淀粉糊化程度对米浆理化特性及风味品质的调控机制研究

《LWT》：Physicochemical, rheological, and volatile properties of rice paste: Effect of the degree of starch gelatinization

本研究针对非发酵型米酸奶生产中的关键中间体——米浆(RP)，系统探究了预糊化(PG)时间对其理化特性、流变学性质及挥发性风味成分的影响。通过调控100°C下0-7分钟的PG时间，发现4分钟PG处理可最优平衡米浆的结构完整性(相对结晶度降至5.28%)、流变稳定性(流动指数n≈0.5)和风味品质(降低青草醛类，提升果香)，为植物基乳制品开发提供理论依据。

　　

在追求健康饮食的当下，植物基酸奶因其低过敏性和丰富营养受到越来越多消费者的青睐。其中，以大米为原料的非发酵型米酸奶，凭借其天然的米香和柔和口感，在亚洲市场尤其具有发展潜力。然而，这类产品在实际生产中常常面临稳定性差的难题，比如容易分层、保质期短、质地不均匀等，严重影响产品质量和消费者体验。这些问题的核心，很大程度上与制作过程中大米淀粉的糊化行为密切相关。淀粉糊化是米酸奶加工的关键步骤，其程度直接影响最终产品的质地、稳定性和风味。但目前，针对非发酵米酸奶关键中间体——米浆的糊化过程及其对产品品质的系统研究仍较为缺乏。为了攻克这些技术瓶颈，并为开发高品质的米基酸奶产品提供精确的工艺指导，来自武汉轻工大学食品科学与工程学院的研究团队开展了一项深入研究，相关成果发表在食品科学领域知名期刊《LWT》上。

研究人员采用了多种先进的食品物性分析技术来系统评估预糊化处理的效果。他们以南京46号大米为原料，经过清洗、浸泡后，在100°C条件下进行0至7分钟不同时长的预糊化处理，随后立即进行高剪切均质制备成米浆。研究团队通过色差计评估米浆的色泽变化，采用差示扫描量热法(DSC)分析淀粉的热力学特性，利用快速粘度分析仪(RVA)测定米浆的糊化特性。流变学分析则包括稳态剪切测试和动态振荡测试，以揭示米浆的粘弹性和流动行为。此外，他们还运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)来探究淀粉的短程有序结构和结晶结构的变化，通过扫描电子显微镜(SEM)观察米浆凝胶网络的微观结构，并结合电子鼻和气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)两种技术全面解析其挥发性风味物质的演变规律。

研究结果揭示了预糊化时间对米浆各项性质的显著影响。在颜色方面，随着预糊化时间的延长，米浆的亮度(L*值)和白度(WI)显著下降，这主要归因于美拉德反应和焦糖化作用产生的褐色物质。热特性分析显示，预糊化处理使淀粉的糊化起始温度(T_o)、峰值温度(T_p)和终结温度(T_c)升高，而糊化焓(ΔH)则从8.31 J/g急剧降至0.11 J/g，表明淀粉的结晶结构在热处理过程中被破坏。RVA分析表明，预糊化降低了米浆的峰值粘度、崩解值和回生值，说明其抑制了淀粉颗粒的膨胀和短期回生，提升了糊体的热稳定性。

流变学性质的结果尤为关键。动态流变测试表明，经过预糊化处理的米浆其储能模量(G’)均大于损耗模量(G”)，表现为典型的弹性凝胶特性。稳态流变数据通过幂律模型拟合良好，其中4分钟预糊化处理的米浆其流动指数(n)约为0.5， consistency index (K) 值达到12.06 Pa·sⁿ，表明此时米浆具有最优的假塑性流体性质和体系稳定性。超过4分钟后，过度的糊化反而导致网络结构破坏，流变行为变得复杂且难以用简单模型描述。

结构表征结果与流变学发现相互印证。FTIR光谱中1047/1022 cm^-1的峰强比(R_1047/1022)随预糊化时间延长而降低，表明淀粉的短程有序结构减少。XRD图谱显示，未处理的米浆呈现典型的A型结晶图谱，其特征衍射峰随着预糊化进行而减弱甚至消失，相对结晶度从23.74%大幅下降至5.28%，证实了结晶区域的熔解。SEM显微图像清晰地展示了米浆微观结构的演变过程：从初始的完整淀粉颗粒，到形成均匀致密的多孔凝胶网络（尤其在4分钟时孔隙最小且分布最均一），最终在过长热处理下网络坍塌。图像分析显示，4分钟预糊化样品的孔隙率最低(16.77%)，平均孔径最小(0.36 μm)，这与其最高的凝胶强度相对应。

在风味分析方面，电子鼻和GC-IMS的结果一致表明，预糊化处理显著改变了米浆的挥发性成分。特别是经过4分钟处理后，具有青草气味的醛类物质（如己醛）含量减少，而呈现果香、甜香和柑橘香味的物质（如2-己酮、柠檬烯等）含量增加，使得整体风味得到改善，更易于被消费者接受。

综上所述，本研究系统地阐明了预糊化时间对米浆理化性质、流变特性、微观结构和风味轮廓的调控作用。研究确定4分钟为最优的预糊化时间，能在最大程度破坏淀粉结晶结构、形成稳定凝胶网络的同时，改善产品的风味特征，并保持较好的色泽。这一发现为非发酵米酸奶乃至其他淀粉基植物蛋白饮料的工业化生产提供了关键的工艺参数和理论指导。通过精确控制糊化程度，可以有效解决此类产品常见的稳定性问题，提升产品质量，推动植物基食品产业的创新发展。