不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米品質的影響

韋 智，潘婷婷，李佳鈺，趙進龍，翟愛華,2,

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319；2.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶 163319）

水稻是世界上重要的糧食作物之一，也是世界上一半以上人口的主食[1]。稻米采收后的水分含量通常較高，這會導致大米發(fā)霉變質，降低品質[2]。因此，水稻采收后需要進行干燥處理，降低水分，以便于儲藏與后續(xù)加工。浸泡是大米烹飪過程中最關鍵的步驟，經過浸泡的大米充分吸水，使其在蒸煮過程中更容易烹飪并充分糊化，從而提升米飯的食味品質[3]。因此，探究不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米品質的影響為米飯的加工提供指導。

目前，稻米的干燥方式主要分為自然干燥和機械干燥[4-5]。Donlao 等[1]研究發(fā)現，與自然干燥相比，熱風干燥改變了大米的糊化特性，降低了米飯的硬度，且隨著干燥溫度的升高稻米的整精米含量顯著下降。袁攀強等[2]研究了三種干燥方式對稻米品質的影響，結果發(fā)現，機械干燥處理后的稻米加工品質和食味品質最好。也有研究發(fā)現，熱風干燥使得淀粉的起始糊化溫度和峰值黏度升高，回生值和相對結晶度顯著降低[6-8]。與未浸泡的大米相比，浸泡后大米中心區(qū)域的淀粉顆粒糊化程度更高，煮出米飯的品質更好，因此，適當浸泡有助于提升米飯的食味品質[9]。唐偉強等[10]研究發(fā)現，當大米吸水不充分時，外部先糊化的淀粉阻塞了毛細管部分，使得大米內部淀粉在蒸煮過程中吸水困難，導致米飯夾生。目前研究的干燥方式對稻米品質的影響主要針對不同干燥方式對稻米加工品質和淀粉特性的研究，而針對不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米品質影響的研究鮮有報道。

因此，本研究選用經過自然干燥和熱風干燥處理的同一品種粳米為主要原料，通過食味值、質構特性、糊化特性等指標，分析不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米食味品質的變影響，以期為米制品的合理加工及應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綏粳18 號粳米 2021 年收獲于黑龍江齊齊哈爾市泰來農場；鹽酸、碘、碘化鉀等 均為分析純，天津市天力化學試劑有限公司。

5HTL-10.0R 型循環(huán)谷物干燥機 浙江如雷實業(yè)有限公司；FC2K 型礱谷機 日本大竹有限公司；VP32 型碾米機 日本Yamamoto 有限公司；Infratec 1241 Grain Analyzer 近紅外谷物分析儀 丹麥福斯有限公司；101-1A 鼓風干燥箱 常州諾基儀器公司；NMI20-Analysis 低場核磁共振分析儀 蘇州紐邁電子科技有限公司；LGJ-10C 冷凍干燥機 北京四環(huán)科學儀器廠有限公司；SU8020 冷場發(fā)射電鏡 日本日立有限公司；TGL-16M 離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；HH-2 恒溫水浴鍋 常州億通分析儀器制造有限公司；THZ-82A 水浴恒溫振蕩器常州澳華儀器有限公司；STA1A 米飯食味計 日本佐竹有限公司；TMS-pro 質構儀 美國FTC 有限公司；RVA4500 型快速黏度分析儀 瑞典波通儀器有限公司；BRUCKER D8 ADVANCE X 射線粉末衍射儀 德國BRUKER 有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的制備 將同一批次收獲的濕稻米分為兩份（初始水分為18.7%），一份平鋪于水泥地面進行自然干燥（環(huán)境溫度為25～28 ℃、厚度為0.05 m），每隔3 h 翻動一次，樣品最終含水量為14.2%；另一份樣品置于循環(huán)谷物干燥機中在40 ℃的條件下干燥，樣品最終含水量為14.1%[2-3]。將干燥后的稻米用礱谷機和碾米機制得精米，于4 ℃冰箱密封儲存。

1.2.2 大米浸泡及水分含量測定 取兩種大米樣品10.0 g，用流動自來水淘洗30 s 后瀝干多余水分，加入20 ℃、1.5 倍質量的蒸餾水分別浸泡10、20、30、40、50、60 min 后取出，用濾紙吸干表面多余水分。浸泡大米水分含量參考GB 5009.3-2016[11]直接干燥法測定。稱量吸水過后大米的重量為m2（精確至0.001 g），然后105 ℃鼓風干燥箱中干燥8 h 稱量此時大米的重量為m1，浸泡大米水分含量為：

1.2.3 大米浸出固形物含量測定 參考Li 等[12]的方法測定浸泡大米浸出固形物含量，并進行了一些修改。按1.2.2 的方法浸泡大米樣品，浸泡完畢后將浸泡液轉移至50 mL 離心管中，在4000 r/min 下離心10 min，去除上清液，將沉淀在105 ℃下烘干至恒重，結果以每100 g 大米溶出的固形物質量（g）表示。

1.2.4 浸泡大米水分分布測定 浸泡大米水分分布參考Horigane 等[13]的方法測定。稱取2.0 g 浸泡后的大米樣品放入送樣瓶中，隨后置于15 mm 核磁共振測定管中；儀器用標準油樣校準后，隊列名稱選擇Q-CPMG，參數設定為：TW=3000 ms，RFD=0.1 ms，NECH=5000，NS=16 ms。

1.2.5 大米微觀結構測定 選取浸泡30 min 后的大米樣品吸干表面水分后，置于培養(yǎng)皿中，迅速轉移至-80 ℃冰箱中預凍12 h，然后在-50 ℃、0.08 MPa 下真空冷凍干燥12 h，未浸泡樣品直接測定。挑選顆粒完整的籽粒進行淬斷和噴金處理，測試電壓為5 kV，測試電流為10 mA，放大倍數為40×，對樣品表面和截面的微觀結構進行觀察[14]。

1.2.6 大米XRD 晶型結構測定 將浸泡30 min 后的大米樣品，用真空冷凍干燥機凍干，并用粉碎機粉碎后過180 目篩，未浸泡樣品直接粉碎過篩。電壓40 kV，電流40 mA，掃面角度2θ范圍在樣品在5°～40°，步長0.02°，掃描速率為3.5°/min。每個樣品測量3 次。采用MDI-Jade 6.0 軟件曲線圖法計算XRD譜的相對結晶度。

1.2.7 大米糊化特性測定 將浸泡30 min 后的大米樣品吸干表面水分后粉碎過80 目篩，未浸泡樣品直接粉碎過篩。參考GB/T 24852-2010[15]的方法測定糊化特性。

1.2.8 米飯碘藍值測定 準確稱取兩種大米樣品30.0 g，用流動自來水淘洗30 s 后瀝干多余水分，加入20 ℃、1.5 倍質量的蒸餾水分別浸泡0、30 min后，蒸煮30 min，燜飯10 min。米飯碘藍值參考周小理等[16]的方法測定。

1.2.9 米飯食味值測定 稱取米飯樣品（8.0±0.1）g，置于米飯測定環(huán)中，用樣品壓飯器壓飯10 s。食味計預熱30 min 后，用黑白標準板進行校準，再將壓好的測定環(huán)放入測定槽內送入，主機樣品口中，進行測定，通過米飯食味計程序得出光澤（10 分）、口感（10 分）、香氣（10 分）、味道（10 分）、完整性（10 分）、綜合食味值（100 分）。

1.2.10 米飯質構特性的測定 米飯質構特性參考鄧靈珠[17]的方法。取3 粒冷卻至室溫的米飯，將其呈“川”字型放置于質構儀平臺。參數設定：選用P/36 型圓柱探頭、測前速度60 mm/min、測試速度60 mm/min、測后速度60 mm/min、壓縮比為70%、觸發(fā)力為0.05 N。測定樣品的硬度、黏度、內聚性、彈性和膠黏性，每個樣品重復測定6 次。

1.3 數據處理

除質構特性重復測定6 次，其余每個試驗重復測定3 次，試驗數據以平均數±標準差的形式呈現，Excel、SPSS25.0 整理分析數據，顯著性分析方法為Duncan 多重檢驗，P＜0.05 表示差異顯著，Origin21.0繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同稻谷干燥方式對浸泡后大米水分含量及固形物浸出的影響

不同稻谷干燥方式對浸泡后大米水分含量的影響如圖1A 所示，兩組大米在浸泡的前30 min 水分含量均顯著增加（P＜0.05），30 min 后含水量略有增加但不顯著，說明此時大米的水分含量基本達到飽和，含水量分別為29.18%（自然干燥）和29.50%（熱風干燥），這與Hu 等[3]的研究結果較為一致。從圖1A 可以看出，浸泡10 min 時熱風干燥組含水率（25.01%）顯著（P＜0.05）高于自然干燥組（24.03%），隨著浸泡時間的延長，熱風干燥組大米含水率均高于自然干燥組但未達到顯著水平。這可能是因為熱風干燥加速了水稻的干燥，使得大米表面的裂紋增加，因此在浸泡過程中水分更易進入所致，隨著浸泡時間的增加，兩組大米水分逐漸進入并趨于飽和，使得含水量差異不顯著[18]。在浸泡的過程中可能存在一些固體的浸出，因此對浸泡過程中溶出的固形物含量進行測定，結果如圖1B 所示，可以看出兩種干燥方式大米溶出固形物含量隨浸泡時間的延長略有增加，并且熱風干燥組浸泡后溶出固形物含量高于自然干燥組但未達到顯著水平，進一步說明了裂紋程度較大可能會使得大米在浸泡的過程中吸水能力較強，且溶出的物質更多，這可能會對米飯的食味產生一定的影響。

2.2 不同稻谷干燥方式對浸泡后大米水分分布的影響

利用LF-NMR 技術分析了不同稻谷干燥方式對浸泡后大米水分分布的影響。橫向弛豫時間T2反映樣品中水分的自由度及流動性[19]。如圖2 所示，主要有3 個峰分別為，T21弛豫時間在0.01～1 ms強結合水，是與蛋白質等大分子緊密結合的水，流動性較差，T22弛豫時間在1～10 ms 是滯留于高度組織結構中的弱結合水，T23弛豫時間10～100 ms 為構造水，P21、P22和P23分別表示水分所占的比值[20]。由表1 可知，隨著浸泡時間的增加，兩組大米弱結合水占比顯著下降（P＜0.05），強結合水顯著上升（P＜0.05），構造水分含量呈先降低后增加趨勢，表明浸泡增加了兩組大米水分的流動性，當浸泡30 min 時強結合水占比趨于平緩，表明此時大米內部水分基本飽和，這是因為隨浸泡時間的增加水分逐漸進入大米內部，填充了大米內部淀粉與蛋白的間隙，使其處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這與Li 等[21]研究發(fā)現當黑豆種子浸泡一定時間后強結合水的弛豫信號不顯著變化的結果一致。浸泡10 min 時，熱風干燥組大米P21（15.92%）顯著低于（P＜0.05）自然干燥組P21（28.07%），而熱風干燥組P22（70.26%）占比顯著高于（P＜0.05）自然干燥組P22（54.98%），說明此時熱風干燥組大米內部弱結合水分含量顯著高于（P＜0.05）自然干燥組，隨著浸泡時間的進一步延長兩組大米的弱結合水占比下降至0%，熱風干燥組大米T22占比顯著高于（P＜0.05）自然干燥組，說明熱風干燥組大米水分含量較高，且在浸泡前期吸水速率快，這一結果與水分含量測得的結果一致。

表1 不同稻谷干燥方式對浸泡后大米水分分布的影響Table 1 Effects of different drying methods on water distribution of rice after soaking

圖2 不同稻谷干燥方式對浸泡后大米橫向弛豫時間反演圖的影響Fig.2 Effects of different rice drying methods on the inversion map of transverse relaxation time of soaked rice

2.3 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米微觀結構的影響

不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米微觀結構的影響如圖3 所示。未浸泡的兩組大米表面較光滑、致密，但存在細小的裂紋，熱風干燥組（b1）表面裂紋明顯多于自然干燥組（a1），且裂紋更寬，這可能會使得熱風干燥組大米在烹飪過程中水分的進入和物質的溶出更多，浸泡后的兩組大米（c1、d1）表面變得粗糙多孔且裂紋的寬度顯著增大，其中熱風干燥組浸泡后出現了額外的裂紋，這可能是由于未浸泡時熱風干燥組裂紋較多，在浸泡的過程中吸水能力較強，使得內部淀粉膨脹程度更大所致[22]。（a2、b2）為浸泡前后不同干燥方式大米截面微觀形貌圖，可以看出未浸泡時兩組大米，截面無顯著差異，內部的單個淀粉顆粒、淀粉體和蛋白質結合緊密[23]。浸泡后，兩組大米中心均出現較寬的裂紋，這是由于水分的進入所致，其中自然干燥組裂紋呈“1”字型（c2），熱風干燥組裂紋呈“十”字型（d2）。浸泡不僅使得大米內部的單個淀粉顆粒和淀粉體發(fā)生膨脹，而且還使得淀粉顆粒在淀粉體中的排列松散，導致淀粉顆粒從淀粉體中解體，這是因為浸泡后淀粉吸水膨脹，使得淀粉顆粒從淀粉體脫落[20]。因此，適當浸泡大米（30 min），有助于水分的浸入，從而增加米飯的食味。

2.4 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米XRD 的影響

不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米XRD 圖譜的影響如圖4 所示，兩組大米浸泡前后均在2θ為15.2°、17.0°、18.1°和23°出現較強的特征衍射峰，均屬于典型的A 型淀粉，說明干燥方式和浸泡處理未使大米的結晶類型發(fā)生改變。但未浸泡的兩組大米相對結晶度存在顯著差異（P＜0.05）（表2），自然干燥組相對結晶度為35.23%，熱風干燥組為27.01%，這與Donlao 等[1]研究發(fā)現通過陽光干燥組大米樣品比熱風干燥組大米樣品相對結晶度更高的結果一致，這可能是因為自然干燥溫度較低，淀粉酶活性較強，在淀粉酶的作用下降低了支鏈淀粉的分子量，從而加速了大米淀粉的結晶。浸泡后的兩組大米結晶度均顯著降低（P＜0.05），分別降低了1.03%和1.98%，這可能是因為大米浸泡后水分的進入，破壞了淀粉結晶區(qū)域的雙螺旋結構，使得淀粉顆粒變得松散所致[24]。此外，浸泡后大米相對結晶度的降低也可能與溶出固形物有關，其中包括淀粉、脂類和蛋白質等物質[12]。

表2 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米相對結晶度的影響Table 2 Effects of different drying methods on relative crystallinity of rice before and after soaking

圖4 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米XRD 圖譜的影響Fig.4 Effects of different drying methods on XRD patterns of rice before and after soaking

2.5 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米糊化特性的影響

研究表明，峰值黏度與淀粉顆粒的吸水能力有關，崩解值與淀粉顆粒的破裂程度相關，通常崩解值越大米飯越軟[25]。不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米糊化特性的影響如表3 所示，未浸泡時熱風干燥組大米崩解值和最終黏度顯著高于自然干燥組（P＜0.05），糊化溫度和回生值顯著低于（P＜0.05）自然干燥組，說明熱風干燥組大米蒸煮過程中易糊化，米飯硬度小，黏度大。浸泡后兩組大米的糊化溫度顯著降低（P＜0.05），其他糊化值均顯著升高（P＜0.05），這與李棒棒等[26]發(fā)現大米經過浸泡后其峰值黏度顯著升高的結果一致。這可能是因為浸泡后大米內部淀粉吸水膨脹，同時伴有一定的直鏈淀粉溶出，直鏈淀粉含量越低淀粉越容易吸水膨脹，這使得淀粉在加熱過程中氫鍵容易斷裂，從而使得大米黏度更高且更容易糊化。根據表3 可以看出，浸泡后熱風干燥組大米的峰值黏度、崩解值和最終黏度顯著高于（P＜0.05）自然干燥組，回生值顯著低于（P＜0.05）自然干燥組，糊化溫度低于自然干燥組但未達到顯著水平，這可能是因為熱風干燥組大米裂紋較多，在浸泡和加熱過程中水分容易進入，使得淀粉的吸水能力變強，同時在加熱過程中淀粉更易破裂所致。

表3 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米糊化特性的影響Table 3 Effects of different drying methods on gelatinization characteristics of rice before and after soaking

2.6 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米碘藍值的影響

不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米碘藍值的影響如表4 所示，可以看出浸泡前后，熱風干燥組大米碘藍值均顯著高于自然干燥組（P＜0.05）。碘藍值通常表示米飯直鏈淀粉溶出量，該結果說明，裂紋更多的熱風干燥組大米在蒸煮過程中直鏈淀粉更易溶出，在加熱的過程中氫鍵更易斷裂同時直鏈淀粉進一步溶出，這一結果與糊化特性一致。浸泡后的兩組大米，碘藍值分別增加了15.60%（熱風）和21.26%（自然），這是因為浸泡后兩組大米裂紋增加為直鏈淀粉在蒸煮過程中溶出提供了路徑，使得碘藍值升高，因此適當的浸泡可以降低米飯的硬度，增加米飯的黏性，提高米飯的蒸煮品質[27]。

表4 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米碘藍值的影響Table 4 Effects of different drying methods on iodine blue value of rice before and after soaking

2.7 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米食味值的影響

食味計主要通過特定波長的近紅外光產生的吸光度差來分析米飯相關組分的含量，與米飯的光澤和食味值相關性較高[28]。通過光澤、口感、完整性、味道、香氣和綜合食味值六個方面評價米飯的食味值，結果如圖5 所示，未浸泡時，熱風干燥組大米綜合食味值85.1 顯著高于自然干燥組83.79（P＜0.05），光澤度、味道和口感高于自然干燥組但未達到顯著水平，米飯的完整性低于自然干燥組，這可能是因為崩解值較大在烹飪過程中更容易破裂所致。浸泡后自然干燥組大米綜合食味值顯著增加（P＜0.05），熱風干燥組大米略有增加，同時米飯的光澤度、口感完整性、味道均有增加，而香氣值兩組米飯浸泡前后變化不大，說明熱風干燥組大米食味值優(yōu)于自然干燥組，并且自然干燥組浸泡后食味值提升相對較大。

圖5 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米食味值的影響Fig.5 Effects of different rice drying methods on rice taste value before and after soaking

2.8 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米質構特性的影響

質構儀通過模擬人體口腔牙齒咀嚼食物，對試樣進行連續(xù)壓縮測定，主要測定樣品的硬度、黏度、彈性、內聚性、膠黏性等參數[29]。不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米質構特性的影響如表5 所示，浸泡前后熱風干燥組大米黏度（-0.83 N）和彈性（0.84 mm）顯著高于自然干燥組（P＜0.05），而其他指標無顯著性差異，這可能是因為熱風干燥組大米峰值黏度和崩解值較高，使得米飯相對較軟，黏度更大。浸泡后兩組大米的黏度和彈性顯著增加（P＜0.05），硬度顯著下降（P＜0.05）。研究表明米飯的質地與直鏈淀粉和低分子量支鏈淀粉有關，而未浸泡的熱風干燥組大米和浸泡后的兩組大米裂紋較多，這促進了內部直鏈淀粉和低分子量支鏈淀粉的浸出，進而使得米飯的硬度降低黏度增加[30]。

表5 不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米質構特性的影響Table 5 Effects of different drying methods on texture characteristics of rice before and after soaking

3 結論

通過比較分析不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米微觀結構、糊化特性、晶型結構和米飯蒸煮品質的影響。結果發(fā)現，與自然干燥相比熱風干燥溫度較高，降低了淀粉酶的活性，增加了大米表面的裂紋，為大米在浸泡及蒸煮的過程中水分的進入和淀粉等物質的溶出提供了路徑，加快了大米浸泡時的吸水速率，降低了淀粉的相對結晶度和糊化溫度，增加了米飯的碘藍值、黏度和食味值；當浸泡30 min 后，大米內部淀粉充分吸水發(fā)生膨脹，表面裂紋進一步增大，直鏈淀粉溶出，使得大米在加熱過程中氫鍵更易斷裂，降低了米飯的硬度及糊化溫度，增加了米飯的黏度；此外，浸泡后破壞了淀粉結晶區(qū)域的雙螺旋結構，淀粉顆粒變得松散，降低了相對結晶度，米飯的適口性和食味值得到了提升。后續(xù)試驗還需進一步探究不同稻谷干燥方式對浸泡前后大米消化特性的變化，以期更加全面地探究不同干燥方式對米飯品質的影響。