 Sensory evaluation scores of different formulations of milk tea with smooth texture

表3 奶茶口感順滑度得分Table 3 Milk tea smoothness score

2.5 口腔軟摩擦學

為更清晰地觀察奶茶口腔軟摩擦學行為，并建立奶茶順滑度預測模型，在前期粒徑和粘度實驗的基礎(chǔ)上新增植脂末5.00 g 和植脂末100.00 g 配方的奶茶樣品進行摩擦學行為探究。7 種配方奶茶樣品的Stribeck曲線如圖5a 所示，摩擦系數(shù)隨剪切速率的持續(xù)增加，呈現(xiàn)先保持基本不變后減小再增大的趨勢，滿足典型的Stribeck 曲線基本特征。加入不同植脂末含量的奶茶的Stribeck 曲線總趨勢與Nguyen 等[9,10]研究的乳制品順滑特性曲線一致。不同植脂末配方奶茶的Stribeck曲線差異明顯，結(jié)合2.4 感官評價結(jié)果，我們推測該因素影響下的奶茶Stribeck 曲線與其口感順滑度有重要的關(guān)聯(lián)性。因此，我們推測植脂末的加樣量與奶茶口感順滑的主要評價標準密切相關(guān)，是建立基于口腔摩擦學的奶茶順滑特性的模型的不可或缺因素。

圖5 不同配方奶茶樣品的Stribeck 曲線Fig.5 Stribeck curves of milk tea samples with different formulations

圖5b 為奶茶樣品中不同加冰量的Stribeck 曲線。冰添加量5.00 g 奶茶與另外兩種不同配方奶茶的曲線呈現(xiàn)明顯的差異，且結(jié)合2.4 感官評價結(jié)果，初步斷定加冰量是影響奶茶順滑特性的另一關(guān)鍵指標。因此，冰添加量將作為建立評價標準的另一重要參考因素。

圖5c 為奶茶樣品中不同加糖量的Stribeck 曲線，曲線均呈現(xiàn)：隨著剪切速率的增加，摩擦系數(shù)先保持基本不變再迅速減小，主要經(jīng)歷了邊界潤滑和混合潤滑。5 條曲線基本重合，無明顯規(guī)律。這是因為糖漿沒有改變奶茶的潤滑特性[22-24]，結(jié)合2.1 粒徑分布結(jié)果分析，奶茶中不同的加糖量不影響樣品中顆粒的形成及穩(wěn)定，同時，對樣品初入口腔時潤滑膜的產(chǎn)生沒有增強或削弱的效果。依據(jù)2.4 感官特征結(jié)果分析，加糖量對奶茶順滑口感的影響不大。但是，其評分結(jié)果的差異是由于品評員的主觀色彩引起的，究其原因是不同人對甜度的偏好程度不同，從而對結(jié)果造成一定的影響[25]。

經(jīng)對上述實驗和數(shù)據(jù)分析，成功建立了一套基于口腔軟摩擦學的奶茶口感順滑度預測模型。如圖6 模型圖，該Stribeck 曲線描述了摩擦系數(shù)均值[log(μ)]隨剪切速率[log(vR)]變化的總體趨勢。模擬人的口腔運動，用虛線把奶茶樣品在口腔中的軟摩擦行為分成三個階段。從左往右的順序定義為邊界潤滑區(qū)（區(qū)域Ⅰ），混合潤滑區(qū)（區(qū)域Ⅱ）和流體動力潤滑區(qū)（區(qū)域Ⅲ）。

圖6 模型圖Fig.6 Model pictures

前人的研究表明，混合潤滑和邊界潤滑最能體現(xiàn)食物的順滑度、澀味感等口感性質(zhì)，且多以平均摩擦系數(shù)作為唯一的評價標準來描述食品的順滑口感[26,27]。奶茶作為一個復雜體系，不僅要分析其平均摩擦系數(shù)，還要綜合邊界潤滑的速度區(qū)間、進入混合潤滑區(qū)的剪切速率、混合潤滑區(qū)的速度區(qū)間、摩擦系數(shù)最低點、混合潤滑區(qū)擬合斜率等對奶茶口感順滑度進行評價。

為進一步量化Stribeck曲線，本研究根據(jù)曲線特征和感官評價邏輯篩選出兩個關(guān)鍵參數(shù)[28]，分別為區(qū)域Ⅱ的擬合斜率K2以及區(qū)域Ⅱ與區(qū)域Ⅲ之間轉(zhuǎn)折點所對應的剪切速率vR2。因此，區(qū)域Ⅰ：奶茶開始進入接觸區(qū)，從而逐漸增加摩擦。接觸面之間形成薄薄的潤滑膜，使摩擦增加到其最大值（過渡點T1)。摩擦力不再像傳統(tǒng)的斯特里貝克曲線那樣是一個恒定值，而是隨速度線性增加[9]。此過程中摩擦系數(shù)的變化趨勢主要受植脂末中氫化椰子油、黃原膠等原料的成膜促進作用的影響[29,30]。區(qū)域Ⅱ：潤滑膜進一步發(fā)展，厚度增加，可以部分分離表面，減少摩擦。摩擦的減少受促進流體夾帶的樣品粘度的控制，這與常規(guī)斯特貝克曲線中的混合狀態(tài)相同，該區(qū)域是評判奶茶口感順滑的樞紐[9]。因此，K2是曲線在區(qū)域Ⅱ的拐點T2[log(vR2),log(μ2)]處的斜率，是評價奶茶順滑特性的重中之重。區(qū)域Ⅲ：為T2[log(vR2),log(μ2)]后的曲線范圍，該該區(qū)域內(nèi)流體的行為不僅僅受奶茶的粘度影響，還取決于樣品的穩(wěn)定性，對順滑口感無明顯影響作用[10,23]。一方面，假設(shè)隨著log(vR2)值的繼續(xù)增加，log(μ2)下降后出現(xiàn)回升，說明較厚的水動力膜使舌頭和上顎兩表面間實現(xiàn)完全分離[27]，即與傳統(tǒng)的斯特里貝克曲線中的流體動力狀態(tài)相同。另一方面，假設(shè)隨著log(vR2)值的繼續(xù)增加，log(μ2)持續(xù)下降至更小或降至零，說明此款奶茶如果流體結(jié)構(gòu)在高速時破裂，摩擦可能會隨著速度進一步減少[10]，無法再對奶茶樣品進行口感順滑度評價。

綜上，對奶茶中不同植脂末和冰的加樣量的Stribeck 曲線的K2 值和vR2 值進行了計算和分析，結(jié)果如表4 和圖5 所示。依據(jù)此模型，應用口腔軟摩擦學分析，構(gòu)建一種奶茶口腔軟摩擦學模型，并建立奶茶口感順滑度的評價標準。

表4 不同配方奶茶Stribeck 曲線K2 值Table 4 K2 values of Stribeck curves for different formulations of milk tea

圖7a和表4是奶茶中不同植脂末增添量在區(qū)域Ⅱ中的K 值。實驗結(jié)果表明，不同奶茶的K2 值均為負值，并且，摩擦系數(shù)與剪切速率呈負相關(guān)。其中，順滑口感最佳的由 50.00 g 植脂末制成的奶茶K2(50.00 g)=-0.12。但100.00 g 植脂末奶茶的擬合斜率K2(100.00 g)=-0.28，小于-0.23，約為K2(50.00 g)的2 倍。根據(jù)2.4 實驗結(jié)果，100.00 g 植脂末制成的奶茶口感順滑度差口感粘稠，有極強的滯留感，流動感極弱。另外，5.00 g 和20.00 g 植脂末制成的奶茶樣品口感寡淡，無明顯順滑口感，其曲線的明顯特征vR2＜40.00 mm/s；而4 款奶茶（植脂末含量30.00 g、40.00 g、50.00 g、60.00 g）入口協(xié)調(diào)，口感柔和順滑，無明顯滯留感，曲線特征為 K2 ＞-0.23，且vR2＜40.00 mm/s。因此，植脂末添加量的不同會引起感官評定的差異，即會影響奶茶在口腔中的順滑口感的不同，究其原因，可能是不同植脂末添加量導致奶茶在口腔過程中形成的潤滑膜薄厚存在差異。尤其是高添加量植脂末的奶茶，其在口腔中形成的潤滑膜更厚，更難被破壞，同時以其較高的粘度促使奶茶在口腔內(nèi)的殘留，滯留時間加長而導致較低的感官評價結(jié)果。此外，植脂末的成分主要含有氫化椰子油、乳清粉和酪蛋白酸鈉（Sodium Caseinate，NaCas）等，故不同植脂末的添加量的奶茶樣品中脂肪含量不同、含量不同。在邊界潤滑區(qū)，奶茶樣品開始進入接觸區(qū)，逐漸增加摩擦。接觸面之間形成薄薄的潤滑膜，使摩擦增加到其最大T1?，F(xiàn)有研究表明，隨著脂肪水平的增加，樣品在邊界潤滑區(qū)T1 越低[9]；而Pang 等[30]發(fā)現(xiàn)NaCas 添加量對豆乳摩擦學有影響，其中，隨著NaCas 添加量的增加，樣品在邊界潤滑區(qū)T1 越高。在實驗中隨著植脂末添加量的增加，奶茶樣品在邊界潤滑區(qū)T1 先增大后減小再增大，在添加量為30.00 g 時T1 最小，這可能是由脂肪與NaCas 共同作用的結(jié)果。在混合潤滑區(qū)內(nèi)，潤滑膜進一步發(fā)展，厚度增加，可部分分離表面，減少摩擦。摩擦的減少受奶茶的粘度以及形成的潤滑膜的影響。植脂末添加量為30.00 g的奶茶的K2 值最大，說明該奶茶樣品在在混合潤滑區(qū)的變化程度大，這可能與其粘度和潤滑膜的薄厚有關(guān)。此外，王亮[26]的研究表明牛奶蛋白在0～6.00 g/100 mL 的含量下起始摩擦系數(shù)先增大后減小再增大，并且適量的牛奶蛋白顆粒能夠在邊界潤滑區(qū)起滾珠軸承的作用，進而降低流體食品的摩擦系數(shù)。植脂末中的乳清粉和NaCas等蛋白顆粒對流體食品的潤滑機制與牛奶蛋白類似，在植脂末添加量為30.00 g時起始摩擦系數(shù)最低，此后，由于植脂末含量的增加導致樣品顆粒聚集，粒徑逐漸增大以致不能適應摩擦表面，導致摩擦系數(shù)上升。

圖7 不同配方奶茶樣品的混合潤滑區(qū)K Fig.7 Mixing lubrication zone of milk tea samples of different formulations K

圖7b和表4是奶茶中不同加冰量在區(qū)域Ⅱ中的K值。由2.4 實驗結(jié)果可知，50.00 g 和200.00 g 加冰量的奶茶口感順滑評分較高，曲線特征為K2＞-0.23，vR2＜40.00 mm/s，與上述不同植脂末增添量的奶茶口感順滑的曲線特性一致。品評員對于5.00 g 加冰量的奶茶評分最低，表現(xiàn)為奶茶口感濃厚，口感順滑最差，該曲線其一明顯特征vR2＜40.00 mm/s，不符合上述不同植脂末增添量的奶茶口感順滑的曲線特征，且K2＞-0.05，是K2（50.00 g）的1/5 倍。此款奶茶在口腔運動過程中潤滑膜的形成受阻，摩擦系數(shù)在混合區(qū)內(nèi)始終較高數(shù)值上波動，感官表現(xiàn)為厚重粘滯的口感。厚重粘滯的口感是由于較高的溫度而導致乳化效果不佳，液體存在較大粒徑致使其摩擦系數(shù)增加，進而影響其順滑口感[26]。

因此，基于上述分析，構(gòu)建了基于口腔軟摩擦學的奶茶口感順滑度的評價標準，具體如下：以Stribeck曲線作為主要參考對象，優(yōu)先判斷擬合斜率K2 是否小于-0.05，即摩擦系數(shù)是否呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。若斜率K2≥-0.05，則表明潤滑膜的形成受阻，此款奶茶的感官表現(xiàn)為：口感厚重，順滑度差；當K2 滿足小于-0.05 條件時，同時滿足vR2≥40.00 mm/s，則說明奶茶樣品在口腔內(nèi)潤滑膜厚度增加過慢，而此款奶茶的感官表現(xiàn)為：口感近似于純水或茶水，順滑感差；當奶茶的Stribeck 曲線同時符合vR2＜40.00 mm/s 和K2≤-0.23 特征時，則表明其口感粗糙，有粘滯感，順滑度差；最后，只有當曲線同時滿足K2∈(-0.23,-0.05)和vR2＜40.00 mm/s 兩個條件時，證明摩擦系數(shù)與剪切速率呈良好的負相關(guān)趨勢，能夠穩(wěn)定形成良好的潤滑膜，奶茶呈現(xiàn)良好的口感順滑度，奶茶口感順滑度最佳。邏輯關(guān)系如圖8 所示。

圖8 邏輯關(guān)系圖Fig.8 Logical relationship diagram

圖9 驗證組感官評價得分Fig.9 Sensory evaluation score in the validation group

圖10 驗證組Stribeck 曲線Fig.10 Stribeck curve in the validation group

為進一步驗證已構(gòu)建的奶茶順滑口感評價模型，本研究制作了四種不同配方的奶茶樣品進行摩擦學行為分析和感官評價。其中植脂末添加量10.00 g、80.00 g和冰添加量25.00 g 奶茶感官評價得分不高，與其摩擦曲線的K2∈(-0.23,-0.05)和vR2＞40.00 mm/s 的曲線特征評價一致。而冰添加量150.00 g 奶茶同時滿足K2∈(-0.23,-0.05)和vR2＜40.00 mm/s，推測是理想的具有順滑口感的奶茶，與感官評價結(jié)果一致。按照圖8所示的邏輯關(guān)系，結(jié)合感官評價結(jié)果（表5）、K2（表6）和vR2（圖11）數(shù)據(jù)結(jié)果得到如圖12 的驗證結(jié)果。因此，該評價模型成立。

圖11 驗證組vR2值圖Fig.11 vR2 values for the validation group

圖12 驗證組驗證結(jié)果圖Fig.12 Validation results in the validation group

表5 驗證組奶茶口感順滑度得分Table 5 Milk tea smoothness score in the verification group

表6 驗證組K2 值Table 6 K2 value in the validation group

3 結(jié)論

本實驗系統(tǒng)研究了不同植脂末、冰塊以及糖漿添加量三因素影響下的奶茶的感官評價、粒徑分布、流變性和口腔軟摩擦學。糖漿添加量對奶茶粒徑分布和口腔軟摩擦幾乎沒有影響，但對其特有的奶茶風味感知有一定的協(xié)同作用。感官評價數(shù)據(jù)結(jié)果表明，植脂末和冰添加量對奶茶的口感順滑度影響最大，其中，植脂末添加量為30.00 g～50.00 g 奶茶的口感最佳，順滑度最好。實驗結(jié)果表明奶植脂末添加量與奶茶的粒徑呈負相關(guān)，與粘度呈正相關(guān)。當植脂末添加量為60.00 g 時，奶茶的平均粒徑為0.66 μm，G50 為4.93×10-3Pa·s。通過對樣品進行口腔軟摩擦學分析，建立了奶茶口感順滑度的預測模型和評判標準，即只有當口腔軟摩擦學曲線同時滿足K2∈(-0.23,-0.05)和vR2＜40.00 mm/s 時，奶茶表現(xiàn)出較好的順滑特性，否則奶茶口感淡薄或厚重，口感順滑度差。因此，該口腔軟摩擦模型能夠評價不同配方奶茶的順滑特性，這表明該技術(shù)在快速評價流體食品的口感順滑方面具有實際應用前景。

該評價標準仍具有一定局限性，為擴大應用范圍，需進一步擴大樣本量，優(yōu)化評價標準，建立更完善的評價模型，推廣應用于大多數(shù)飲料食品和半固態(tài)類，預測與潤滑性能相關(guān)的感官口感；同時為進一步研究奶茶口感順滑度的機制，并實踐于生產(chǎn)應用中，課題組將在未來再開展奶茶順滑劑的研究工作，為將來奶茶原料及相關(guān)食品添加劑開發(fā)奠定一定的基礎(chǔ)。