《JOURNAL OF TEXTURE STUDIES》：Linking Structural and Mechanical Properties to Multimodal Sensory Perception of Fibrousness in Plant-Based Meat Analogs
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纹理，尤其是纤维态结构（fibrousness），是消费者接受植物基整切肉制品模拟物（PBMA）的关键驱动因素，因其支撑了与肉类相关的特征性咬合与撕裂行为。尽管在制备和仪器表征PBMA纤维结构方面取得进展，但宏观结构纤维组织与力学各向异性如何在进食过程中转化为
纹理，尤其是纤维态结构（fibrousness），是消费者接受植物基整切肉制品模拟物（PBMA）的关键驱动因素，因其支撑了与肉类相关的特征性咬合与撕裂行为。尽管在制备和仪器表征PBMA纤维结构方面取得进展，但宏观结构纤维组织与力学各向异性如何在进食过程中转化为人类纤维态感知，以及视觉线索如何影响该感知仍不清楚。为解决此问题，研究人员采用结构、力学与感官相结合的方法评估了五份具有系统性差异纤维结构的PBMA样品。宏观结构纤维态通过基于图像的Fiberlyzer方法定量，方向性压缩测试表征力学各向异性与流体释放行为。训练有素的感觉评价小组（n=8）在视觉与蒙眼条件下评估可见与口腔纤维态及关联纹理属性，以确定视觉外观对纹理感知的影响。结果显示图像衍生纤维结构与感知纤维态高度对应：Fiberlyzer纤维评分（Fiber Score）解释了可见纤维态84%的方差及咀嚼中口腔纤维态逾85%的方差（p<0.05）。多变量分析进一步表明感官纤维态与宏观纤维排列及断裂相关力学属性聚簇，而多汁性（juiciness）与压缩诱导流体释放差异相关。移除视觉线索增加了响应变异性，但未显著改变多数样品的纤维态感知，表明口腔纤维态感知主要由物理结构而非视觉外观驱动。综上，从图像定量的宏观纤维组织可提供感知纤维态的可靠预测因子，且结合图像结构分析、方向力学测试与感官评价为解释PBMA纤维纹理提供了稳健框架。
研究背景与立项依据：植物基肉制品模拟物（PBMA）因可持续性与伦理考量快速发展，但消费者接受度受限于纹理，尤其缺乏动物肌肉特有的各向异性、分层纤维结构所带来的咬合与撕裂感。现有文献多聚焦工艺成型与仪器表征（如高湿挤出、剪切池技术），感官层面虽偶用描述分析评纤维态，但鲜见将宏观图像结构、方向性力学各向异性与训练小组口腔感知定量联动的研究；同时视觉是否调制纤维态判断尚无定论。为此，研究人员设计五份经Couette剪切池工艺系统调控纤维表观的PBMA，整合图像定量、方向压缩与描述感官分析，回答结构—力学—感知三者映射关系及视觉跨模态作用。
主要技术方法概览（不超250字）：样品源自Plant Meat Makers B.V.五组工艺变异大豆-小麦蛋白立方块，60℃水浴熟化统一处理。宏观结构采用Fiberlyzer对弯折曝光图像做阈值分割计Fiber Score；力学采用质地分析仪对平行/垂直纤维轴圆柱样以2 mm/s压缩至50%应变，提取峰值应力、变形能、表观杨氏模量及滤纸法血清释放（serum release），算各向异性指数（AIx）；感官由8人受训小组在视觉/蒙眼两条件、按咀嚼阶段（1、2、5、10嚼）以15 cm线标评硬、弹、密、黏聚、纤维态、多汁、耐嚼，线性混合模型与PLSR（偏最小二乘回归）、VIP（变量投影重要性）做结构—感官建模。
研究结果
3.1 宏观尺度Fiber Score：Fiberlyzer分析显示五样品评分由Sample 1（4.09±0.68）递增至Sample 5（5.97±1.34），证实样品集涵盖宽幅宏观纤维对齐梯度，且Sample 3具双层（厚板状+细密束状）异质组织。
3.2 压缩力学与血清释放：平行向呈应变硬化、垂直向应变软化；峰值应力、变形能、模量自Sample 1至5下降，平行值高于垂直值，AIx>1；Sample 3平行向血清释放最高，平行压缩释液始终大于垂直。
3.3 描述分析：所有属性在样品间显著分化（p<0.001）。可见纤维态由0.9（S1）升至14.6（S5）；口腔纤维态（5嚼、10嚼）同步上升；硬、弹、密随纤维度增而降，黏聚、多汁、耐嚼、纤维态升；S1–S2在低纤维端不显著分离，S4–S5在高纤维端显著。
3.4 视觉vs蒙眼条件：仅最纤维样Sample 5在硬、弹、密、黏聚、纤维态（5/10嚼）上两条件评分差显著；蒙眼下高分端标度压缩、评审者SD增大，说明视觉主要校正高强度标度锚定而非决定是否感知纤维。
3.5 感官—仪器整合：Spearman显示Fiber Score与感官纤维态强正相关；简单线性回归Fiber Score预测可见纤维态R2=0.84、5嚼R2=0.87、10嚼R2=0.86（p<0.05），分条件仍稳定。PLSR前两成分占X方差72.6%+27.4%、Y方差91.6%+4.1%；载荷图见纤维态、黏聚、耐嚼、硬、多汁沿PLS1正向，与峰值应力（垂直）、变形能（双向）、模量（垂直）、AIx变形能同向；血清释放反向。VIP>1者含Fiber Score、血清释放（垂直）、模量（垂直）、变形能（双向）、峰值应力（双向）。
讨论浓缩：宏观纤维对齐是口腔纤维态首要决定因子，Fiberlyzer评分预测力优于单一块体力学参数；大变形断裂指标（峰值应力、变形能）比小应变模量更贴感知，因咀嚼属裂纹沿界面扩展事件；Sample 3双层结构致变异增大，Sample 5高纤维评分伴低变形能暗示弱纤维连接；血清释放与多汁感仅弱相关，属独立润滑域；视觉删减不灭纤维觉知但扰高强标度一致性。作者指明局限为单循环压缩未覆盖拉伸/剪切/周期嚼变，未来需多轴动态口腔仿真。
结论译文：本研究通过融合基于图像的Fiber Score分析、方向性压缩测试与训练描述感官评价，厘清PBMA中宏观纤维结构、仪器力学行为与感官感知的关联。首要结论为受控纤维结构变异引致感知纹理系统差异，较高图像Fiber Score持续对应咀嚼中较高感官纤维态，证实宏观图像定量纤维对齐贴近感知纤维纹理。其次，剔除视觉线索表明纤维态可仅凭口腔加工可靠感知；但最纤维样品在视/蒙条件下的差异显示高对齐时视觉结构线索可调制感知强度，而非替代结构驱动的口腔感知。第三，仪器指标解释力不一：图像Fiber Score与感官纤维态关系最强，方向压缩补充断裂抗力与硬、耐嚼、黏聚相关结构完整性信息，而压缩血清释放与感官属性关联较弱，表明仪器释液不能充分解释本组样品感知多汁性。该研究基于训练描述分析首次定量示证图像宏观描述子可高度预测感官纤维态，并为纤维PBMA提供结构—力学—感知框架。
（载于《JOURNAL OF TEXTURE STUDIES》）
