鸡肉是全球消费最广泛的禽肉，由于其营养价值、低成本以及不受宗教限制，是加工肉制品的理想原料（Pakaweerachat & Chysirichote, 2024; Siddiqui et al., 2024）。鸡肉凝胶制品是加工肉制品行业中的重要产品形式（Chen et al., 2025; Mussa et al., 2025）。目前的研究主要集中在使用外源添加剂（如多酚、多糖和蛋白质）和先进的物理加工方法（如超声波、高压和微波）来改善肉冻的质地、结构和其他性能（Xu & Xu, 2021）。其中，纳米纤维素作为一种具有优异机械强度、高热稳定性和生物降解性的食品增强材料，引起了广泛的研究兴趣（Ma et al., 2022）。微纤化纤维素（MFC）和纤维素纳米纤维（CNF）是高长径比的纳米材料，具有强烈的物理缠结能力和丰富的表面官能团，这些特性使它们能够通过与蛋白质基质的相互作用来增强凝胶网络，从而提高硬度和持水能力（Marchetti & Andrés, 2021）。
肉蛋白凝胶的质地特性与其多尺度结构密切相关，其中由多孔网络引起的粘弹性行为对产品的质地稳定性起着关键作用。尽管传统的质地分析（TPA）和动态流变测试（SAOS）可以捕捉到部分宏观力学响应，但它们无法深入分析孔隙结构（如流体迁移和孔隙压力）在时间依赖的力学性能（如蠕变和应力松弛）中的主导作用。其根本机制在于多孔网络内的固液耦合效应。具体来说，在外力作用下，凝胶框架的变形会改变孔隙结构并产生局部压力梯度，从而驱动内部流体的重新分布或迁移。这种流体迁移是一个受孔隙结构和渗透性调节的耗散过程。更快的流体迁移会导致应力松弛加速，影响产品质地。相反，均匀且密集的孔隙结构有助于保持水分并保持网络完整性，减少储存过程中的汁液流失和质地退化。因此，宏观力学松弛本质上源于蛋白质网络的粘弹性松弛与孔隙流体的扩散迁移之间的耦合。正是由于这种固液耦合的孔隙粘弹性，肉冻表现出超出经典均匀粘弹性模型的复杂响应（He & Hu, 2021）。孔隙粘弹性（PVE）理论和模型在材料科学和生物医学领域得到了广泛应用，为阐明这种行为提供了坚实的物理机制框架（Caccavo & Lamberti, 2017）。例如，Hu等人（2017）对热诱导的乳清蛋白水凝胶进行了压痕松弛测试，并基于PVE理论获得了具有物理意义的参数（如达西扩散系数和渗透性），从而验证了PVE理论在理解凝胶材料方面的适用性。我们之前的工作也利用PVE理论研究了球形纤维素填料（RCM、SNC）对肉冻力学性能的影响。研究结果证实，压痕过程中的松弛行为归因于孔隙弹性（PE）和粘弹性（VE）的双重机制，从而支持了肉冻作为孔隙粘弹性材料的性质（Zuo et al., 2025）。然而，球形颗粒的随机取向给完全阐明纤维素-蛋白质相互作用的结构-功能关系带来了挑战。相比之下，MFC和CNF的纤维形态允许更有序的排列，这可能更有效地调节网络孔隙结构。值得注意的是，MFC和CNF之间的尺度差异是决定其物理化学性质和与生物大分子相互作用模式的关键因素。
因此，构建合适的本构模型对于系统和定量揭示材料内部的粘弹性机制以及预测其时间依赖行为至关重要。目前，已经开发了一系列粘弹性模型来将材料的宏观力学行为描述为弹性和粘性响应的线性叠加（Wang, Wang et al., 2024）。在这些模型中，使用理想的弹簧元件来模拟材料的弹性响应，而符合牛顿粘性原理的粘性-容器元件用于模拟粘性响应。通过将不同数量的弹簧和粘性-容器元件以串联和并联配置连接，衍生出不同的粘弹性本构模型（Alotta et al., 2017）。最常用的模型是Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型（Greco & Marano, 2015）。尽管这些模型为理解粘弹性材料提供了基本的理论框架，但它们未能充分表征孔隙网络结构和相关的流体动力学。因此，通常通过串联或并联集成额外的弹簧和粘性-容器元件来构建更复杂的模型，以有效表征复杂材料。
为了解决这些挑战，本研究采用酸水解结合机械研磨的方法制备了MFC和CNF。这些材料被用作对比不同尺度的模型，以阐明纤维填料的共同增强机制，从而为开发通用力学模型奠定基础。随后，基于肉冻的孔隙粘弹性特性，开发了三种本构模型——Zener模型、DM模型和GM模型。通过系统评估这些模型在模型匹配度、数学建模简单性和可视化效果方面的表现，本研究旨在确定一个在预测准确性和实验简单性之间达到最佳平衡的模型。这些发现有望克服传统方法在评估基于凝胶的食品的质地特性方面的局限性，为基于凝胶的食品的时间依赖力学行为提供高效可靠的预测工具，从而为预测和精确调控其质地特性建立坚实的理论基础和方法框架。
