近日，江南大学机械工程学院俞经虎教授团队利用仿生咀嚼装置作为核心研究平台，在揭示口腔加工过程中的食品质构设计与感官感知机制方面取得重要进展，在Food Hydrocolloids上发表重要学术论文：Micro-phase separation and rheological behavior of whey protein isolate/gellan gum mixed gels。第一作者为学院博士研究生杨郁敏，通讯作者为俞经虎教授。
食品凝胶的质地特性是影响消费者接受度的关键因素，其感知机制涉及微观结构、力学行为与口腔加工过程的复杂耦合。然而，传统研究方法难以实现从微观结构到宏观感官的精准关联，制约了食品质地的理性设计。
针对上述挑战，该团队充分发挥机械学科优势，自主研发了六自由度仿生咀嚼装置，并创新性地将其与分阶导数流变模型相结合，系统揭示了WPI/LGG复合凝胶在微观结构、动态力学与感官质地之间的多尺度关联机制。在力学表征层面，引入分阶导数模型精准描述了凝胶的线性黏弹性响应，模型预测与实验数据高度吻合。在此基础上，利用仿生咀嚼装置模拟真实口腔加工过程，将咀嚼行为划分为六个关键力学阶段，建立了其与食团特性的定量关系。通过建立的感官评价回归模型，团队成功实现了质地属性的准确预测，为食品质地的定向设计提供了理论工具与数据支持。
该研究实现了从微观结构到口腔感知的全链条解析，为蛋白质-多糖复合凝胶的质构调控提供了新方法，对特殊膳食食品和老年营养食品的质地理性设计具有重要参考价值。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111280
图1. 仿生咀嚼装置的结构和口腔加工过程中凝胶块的力学特性
