大米食味品质是衡量大米优劣的重要指标。大米的成分组成、分子结构和煮制过程是影响其食味品质的关键因素,基于改善大米食味品质的研究也大多围绕这些因素开展。但大米成熟籽粒结构致密、坚硬难以剖析,其组分分布及结构依然不是很清晰,对大米食味影响的研究也仅限于相关性分析的结果。同时,大米煮制的研究大多是为电饭煲产品开发服务,其理论基础还十分薄弱。为此,本论文以粳米为研究对象,以力学、热力学特性作为大米食味品质的关联指标,深入研究大米煮制过程中食味影响的物质基础,通过对大米成熟籽粒不同层级结构的全面剖析和观察,研究各组分在大米籽粒中的实际存在状态和变化过程;通过建立大米煮制过程的实时监测方法,全面跟踪并分析大米在煮制过程中的水分迁移、物质渗漏及组分构象转变等规律,探明各因素对大米食味品质的影响机制。其主要研究内容如下:基于成熟大米籽粒硬度高、易碎等特征,通过固定液、包埋工艺的优化,改善其韧性、降低脆性,实现了完整成熟籽粒的半薄和超薄切片。在此基础上,采用体视显微镜的正相立体感,观察籽粒整体形态、透亮度及表面结构,冷冻淬断结合扫描电子显微镜(SEM)观察到籽粒内结构紧致且有细小间隙,由此建立了成熟大米籽粒不同层级结构的剖析方法。剖析结果表明,淀粉在籽粒不同部位的分布存在差异,蛋白质以球形分布于细胞壁和少量淀粉体的边缘。细胞壁具有自发荧光性,呈“蜂窝状”分布,为束状多层结构,紧密包裹着淀粉和蛋白质。利用主成分分析(PCA)、聚类分析及正交偏最小二乘分析(OPLSDA)等手段对大米煮制程序的差异性进行解析,得出煮制程序的前1400 s,尤其是0 s~700 s为不同煮制程序的特征差异段。建立宽范围、多阶段式大米煮制程序,并通过差示扫描量热仪(DSC)及动态流变仪对煮制过程中大米籽粒的热力学及力学特性进行监控。结果表明,在大米煮制过程中,米粒内淀粉的凝胶化呈现两段式吸热变化,第一阶段为近晶态至向列态转变,第二阶段为向列态向无序化转变。采用动态流变仪模拟不同煮制条件并监测模量变化,发现大米籽粒在受热过程中存在玻璃化转变及淀粉凝胶化两阶段相变,且各阶段相变程度与大米籽粒的升温速率及浸泡温度密切相关。分析大米煮制过程中的水分含量、水分分布及质子运动性等变化,发现水分在煮制前期以物理渗透为主,迁移较慢,大米籽粒内的细小缝隙及组分间的间隙是其迁移的主要通道。当温度升高至淀粉糊化温度,迁移速率增加,淀粉颗粒膨胀吸水,籽粒内因相变所形成的缝隙为水分的进一步渗入提供了路径。当在高温条件下保温时,水分在籽粒内与各组分相互作用增加,运动性降低,水分在籽粒内进一步均匀分布。煮制过程中的升温速率、浸泡温度均与水分的迁移速率及籽粒力学特性密切相关,从而呈现出不同的水分迁移通道及物质结构转变,进而最终影响米饭的黏弹性。将不同检测器与凝胶色谱相结合,分析大米煮制过程中大分子物质的相对分子质量及分子尺寸变化,探究大米煮制过程中物质渗漏及结构演变机制。研究发现:在30°C~60°C渗漏物中淀粉、蛋白质占较小的比例,主要为非淀粉、蛋白类小分子低聚物。而在较高的温度下(70°C~100°C),渗漏物中淀粉、蛋白质比例逐渐增加。淀粉主要以淀粉颗粒的形式渗漏,而直链淀粉并未优先渗漏出籽粒。在大米煮制过程中,渗漏固形物中大分子物质相对分子质量逐渐增加,而籽粒内大分子物质相对分子质量变化较小。煮制不同阶段,大分子物质的结构差异主要来源于淀粉分子尺寸、分子体积及形态的变化,决定了淀粉不同层级的转变,进而影响大米最终食味品质的形成。籽粒内大分子物质渗漏的转变温度在70°C,而淀粉长程结构在90°C左右转变较为明显,双螺旋结构的完全无序化出现在100°C保温后15 min。对不同煮制温度、时间下大米籽粒的不同层级结构进行剖析,发现大米籽粒内胚乳细胞壁韧性强,为大米籽粒的骨架结构,维系着大米的籽粒结构。在煮制过程中,因籽粒内淀粉的吸水、膨胀使得细胞壁易断裂,而表层细胞壁因致密且厚实,在煮制较高的温度下仍保持完整结构,从而限制了边缘胚乳细胞内淀粉的凝胶化进程。大米蛋白体的形态具有较高的热稳定性,其部分二级结构在煮制过程中有所转变。淀粉和胚乳细胞壁在煮制过程中具有较强的相互作用,且随着淀粉的凝胶化、细胞壁的破裂而相互缠结。细胞壁结构的破坏对大米籽粒煮制过程中的力学特性影响较大。然而,蛋白质与淀粉间的相互作用较弱,其主要通过空间位阻的方式影响大米籽粒煮制过程中的淀粉凝胶化,从而影响最终米饭的食味品质。综上所述,本研究通过大米不同层级的结构剖析和煮制过程的实时监测,研究了大米煮制过程中热力学特性和物质迁移与结构演变的动态变化,阐述了大米煮制过程食味品质的影响机制。