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“紐邁杯”江南大學優(yōu)秀案例解析第二期來啦！

感謝各位科研伙伴和行業(yè)同仁的持續(xù)關注，今天我們?nèi)缂s帶來大賽中的又一精彩研究——《不同冷凍儲藏期速凍米飯水分分布變化規(guī)律探究》

速凍米飯產(chǎn)業(yè)發(fā)展與挑戰(zhàn)

速凍米飯產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代食品工業(yè)的重要分支，其發(fā)展源于消費者對方便、安全、營養(yǎng)且接近現(xiàn)煮米飯口感的安全用餐需求日益增長。冷凍技術能在最大程度上抑制微生物生長和生化反應，保障食品安全，延長保質(zhì)期，契合現(xiàn)代快節(jié)奏生活對便捷健康主食的需求。產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢表現(xiàn)為持續(xù)追求更高品質(zhì)的產(chǎn)品，即要求速凍米飯在長期凍藏后仍能保持新鮮米飯的保水性、質(zhì)構（如軟硬度、粘彈性）和口感。

然而，該產(chǎn)業(yè)面臨的核心產(chǎn)業(yè)衍生問題是米飯在冷凍、凍藏及解凍過程中發(fā)生的品質(zhì)劣變。其中，水分的遷移和重結晶是關鍵因素。凍藏過程中，米飯內(nèi)部水分會形成冰晶，導致水分分布不均，自由水含量增加，進而造成水持水能力下降、米飯顆粒變硬、口感粗糙（如粘硬比變化）、整體質(zhì)構劣化，最終影響消費者的接受度。解決凍藏過程中水分狀態(tài)和質(zhì)構的穩(wěn)定性問題，是提升速凍米飯品質(zhì)、推動產(chǎn)業(yè)升級的關鍵挑戰(zhàn)。

米飯凍后水分差異探究

研究利用先進技術探究不同處理方式（保留胚乳 vs. 完全碾磨）的米飯在凍藏過程中水分狀態(tài)變化的差異，并解釋其與質(zhì)構穩(wěn)定性的關聯(lián)。采用了 低場核磁共振（LF-NMR） 和 磁共振成像（MRI） 技術來無損、非侵入性地分析米飯樣品中水分子的狀態(tài)（如結合水、不易流動水、自由水的相對含量和分布）及其在凍藏過程中的動態(tài)變化。

圖1 LF-NMR技術分析原理

實驗過程

研究選取了三個代表性的米飯品種/處理進行對比：完全碾磨的南京9108米（NJ9108）、秋田小町米（QTXT）以及保留胚乳的南京9108米（PYM）。

1、樣品處理：將米飯煮熟后，進行冷凍處理，并在設定的凍藏時間點（0d, 14d, 30d, 60d）取樣。

2、水分狀態(tài)分析： 使用低場核磁共振（LF-NMR）技術檢測不同凍藏時間點樣品的水分弛豫特性，計算不同狀態(tài)水分的比例（特別是自由水含量T22的變化），并通過MRI觀察水分空間分布的均勻性。

圖2 速凍米飯T2弛豫時間分布譜圖

圖3水分分布核磁成像

3、對比核心：米飯在長期凍藏過程中，其水分狀態(tài)（尤其是自由水含量、水分分布均勻性）差異。

實驗結果：

1、速凍米飯水合作用降低和水分流動性增加。

2、胚芽米飯水合作用相對穩(wěn)定，流動性略微增加。

3、由冰重結晶引發(fā)的水合作用差異不易因復熱消失。

4、長期凍藏米飯內(nèi)部水分分布不均勻。

5、普通白米有限水合區(qū)域增大呈橫向裂紋狀。

6、胚芽米樣品凍藏后水分分布更接近新米。

圖4凍融曲線圖譜和可凍結水含量變化

圖5凍后米飯SEM結構觀察

圖6.顯示留胚米胚芽部分蒸煮后油相溢出可能造成差異

通過進一步的研究發(fā)現(xiàn)，冷藏后，保留胚乳的碾磨大米（PYM）的微觀結構中形成的冰晶尺寸更小，且分布更均勻。而完全碾磨的米飯冰晶更大且分布不均，嚴重破壞米飯的細胞結構和凝膠網(wǎng)絡，導致水分流失和質(zhì)構劣化。其核心機制在于保留胚乳可能通過“油相重吸收”效應，有效抑制了自由水含量的增加，維持了水分分布的均勻性，并形成了更小、更均勻的冰晶，從而保護了米飯的微觀結構。這一研究成果為速凍米飯產(chǎn)業(yè)解決凍藏品質(zhì)劣變的關鍵挑戰(zhàn)提供了重要的科學依據(jù)和技術思路，指明了通過原料預處理（保留胚乳）來提升速凍米飯品質(zhì)的新方向，具有重要的理論意義和應用價值。