20190405 周五
水分在大米浸泡过程中迁移途径及结构作用的研究
Food Hydrocoll. (IF: 5.089，2区)
校审：李加齐
研究背景
大米通常的烹饪方法就是把米粒浸泡在水里后进行加热，直到其变软（煮熟的米饭，淀粉糊化），充足的水是确保淀粉完全糊化的必要前体。因此，大米中的水分分布和组合状态以及水分含量值得研究。然而许多研究都集中在描述大米在浸泡与煮熟或未煮熟之间的关系，而浸泡过程如何影响大米的质地和特性的机理尚不清楚。
大米颗粒中由不同层次的结构组成：淀粉颗粒与蛋白质体和其他储存在细胞壁中的微量成分一起聚集在淀粉体中。这种多层次的组织导致水分迁移通道复杂，水分活动的变化，水分在米粒内部空间结构中分布不均。然而，这些因素在以往的研究中很少被描述。本研究探讨了大米浸泡过程中水分的动力学和其在结构中的作用及大米颗粒内部结构的转变。比较和监测了大米在浸泡过程中水分含量和分布的变化。然后，结合不同的成像方法，对大米在浸泡过程中水的具体变化进行了深入而全面的阐述。最后，探讨了不同浸水大米样品的结构变化、相转变、流变性和质地之间的关系。
研究方法
大米浸泡条件：将大米样品在30、40、50、60和70℃的水浴中称重，并与1.5倍的蒸馏水混合，持续5、10、15、20、25和30分钟。然后将所有浸泡过的样品从多余的水中取出，准备进行进一步的实验；大米中水分含量被测定；大米颗粒中水分类型和分布由NMR测量；大米颗粒的微观结构由扫描电镜测量；大米颗粒的质构被测量；大米的流变性质被测量。
研究结果
在不同条件下浸泡大米，其水分含量随温度和浸泡时间的增加而增加。在30、40℃的温度下浸泡15-20分钟后，大米中的水分不再增加，而在50-70℃的温度下，大米中的水分持续增加到30分钟。氢质子类型的分布与其在不同坏境中的迁移和交换的综合效应有关，而含水量与分子迁移和聚合物与水的相互作用强度密切相关。低场核磁成像和扫描电镜结果表明，大米颗粒内部组织不均匀，淀粉体、蛋白质体和细胞壁之间的缝隙形成了渗透通道。
浸泡过程中预先存在的裂缝和后形成的裂缝组成了水流动的另一条主要途径。然而，由于水的不同影响，不同温度下通道的分布和形态存在显著差异。水首先穿过不均匀的细胞壁，然后沿着不同的通道进入大米颗粒的内部。质地和流变性能的结果表明，浸泡过程中大米的结构趋于疏松。大米的内部结构主要取决于不同浸泡条件下的玻璃化转变和水化作用。
研究结论
不同T2弛豫时间下的氢质子反映了分子迁移率和水、淀粉、蛋白质和非淀粉多糖的相互作用，这些物质受水含量和水合作用的影响。扫描电镜观察了米粒的细胞壁、裂纹之间的间隙，认为它们是水分主要的穿透通道。然而，这些通道的分布和形态在不同温度下表现出显著差异，导致了水分不同的渗透路径。随着时间和温度的升高，水分越来越多地穿过不均匀的细胞壁，然后沿着不同的通道进入米粒内部，使其中出现了显著的结构变化和相变。
原文链接
Research on migration path and structuring role of water in rice grain during soaking. by Ling Zhu, Lilin Cheng, Hui Zhang, Li Wang, Haifeng Qian, XiGuang Qi, Gangcheng Wu (2019).
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.01.051.
学者简介
张晖
张晖，女，中共党员，江南大学食品学院教授，博士生导师。江南大学食品学院谷物与淀粉工程研究中心负责人 。入选教育部新世纪优秀人才支撑计划和江苏省“333高层次人才培养工程”。曾获“无锡市科技创新十大女杰”和无锡市“三八”红旗手等荣誉称号。长期从事谷物健康食品、粮油中蛋白质、多糖和脂质等功能成分的研究与开发。
信息来源：http://foodsci.jiangnan.edu.cn/szdw/js/zh1.htm