製作完美的美乃滋
​目標 
一份好吃的漢堡或三明治裡面必不可少的靈魂之一就是美乃滋，美乃滋對黏度測量來說的麻煩之處是在於其剪切變稀特性和其具有的屈服應力(yield stress)，這使得其黏度測量在較高或較低的剪切速率中將不具有規律性，在這篇文章中，我們展示了如何使用m-VROC®（現在也有m-VROC II®）量化美乃滋的剪切和伸展黏度行為，相信這對於美乃滋製造商或是其他奶油醬製造業者來說是有幫助的，可以藉由測量黏度模擬產品的質地、穩定性和流變特性。

​背景介紹
美乃滋是一種水油乳化體(oil-in water)，通常是由油（大豆油或菜籽油）、水、蛋和風味添加成分（如鹽、糖或糖漿、香料）以及可食用酸（醋或檸檬汁）的混合物，在純素美乃滋中，蛋被非動物蛋白質乳化劑或增稠劑（如食用澱粉，如瓜爾膠或黃原膠）所取代，這些增稠劑在低脂美乃滋中取代了部分油脂，以維持在去除油脂的情況下的黏度，對這些在製備低脂或植物美乃滋的業者來說，其最大的挑戰在於重現正常美乃滋的質地、穩定性和流變特性，最難的點在於美乃滋是一種具有剪切變稀特性和屈服應力的半固體（Hellman's vs Heinz，2022），這增加了其黏度測量穩定性的難度。 在本篇文章中，我們展示了如何使用m-VROC II®來測量原始、低脂和植物美乃滋樣品的伸展和剪切黏度，旨在提供一種簡單表達美乃滋(或是其他油水乳化體)黏度的方法。

圖一、本次實驗使用之三種美乃滋廠牌及圖片(1. Best Foods Real Mayo 2. Hellmann's Light Mayo 3. Best Foods Vegan Dressing & Spread)

實驗 ​
本次實驗使用 m-VROC®進行剪切和伸展黏度的測量，三個測試美乃滋品牌分別是：Best Foods Real Mayonnaise、Hellmann's Light Mayonnaise 和 Best Foods Vegan Dressing & Spread（參見上圖一），請注意，Best Foods 和 Hellmann's 是相同美乃滋產品的品牌名稱，所有樣品均被倒裝到10ml的針筒中，在添加進活塞之前，將針筒會先進行拍打，使氣泡排除持，剪切速率掃描實驗使用B20晶片（深度=200µm和Pmax=42kPa）和E20晶片（深度=200µm和Pmax=1800kPa）進行，而伸展速率掃描使用伸展C20晶片（深度=200µm和Pmax=200kPa）進行，在進行測量之前，晶片使用一系列的水溶性液體洗滌劑（aquet liquid laboratory detergent）進行清潔，然後使用異丙醇（IPA）進行二次清潔，針筒也通過用1% aquet 溶液擦拭，然後用 IPA 溶液沖洗進行清潔。

數據解讀 ​
如同預料，美乃滋的屈服應力和剪切變稀特性在測量黏度時帶來了困難，下圖二顯示了在25°C下，使用B20晶片測量較低速率和使用E20晶片測量較高速率時，三種美乃滋產品的黏度隨剪切速率變化的情況，對於所有樣品，黏度在剪切速率上呈現出約兩個數量級的下降，涵蓋了高達五個數量級的範圍，這種行為和過往的文獻中的結果一致（Hellman's vs Heinz，2022；Maruyama等，2007；Patil＆Benjakul，2019），而在較低的剪切速率（<10s-1）下，黏度測量的誤差將更大，猜測可能是由於美乃滋在VROC晶片通道壁上存在滑移（Ma＆Barbosa-Cánovas，1995），這說明了在最低剪切速率的黏度行為可能無法反映樣品的真實黏度。

圖二、三種美乃滋樣品在25°C下的剪切黏度與剪切速率的關係，虛線是對不同數據點的擬合線(fitting curve)

在伸展速率大於100s-1時，黏度隨著伸展速率下降，而對於伸展速率小於10s-1，盡管輕質美乃滋和純素醬料樣品的伸展黏度似乎達到了一個平臺，但它們的數據誤差條要大得多(再現性不佳)，如同剪切黏度測量一樣，VROC芯片通道的壁上可能存在影響伸展測量的滑移。
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​圖三、三種美乃滋樣品在25°C下的拉伸黏度與伸展速率的關係

另一方面，美乃滋中的油滴大小和油滴大小分佈會影響乳化體穩定性、流變性質和外觀，下表一顯示了市售全脂美乃滋、輕質美乃滋和純素美乃滋（或醬料）報告的油滴直徑，對於全脂品種，油滴大小範圍為5.3到13.3µm，而對於輕質品種，範圍為5.9到29.5µm，而對於純素品種，範圍為10到49.7µm，根據表格，為了在我們的200µm深度VROC通道中獲得更可靠的結果，油滴直徑應小於20µm，或小於深度的10%，所以基於表格的數據，全脂美乃滋的油滴直徑在20µm的限制範圍內，而輕質美乃滋和純素醬料的油滴直徑則大於20µm，對於業者來說，理論上可以透過修改其油滴粒徑來模擬其口感近似於全脂美乃滋。

​​表一、市售全脂美乃滋、輕質美乃滋和純素美乃滋的油滴直徑整理表格

結論 ​
美乃滋是一種全球廣泛使用的油水型乳化體，由於它表現出剪切變稀特性和屈服應力行為，因此對黏度測量構成了挑戰，使用m-VROC®對三個商業美乃滋樣品進行的剪切和伸展黏度速率掃描實驗結果發現，這些樣品在剪切速率和伸展速率分別大於10和大於100s-1時呈現下降行為，而在較低的剪切速率則不存在此行為，這可能是由於在VROC通道的壁上發生了滑移，m-VROC®（現在是m-VROC II®）允許對美乃滋的剪切和伸展行為進行表徵，這將有助於進行低脂和植物美乃滋的品質控管，使其模擬普通美乃滋的質地、穩定性和流變性。

參考資料
1. Hellman's vs Heinz: Mayonnaise fat reduction rheology. Rheology Lab. (2022, April 11). Retrieved March 16, 2023, https://www.rheologylab.com/articles/food/fatreplacement/#:~:text=Hellman's%20low%20fat%20mayo%20is,to%20have%20less%20structural%20definition.
2. Maruyama, K., Sakashita, T., Hagura, Y., & Suzuki, K. (2007). Relationship between rheology, particle size and texture of mayonnaise. Food Science and Technology Research, 13(1), 1-6.
3. Patil, U., & Benjakul, S. (2019). Physical and textural properties of mayonnaise prepared using virgin coconut oil/fish oil blend. Food Biophysics, 14, 260-268.
4. Ma, L., & Barbosa-Cánovas, G. V. (1995). Rheological characterization of mayonnaise. part II: Flow and viscoelastic properties at different oil and xanthan gum concentrations. Journal of Food Engineering, 25(3), 409–425.
5.Dinic, J., Jimenez, L. N., & Sharma, V. (2017). Pinch-off dynamics and dripping-onto-substrate (DoS) rheometry of complex fluids. Lab on a Chip, 17(3), 460-473.
6. Droplet size analysis of mayonnaise - entegris. (n.d.). Retrieved March 16, 2023, https://www.entegris.com/content/dam/productassets/accusizerspossystems/appnote-droplet-size-analysis-of-mayonnaise-10547.pdf.
7. Laca, A., Sáenz, M. C., Paredes, B., & Díaz, M. (2010). Rheological properties, stability and sensory evaluation of low-cholesterol mayonnaises prepared using egg yolk granules as emulsifying agent. Journal of Food Engineering, 97(2), 243–252.
8. Application note - nexus-analytics.com.my. (n.d.). Retrieved March 16, 2023, https://www.nexusanalytics.com.my/wpcontent/uploads/2020/11/AN214_Particle_Analysis_of_Mayonnaise.pdfRukke, E., & Schüller, R. B. (2019). Rheological properties of different types of mayonnaise. Annual Transaction of the Nordic Rheology Society, 27, 165-171.
 
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