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稻米作为我国的主粮之一,陈化是储藏中最常见的问题,往往导致品质劣变。然而,大米陈化机制十分复杂,目前还没有相关陈化机制的统一认识。稻米的陈化涉及理化、感官、蒸煮和消化性的变化,常因食用品质劣变引起粮食损失,阐明陈化机理是延缓陈化劣变的重要途径。大米由多种层次的实体组成,胚乳细胞内含多个淀粉复粒,淀粉复粒中又含多个淀粉单粒,实体层次多样。目前对大米不同粒径级份的米粉在陈化中的糊化特性变化研究表明,在糊化过程中淀粉颗粒的解聚集变化对揭示陈化机制可能具有重要意义。但目前对陈米糊化特性的研究多是通过加入还原剂、酶制剂以及通过微波或超声等处理来改善陈化,但是有水参与的化学处理过程本身可能会改变大米的组织结构层次,使得处理剂的作用不明确。因此,本文通过改变米粉粒径研究大米中不同粒径层次的淀粉实体、静态加热温度和动态糊化历程对陈米中淀粉颗粒解聚集的影响,考察陈化后淀粉颗粒间解离对糊化行为的影响。(1)不同粒径米粉粒子(淀粉聚集体)的制备及淀粉颗粒尺度下糊化行为的变化。在65℃、75℃、85℃和95℃四个温度下加热5 min,对于淀粉单粒聚集体(S3),新米和陈米在四个温度下的解离程度是75℃相比65℃降低,85℃相比75℃升高,95℃相比85℃降低,65℃下最易发生解聚,95℃下最难。对于陈米S3,95℃下峰位粒径比其他温度下明显更大,达到240 μm,显示出高温下淀粉颗粒间难以解聚。对于淀粉单粒(S4),新米在95℃下的峰位粒径明显比其他温度下更大,达到631μm,这是淀粉颗粒糊化后黏聚的结果;陈米95℃下峰位粒径为240 μm,显示出陈米淀粉单粒黏聚程度比新米低,可能是糊化程度较低所致。通过S3和S4的显微形态可知,在95℃下无论新米还是陈米都会发生黏聚,陈米黏聚程度更低。S4本身是淀粉单粒,S3由于没有淀粉单粒与淀粉复粒之间的分峰,故二者均不适合于研究淀粉颗粒间的解离。后续将研究胚乳细胞聚集体(S1)和淀粉复粒聚集体(S2)中淀粉颗粒的解聚情况。(2)以20~40 μm的米粉粒子(淀粉复粒聚集体,S2)为试材,研究了新米和陈米的S2在65℃、75℃、85℃和95℃四个温度下的粒度分布、显微形态、水合性质及米胶质构。结果表明,随着加热温度的升高,新米和陈米中的淀粉颗粒均变得难以解离分散,且陈米比新米解离更难。光镜形态观察可知,无论是新米还是陈米,均随温度的升高解离减少:当加热温度为95℃时,新米中也剩余较多的大粒子,尽管也分散出许多小颗粒,而陈米中大部分是50μm左右的大粒子,很少见小颗粒。扫描电镜表明,新米内部的淀粉颗粒也发生解离,而陈米只有米粉粒子表面上的淀粉颗粒发生解离;但随着加热温度的升高,新米中淀粉颗粒的解离分散也变得困难,由低温下米粉粒子内部大多数淀粉颗粒发生解离变成高温下只有米粉粒子表面上的淀粉颗粒能够发生解离。水结合能力和溶胀能力随着加热温度的升高而增大,65℃和75℃加热时陈米的水结合能力与新米无显著差异,而85℃和95℃时陈米的水结合能力却显著低于新米,说明陈化使得水结合能力降低,可能是高温下陈米中淀粉颗粒更难解聚的结果。随着温度的升高,新米的直链淀粉溶出率明显升高,而陈米的直链淀粉溶出率明显降低;在65℃和75℃时,陈米的直链淀粉溶出率高于新米,而85℃和95℃时则低于新米,可能是加热温度升高陈米淀粉颗粒的解离分散程度快速降低所致。陈米随温度的升高直链淀粉溶出率降低,可能是因为陈化导致了淀粉颗粒间难于解离分散而缺乏释放通道,或溶出的固形物主要是支链淀粉。新米和陈米的S2米胶硬度和黏聚性均随加热温度升高而显著增大,但陈米米胶的硬度更高而黏聚性更低,说明陈化后淀粉颗粒间难以解聚提高了米胶硬度但所剩大颗粒对外力的抵抗能力降低。由米胶的扫描电镜可知,当温度升高到85℃时,新米米胶的孔径变大,而陈米米胶的结构越来越致密,65℃最松散95℃最致密。因此,陈化使得淀粉复粒间变得难于解离分散,可能是陈米米胶质构变化的内在原因。(3)以120~150 μm的米粉粒子(胚乳细胞聚集体,S1)为试材,研究四个温度下新米和陈米的S1在粒度分布、显微形态、水合性质及米胶质构上的差异。粒度分析表明,新米在65℃到95℃范围内随加热温度的升高,淀粉颗粒解聚程度先升高后降低,在75℃时新米中的淀粉颗粒最容易解离;陈米随温度升高淀粉颗粒解聚程度明显降低,在65℃下解离程度最大,但仍低于新米。光学显微结果表明,陈米加热后仍有很多大颗粒保留,解聚程度比新米明显降低,65~75℃时陈米糊化均匀,85~95℃糊化不均匀,新米刚好相反。陈米在四个温度下的水结合能力始终低于新米,水合性质较好地支持了新米和陈米的解离变化。扫描电镜表明,新米在四个温度下的解离程度明显高于陈米,在75℃下新米中的淀粉复粒也能解离。X-射线衍射表明,新米和陈米随温度的升高在23°附近的半高宽逐渐增大,说明加热温度升高使结晶性降低;而且陈米的半高宽始终比新米高,说明在四个加热温度下陈米的结晶性总比新米低,体现出陈化使淀粉颗粒结构容易破裂。这些结果表明,陈化导致淀粉颗粒结构变得更致密但是容易破裂,是糊化中淀粉颗粒间难以解聚的原因。(4)以120~150 μm的米粉粒子(胚乳细胞聚集体,S1)为试材,比较新米和陈米的S1在糊化曲线起峰、峰值、谷值和终值四个黏度节点处的粒度分布、显微形态、结晶结构及米胶质构的差异。粒度分布表明,随着加热的进行,新米S1在起峰处的淀粉颗粒已经发生完全解离(小于26 μm的小粒径峰体积分数达100%),随后峰值黏度时颗粒间因糊化而开始黏聚,小粒径峰体积分数降低到61.72%,谷值时继续降低至42.66%,终值时因温度降低而略有升高至52.31%;而陈米S1的小粒径峰体积分数从起峰处的83.88%降低到峰值处的41.42%,再降低到谷值处的35.01%,直至终值处降低至18.71%,光学显微形态支持粒度分析的结果。扫描电镜表明,新米在起峰处组织结构疏松,而陈米的组织结构保持紧凑仅有少量的孔洞。X-射线衍射和红外光谱表明,在糊化曲线的四个黏度节点处,新米在起峰处的相对结晶度(2.50%)和短程有序化程度最低,而陈米则在终值处最低(3.66%),这表明陈米中的淀粉微晶束结构得到加强,需要较长时间的加热才能破坏。米胶质构分析表明,新米和陈米在黏度曲线峰值处的米胶硬度比起峰处明显增大,而终值处比谷值处硬度降低;但陈米米胶在四个节点处的硬度和粘性均始终高于新米米胶,这可能是因为陈米中淀粉颗粒解聚不完全,大粒子较多,粒子的比表面积较小。综上所述,通过表征静态糊化和动态糊化中淀粉颗粒的解聚集变化,表明了大米陈化可显著降低淀粉颗粒间的解聚程度,进而影响了米胶质构,在糊化中淀粉颗粒间难于解聚集是大米陈化后品质劣变的重要原因。本文通过物理的方式对淀粉实体进行分离,避免了因可溶性组分的流失而对糊化产生的影响,以不同粒径的米粉粒子、多层次的淀粉实体为研究对象,采用粒度分布、形态表征、水合性质、质构、结晶分析等手段,研究了陈化对大米加热中淀粉颗粒间解聚集和及其对米胶质构的影响,为大米陈化对淀粉糊化行为的影响及其相关机制提供了新的理论和实验支持,为阐明稻米陈化机理、延缓陈化劣变速度、减少因陈化劣变而造成的粮食损失提供依据。