不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米品质的影响

韦 智，潘婷婷，李佳钰，赵进龙，翟爱华,2,

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆 163319）

水稻是世界上重要的粮食作物之一，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较高，这会导致大米发霉变质，降低品质[2]。因此，水稻采收后需要进行干燥处理，降低水分，以便于储藏与后续加工。浸泡是大米烹饪过程中最关键的步骤，经过浸泡的大米充分吸水，使其在蒸煮过程中更容易烹饪并充分糊化，从而提升米饭的食味品质[3]。因此，探究不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米品质的影响为米饭的加工提供指导。

目前，稻米的干燥方式主要分为自然干燥和机械干燥[4-5]。Donlao 等[1]研究发现，与自然干燥相比，热风干燥改变了大米的糊化特性，降低了米饭的硬度，且随着干燥温度的升高稻米的整精米含量显著下降。袁攀强等[2]研究了三种干燥方式对稻米品质的影响，结果发现，机械干燥处理后的稻米加工品质和食味品质最好。也有研究发现，热风干燥使得淀粉的起始糊化温度和峰值黏度升高，回生值和相对结晶度显著降低[6-8]。与未浸泡的大米相比，浸泡后大米中心区域的淀粉颗粒糊化程度更高，煮出米饭的品质更好，因此，适当浸泡有助于提升米饭的食味品质[9]。唐伟强等[10]研究发现，当大米吸水不充分时，外部先糊化的淀粉阻塞了毛细管部分，使得大米内部淀粉在蒸煮过程中吸水困难，导致米饭夹生。目前研究的干燥方式对稻米品质的影响主要针对不同干燥方式对稻米加工品质和淀粉特性的研究，而针对不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米品质影响的研究鲜有报道。

因此，本研究选用经过自然干燥和热风干燥处理的同一品种粳米为主要原料，通过食味值、质构特性、糊化特性等指标，分析不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米食味品质的变影响，以期为米制品的合理加工及应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

绥粳18 号粳米 2021 年收获于黑龙江齐齐哈尔市泰来农场；盐酸、碘、碘化钾等 均为分析纯，天津市天力化学试剂有限公司。

5HTL-10.0R 型循环谷物干燥机 浙江如雷实业有限公司；FC2K 型砻谷机 日本大竹有限公司；VP32 型碾米机 日本Yamamoto 有限公司；Infratec 1241 Grain Analyzer 近红外谷物分析仪 丹麦福斯有限公司；101-1A 鼓风干燥箱 常州诺基仪器公司；NMI20-Analysis 低场核磁共振分析仪 苏州纽迈电子科技有限公司；LGJ-10C 冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂有限公司；SU8020 冷场发射电镜 日本日立有限公司；TGL-16M 离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；HH-2 恒温水浴锅 常州亿通分析仪器制造有限公司；THZ-82A 水浴恒温振荡器常州澳华仪器有限公司；STA1A 米饭食味计 日本佐竹有限公司；TMS-pro 质构仪 美国FTC 有限公司；RVA4500 型快速黏度分析仪 瑞典波通仪器有限公司；BRUCKER D8 ADVANCE X 射线粉末衍射仪 德国BRUKER 有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的制备 将同一批次收获的湿稻米分为两份（初始水分为18.7%），一份平铺于水泥地面进行自然干燥（环境温度为25～28 ℃、厚度为0.05 m），每隔3 h 翻动一次，样品最终含水量为14.2%；另一份样品置于循环谷物干燥机中在40 ℃的条件下干燥，样品最终含水量为14.1%[2-3]。将干燥后的稻米用砻谷机和碾米机制得精米，于4 ℃冰箱密封储存。

1.2.2 大米浸泡及水分含量测定 取两种大米样品10.0 g，用流动自来水淘洗30 s 后沥干多余水分，加入20 ℃、1.5 倍质量的蒸馏水分别浸泡10、20、30、40、50、60 min 后取出，用滤纸吸干表面多余水分。浸泡大米水分含量参考GB 5009.3-2016[11]直接干燥法测定。称量吸水过后大米的重量为m2（精确至0.001 g），然后105 ℃鼓风干燥箱中干燥8 h 称量此时大米的重量为m1，浸泡大米水分含量为：

1.2.3 大米浸出固形物含量测定 参考Li 等[12]的方法测定浸泡大米浸出固形物含量，并进行了一些修改。按1.2.2 的方法浸泡大米样品，浸泡完毕后将浸泡液转移至50 mL 离心管中，在4000 r/min 下离心10 min，去除上清液，将沉淀在105 ℃下烘干至恒重，结果以每100 g 大米溶出的固形物质量（g）表示。

1.2.4 浸泡大米水分分布测定 浸泡大米水分分布参考Horigane 等[13]的方法测定。称取2.0 g 浸泡后的大米样品放入送样瓶中，随后置于15 mm 核磁共振测定管中；仪器用标准油样校准后，队列名称选择Q-CPMG，参数设定为：TW=3000 ms，RFD=0.1 ms，NECH=5000，NS=16 ms。

1.2.5 大米微观结构测定 选取浸泡30 min 后的大米样品吸干表面水分后，置于培养皿中，迅速转移至-80 ℃冰箱中预冻12 h，然后在-50 ℃、0.08 MPa 下真空冷冻干燥12 h，未浸泡样品直接测定。挑选颗粒完整的籽粒进行淬断和喷金处理，测试电压为5 kV，测试电流为10 mA，放大倍数为40×，对样品表面和截面的微观结构进行观察[14]。

1.2.6 大米XRD 晶型结构测定 将浸泡30 min 后的大米样品，用真空冷冻干燥机冻干，并用粉碎机粉碎后过180 目筛，未浸泡样品直接粉碎过筛。电压40 kV，电流40 mA，扫面角度2θ范围在样品在5°～40°，步长0.02°，扫描速率为3.5°/min。每个样品测量3 次。采用MDI-Jade 6.0 软件曲线图法计算XRD谱的相对结晶度。

1.2.7 大米糊化特性测定 将浸泡30 min 后的大米样品吸干表面水分后粉碎过80 目筛，未浸泡样品直接粉碎过筛。参考GB/T 24852-2010[15]的方法测定糊化特性。

1.2.8 米饭碘蓝值测定 准确称取两种大米样品30.0 g，用流动自来水淘洗30 s 后沥干多余水分，加入20 ℃、1.5 倍质量的蒸馏水分别浸泡0、30 min后，蒸煮30 min，焖饭10 min。米饭碘蓝值参考周小理等[16]的方法测定。

1.2.9 米饭食味值测定 称取米饭样品（8.0±0.1）g，置于米饭测定环中，用样品压饭器压饭10 s。食味计预热30 min 后，用黑白标准板进行校准，再将压好的测定环放入测定槽内送入，主机样品口中，进行测定，通过米饭食味计程序得出光泽（10 分）、口感（10 分）、香气（10 分）、味道（10 分）、完整性（10 分）、综合食味值（100 分）。

1.2.10 米饭质构特性的测定 米饭质构特性参考邓灵珠[17]的方法。取3 粒冷却至室温的米饭，将其呈“川”字型放置于质构仪平台。参数设定：选用P/36 型圆柱探头、测前速度60 mm/min、测试速度60 mm/min、测后速度60 mm/min、压缩比为70%、触发力为0.05 N。测定样品的硬度、黏度、内聚性、弹性和胶黏性，每个样品重复测定6 次。

1.3 数据处理

除质构特性重复测定6 次，其余每个试验重复测定3 次，试验数据以平均数±标准差的形式呈现，Excel、SPSS25.0 整理分析数据，显著性分析方法为Duncan 多重检验，P＜0.05 表示差异显著，Origin21.0绘图。

2 结果与分析

2.1 不同稻谷干燥方式对浸泡后大米水分含量及固形物浸出的影响

不同稻谷干燥方式对浸泡后大米水分含量的影响如图1A 所示，两组大米在浸泡的前30 min 水分含量均显著增加（P＜0.05），30 min 后含水量略有增加但不显著，说明此时大米的水分含量基本达到饱和，含水量分别为29.18%（自然干燥）和29.50%（热风干燥），这与Hu 等[3]的研究结果较为一致。从图1A 可以看出，浸泡10 min 时热风干燥组含水率（25.01%）显著（P＜0.05）高于自然干燥组（24.03%），随着浸泡时间的延长，热风干燥组大米含水率均高于自然干燥组但未达到显著水平。这可能是因为热风干燥加速了水稻的干燥，使得大米表面的裂纹增加，因此在浸泡过程中水分更易进入所致，随着浸泡时间的增加，两组大米水分逐渐进入并趋于饱和，使得含水量差异不显著[18]。在浸泡的过程中可能存在一些固体的浸出，因此对浸泡过程中溶出的固形物含量进行测定，结果如图1B 所示，可以看出两种干燥方式大米溶出固形物含量随浸泡时间的延长略有增加，并且热风干燥组浸泡后溶出固形物含量高于自然干燥组但未达到显著水平，进一步说明了裂纹程度较大可能会使得大米在浸泡的过程中吸水能力较强，且溶出的物质更多，这可能会对米饭的食味产生一定的影响。

2.2 不同稻谷干燥方式对浸泡后大米水分分布的影响

利用LF-NMR 技术分析了不同稻谷干燥方式对浸泡后大米水分分布的影响。横向弛豫时间T2反映样品中水分的自由度及流动性[19]。如图2 所示，主要有3 个峰分别为，T21弛豫时间在0.01～1 ms强结合水，是与蛋白质等大分子紧密结合的水，流动性较差，T22弛豫时间在1～10 ms 是滞留于高度组织结构中的弱结合水，T23弛豫时间10～100 ms 为构造水，P21、P22和P23分别表示水分所占的比值[20]。由表1 可知，随着浸泡时间的增加，两组大米弱结合水占比显著下降（P＜0.05），强结合水显著上升（P＜0.05），构造水分含量呈先降低后增加趋势，表明浸泡增加了两组大米水分的流动性，当浸泡30 min 时强结合水占比趋于平缓，表明此时大米内部水分基本饱和，这是因为随浸泡时间的增加水分逐渐进入大米内部，填充了大米内部淀粉与蛋白的间隙，使其处于相对稳定的状态，这与Li 等[21]研究发现当黑豆种子浸泡一定时间后强结合水的弛豫信号不显著变化的结果一致。浸泡10 min 时，热风干燥组大米P21（15.92%）显著低于（P＜0.05）自然干燥组P21（28.07%），而热风干燥组P22（70.26%）占比显著高于（P＜0.05）自然干燥组P22（54.98%），说明此时热风干燥组大米内部弱结合水分含量显著高于（P＜0.05）自然干燥组，随着浸泡时间的进一步延长两组大米的弱结合水占比下降至0%，热风干燥组大米T22占比显著高于（P＜0.05）自然干燥组，说明热风干燥组大米水分含量较高，且在浸泡前期吸水速率快，这一结果与水分含量测得的结果一致。

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

图2 不同稻谷干燥方式对浸泡后大米横向弛豫时间反演图的影响Fig.2 Effects of different rice drying methods on the inversion map of transverse relaxation time of soaked rice

2.3 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米微观结构的影响

不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米微观结构的影响如图3 所示。未浸泡的两组大米表面较光滑、致密，但存在细小的裂纹，热风干燥组（b1）表面裂纹明显多于自然干燥组（a1），且裂纹更宽，这可能会使得热风干燥组大米在烹饪过程中水分的进入和物质的溶出更多，浸泡后的两组大米（c1、d1）表面变得粗糙多孔且裂纹的宽度显著增大，其中热风干燥组浸泡后出现了额外的裂纹，这可能是由于未浸泡时热风干燥组裂纹较多，在浸泡的过程中吸水能力较强，使得内部淀粉膨胀程度更大所致[22]。（a2、b2）为浸泡前后不同干燥方式大米截面微观形貌图，可以看出未浸泡时两组大米，截面无显著差异，内部的单个淀粉颗粒、淀粉体和蛋白质结合紧密[23]。浸泡后，两组大米中心均出现较宽的裂纹，这是由于水分的进入所致，其中自然干燥组裂纹呈“1”字型（c2），热风干燥组裂纹呈“十”字型（d2）。浸泡不仅使得大米内部的单个淀粉颗粒和淀粉体发生膨胀，而且还使得淀粉颗粒在淀粉体中的排列松散，导致淀粉颗粒从淀粉体中解体，这是因为浸泡后淀粉吸水膨胀，使得淀粉颗粒从淀粉体脱落[20]。因此，适当浸泡大米（30 min），有助于水分的浸入，从而增加米饭的食味。

2.4 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米XRD 的影响

不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米XRD 图谱的影响如图4 所示，两组大米浸泡前后均在2θ为15.2°、17.0°、18.1°和23°出现较强的特征衍射峰，均属于典型的A 型淀粉，说明干燥方式和浸泡处理未使大米的结晶类型发生改变。但未浸泡的两组大米相对结晶度存在显著差异（P＜0.05）（表2），自然干燥组相对结晶度为35.23%，热风干燥组为27.01%，这与Donlao 等[1]研究发现通过阳光干燥组大米样品比热风干燥组大米样品相对结晶度更高的结果一致，这可能是因为自然干燥温度较低，淀粉酶活性较强，在淀粉酶的作用下降低了支链淀粉的分子量，从而加速了大米淀粉的结晶。浸泡后的两组大米结晶度均显著降低（P＜0.05），分别降低了1.03%和1.98%，这可能是因为大米浸泡后水分的进入，破坏了淀粉结晶区域的双螺旋结构，使得淀粉颗粒变得松散所致[24]。此外，浸泡后大米相对结晶度的降低也可能与溶出固形物有关，其中包括淀粉、脂类和蛋白质等物质[12]。

表2 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米相对结晶度的影响Table 2 Effects of different drying methods on relative crystallinity of rice before and after soaking

图4 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米XRD 图谱的影响Fig.4 Effects of different drying methods on XRD patterns of rice before and after soaking

2.5 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米糊化特性的影响

研究表明，峰值黏度与淀粉颗粒的吸水能力有关，崩解值与淀粉颗粒的破裂程度相关，通常崩解值越大米饭越软[25]。不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米糊化特性的影响如表3 所示，未浸泡时热风干燥组大米崩解值和最终黏度显著高于自然干燥组（P＜0.05），糊化温度和回生值显著低于（P＜0.05）自然干燥组，说明热风干燥组大米蒸煮过程中易糊化，米饭硬度小，黏度大。浸泡后两组大米的糊化温度显著降低（P＜0.05），其他糊化值均显著升高（P＜0.05），这与李棒棒等[26]发现大米经过浸泡后其峰值黏度显著升高的结果一致。这可能是因为浸泡后大米内部淀粉吸水膨胀，同时伴有一定的直链淀粉溶出，直链淀粉含量越低淀粉越容易吸水膨胀，这使得淀粉在加热过程中氢键容易断裂，从而使得大米黏度更高且更容易糊化。根据表3 可以看出，浸泡后热风干燥组大米的峰值黏度、崩解值和最终黏度显著高于（P＜0.05）自然干燥组，回生值显著低于（P＜0.05）自然干燥组，糊化温度低于自然干燥组但未达到显著水平，这可能是因为热风干燥组大米裂纹较多，在浸泡和加热过程中水分容易进入，使得淀粉的吸水能力变强，同时在加热过程中淀粉更易破裂所致。

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

2.6 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米碘蓝值的影响

不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米碘蓝值的影响如表4 所示，可以看出浸泡前后，热风干燥组大米碘蓝值均显著高于自然干燥组（P＜0.05）。碘蓝值通常表示米饭直链淀粉溶出量，该结果说明，裂纹更多的热风干燥组大米在蒸煮过程中直链淀粉更易溶出，在加热的过程中氢键更易断裂同时直链淀粉进一步溶出，这一结果与糊化特性一致。浸泡后的两组大米，碘蓝值分别增加了15.60%（热风）和21.26%（自然），这是因为浸泡后两组大米裂纹增加为直链淀粉在蒸煮过程中溶出提供了路径，使得碘蓝值升高，因此适当的浸泡可以降低米饭的硬度，增加米饭的黏性，提高米饭的蒸煮品质[27]。

表4 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米碘蓝值的影响Table 4 Effects of different drying methods on iodine blue value of rice before and after soaking

2.7 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米食味值的影响

食味计主要通过特定波长的近红外光产生的吸光度差来分析米饭相关组分的含量，与米饭的光泽和食味值相关性较高[28]。通过光泽、口感、完整性、味道、香气和综合食味值六个方面评价米饭的食味值，结果如图5 所示，未浸泡时，热风干燥组大米综合食味值85.1 显著高于自然干燥组83.79（P＜0.05），光泽度、味道和口感高于自然干燥组但未达到显著水平，米饭的完整性低于自然干燥组，这可能是因为崩解值较大在烹饪过程中更容易破裂所致。浸泡后自然干燥组大米综合食味值显著增加（P＜0.05），热风干燥组大米略有增加，同时米饭的光泽度、口感完整性、味道均有增加，而香气值两组米饭浸泡前后变化不大，说明热风干燥组大米食味值优于自然干燥组，并且自然干燥组浸泡后食味值提升相对较大。

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

2.8 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米质构特性的影响

质构仪通过模拟人体口腔牙齿咀嚼食物，对试样进行连续压缩测定，主要测定样品的硬度、黏度、弹性、内聚性、胶黏性等参数[29]。不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米质构特性的影响如表5 所示，浸泡前后热风干燥组大米黏度（-0.83 N）和弹性（0.84 mm）显著高于自然干燥组（P＜0.05），而其他指标无显著性差异，这可能是因为热风干燥组大米峰值黏度和崩解值较高，使得米饭相对较软，黏度更大。浸泡后两组大米的黏度和弹性显著增加（P＜0.05），硬度显著下降（P＜0.05）。研究表明米饭的质地与直链淀粉和低分子量支链淀粉有关，而未浸泡的热风干燥组大米和浸泡后的两组大米裂纹较多，这促进了内部直链淀粉和低分子量支链淀粉的浸出，进而使得米饭的硬度降低黏度增加[30]。

表5 不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米质构特性的影响Table 5 Effects of different drying methods on texture characteristics of rice before and after soaking

3 结论

通过比较分析不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米微观结构、糊化特性、晶型结构和米饭蒸煮品质的影响。结果发现，与自然干燥相比热风干燥温度较高，降低了淀粉酶的活性，增加了大米表面的裂纹，为大米在浸泡及蒸煮的过程中水分的进入和淀粉等物质的溶出提供了路径，加快了大米浸泡时的吸水速率，降低了淀粉的相对结晶度和糊化温度，增加了米饭的碘蓝值、黏度和食味值；当浸泡30 min 后，大米内部淀粉充分吸水发生膨胀，表面裂纹进一步增大，直链淀粉溶出，使得大米在加热过程中氢键更易断裂，降低了米饭的硬度及糊化温度，增加了米饭的黏度；此外，浸泡后破坏了淀粉结晶区域的双螺旋结构，淀粉颗粒变得松散，降低了相对结晶度，米饭的适口性和食味值得到了提升。后续试验还需进一步探究不同稻谷干燥方式对浸泡前后大米消化特性的变化，以期更加全面地探究不同干燥方式对米饭品质的影响。