《Journal of Cereal Science》:Effects of drying method, post-drying delay, and tempering on milling quality and color retention of paddy rice at various moisture contents: A systematic review
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水稻干燥工艺及后处理对加工品质的影响:系统综述纳入43项研究,揭示高温干燥(>60-70℃)显著增加裂纹和损失,延迟干燥导致水分梯度加剧,调温处理可均质水分分布并提升完整米率,水分含量与温度协同影响颜色保留和加工效率。
霍赛因·多拉塔巴迪(Hossein Dolatabadi)|阿里雷扎·索莱曼尼普尔(Alireza Soleimanipour)|凯万·阿塞夫普尔·瓦基利安(Keyvan Asefpour Vakilian)
伊朗戈尔甘农业科学与自然资源大学(Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources),戈尔甘(Gorgan)生物系统工程系(Department of Biosystems Engineering)
摘要
本系统综述研究了不同水分含量下,干燥后延迟处理和回火处理对稻米碾磨质量及颜色保持能力的影响。遵循PRISMA方法论,我们在文献数据库中检索了截至2025年9月的相关研究,并最终纳入了43篇论文。从这些研究中提取的信息包括研究目的、干燥和回火工艺、水分条件、碾磨结果(如破损率和糠层完整性),以及颜色指标(如L?a?b?值和白度指数)。本综述主要探讨了四个方面的内容:首先,不同的干燥方法对稻米外观有显著影响;当干燥温度超过60–70°C时,即使进行了回火处理,整粒稻米的产量也会呈近似线性下降;其次,干燥后的延迟处理(在回火之前)会导致微观裂纹的产生,从而显著降低产量并增加破损率;长时间的延迟处理(数小时以上)在不同水分条件下会对碾磨性能产生负面影响;然而,含水量较高的稻米能更好地承受这种延迟处理而减少损伤;第三,回火处理通过均匀水分分布有效减少了内部裂纹,并提高了未受损稻米的比率;最后,只要回火温度控制在50°C以内,其时间安排对稻米颜色保持能力的影响可以忽略不计。
引言
水稻(Oryza sativa L.)是全球超过一半人口的主食,为人们提供必需的碳水化合物和能量,并通过种植和加工支撑着广大农村社区的生计(Kim等人,2023年;Millati等人,2021年)。作为全球消费最广泛的谷物之一,尽管自20世纪80年代以来饮食模式发生了变化,但对水稻的需求依然旺盛(Soomro等人,2020年;Song等人,2025年)。尽管消费量有所波动,但由于高产品种和技术的进步,水稻产量一直保持稳定,这凸显了改进产后处理和加工技术的必要性(Song等人,2025年)。
稻米质量是一个多维度的概念,涵盖碾磨性能、烹饪和食用特性、外观吸引力以及营养价值(Millati等人,2021年)。然而,在储存过程中,稻米的老化会降低其品质,使煮熟后的稻米变得更硬、黏度降低,这主要是由于淀粉与蛋白质相互作用的变化(Liang等人,2021年;Patindol等人,2005年;Guo等人,2015年)。有效的产后管理对于防止品质下降至关重要。其中,水分含量和温度是两个关键因素,如果控制不当,它们会加速稻米的老化和品质损失(Whitehouse等人,2018年;Tong等人,2019年;Kim等人,2023年)。
新鲜收获的稻米通常含有16–28%的水分(湿基),具体取决于品种、收获方法和地理位置(Soomro等人,2020年)。在炎热潮湿的气候条件下,高水分会促进酶活性和霉菌生长,增加呼吸作用,从而降低稻米品质(Soomro等人,2020年;Pearce等人,2001年;Dillahunty等人,2000年)。为了抑制这些现象,需要迅速将稻米干燥至安全的水分范围(10–14%湿基),以减少代谢变化并防止害虫和真菌的损害(Silva等人,2020年)。最佳碾磨所需的水分更低(10–13%)。然而,某些本地品种(如伊朗法尔斯省的品种)在8–10%的水分条件下表现出更好的碾磨性能(Soomro等人,2020年;Nassiri和Etesami,2015年)。干燥过程不仅仅是去除水分,还会对稻米的结构完整性产生重要影响。稻米内部的热湿梯度会产生应力,超过胚乳的结构极限时会导致裂纹。即使是很小的裂纹也会在碾磨过程中大幅降低未受损稻米的产量。受损稻米的市场价值仅为健康未受损稻米的十分之一(Nassiri和Etesami,2015年)。因此,设计和实施合理的干燥工艺是减少稻米产后损失的关键。
由于设施瓶颈、劳动力短缺或恶劣天气条件,干燥过程中的延迟会加剧品质损失(Suryawati等人,2019年)。在降雨季节易发地区的稻米,如印度尼西亚的低洼地带,水分重新吸收会加重碾磨后的裂纹问题(Tamrin等人,2017年)。除了时间因素外,干燥方法本身也存在技术挑战:间歇性的干燥循环和不当的回火处理会导致水分分布不均。这些水分梯度会产生拉应力和压应力,增加裂纹风险,尤其是在抛光后期,同时降低完整稻米的回收率(Martens等人,2023年)。热损伤也是一个威胁。在干燥曲线末期,蒸发速度减慢,内部热传递受阻,导致局部加热和淀粉结构及感官品质下降(Martens等人,2023年;Hampel等人,2019年)。虽然一些研究表明,如果控制得当,高温长时间干燥可以减少褐变和黄变现象,但水分含量会调节这种关系:含水量较高的稻米能更快达到平衡状态并保持其色泽,而非常干燥的稻米在回火过程中颜色变化较小。通过将稻米质量定义为多维概念,本综述为学术界和工业界的实验室标准化和工艺优化提供了重要指导。
方法论
我们检索了Scopus、ScienceDirect、SpringerLink、PubMed和Web of Science等文献数据库,以找到截至2025年9月发表的相关研究。检索词涵盖了探讨干燥方法、干燥后延迟处理和回火处理对稻米碾磨质量及颜色保持能力影响的研究,包括稻米干燥、干燥后延迟、回火、碾磨质量和颜色保持等关键词。
文献选择基于报告内容的完整性。
干燥方法对稻米品质和颜色保持能力的影响
干燥方法显著影响稻米颜色,其中温度和干燥后的回火处理起着关键作用(表1)。Borompichaichartkul等人(2007年)发现,高温干燥(115–150°C)后进行自然空气冷却比多阶段高温干燥更能保持泰国茉莉香稻米的白度,这可能是由于减少了热暴露时间。然而,该研究仅针对单一芳香品种,因此其结论具有局限性。干燥后延迟对稻米品质的影响
干燥后的延迟处理,即进一步回火或加工之前的时间间隔,会显著影响稻米品质,尤其是导致裂纹增多和碾磨产量下降(表2)。Truong等人(2012年)发现,在不适宜的温度下储存长达4个月会加剧裂纹并降低整粒稻米产量(HRY)。然而,该研究中延迟处理与储存温度的结合使得具体影响不明确。回火处理在优化稻米碾磨品质和干燥效率中的作用
干燥后的回火处理有助于减少内部应力,保持碾磨品质,特别是整粒稻米的产量(HRY)(表3)。Aquerreta等人(2007年)发现,多阶段干燥并在60°C下进行回火处理可以显著减少裂纹,同时将干燥时间缩短多达38%,同时提高HRY。这表明回火处理通过重新分配水分减少了裂纹。然而,该研究的局限性在于未考虑其他因素。水分含量和温度对干燥和回火过程中稻米品质的影响
水分含量是影响稻米品质的关键因素,它决定了碾磨性能和干燥、回火过程中的裂纹敏感性(表4)。Cnossen等人(2001年)报告称,在60°C下进行高水分去除率的干燥可以保持碾磨品质,这强调了水分状态管理在防止稻米损伤中的作用。然而,该研究假设不同品种的玻璃化转变温度均匀,这简化了实际情况。讨论
本系统综述的结果证实,干燥技术对稻米外观有决定性影响,较高温度和较强的热源通常会使稻米变暗并增加黄变。传统的80°C以上热风干燥通常能生产出更白的稻米,但由于美拉德反应仍会导致轻微褐变。红外和过热蒸汽系统可以加速干燥过程,但可能对稻米表面造成损伤。对行业的实际意义
回答引言部分提出的问题可以为优化稻米干燥和回火工艺提供框架。对于第一个问题,干燥和回火温度之间存在权衡:较高温度能加快水分去除速度,但会增加裂纹和变色的风险。研究表明,随着干燥温度的升高,整粒稻米的产量呈近似线性下降。结论与未来展望
本研究推动了四个相关领域的进展:干燥方法、回火工艺、干燥后延迟处理以及温度动态。与以往分别研究回火或干燥的综述不同,我们强调了干燥后延迟处理作为影响碾磨效率和颜色保持能力的关键因素。通过深入分析回火、干燥和延迟处理之间的相互作用,为综合实验设计奠定了基础。作者贡献声明
霍赛因·多拉塔巴迪(Hossein Dolatabadi):负责撰写初稿、资料收集和概念构思。阿里雷扎·索莱曼尼普尔(Alireza Soleimanipour):负责监督和概念构思。凯万·阿塞夫普尔·瓦基利安(Keyvan Asefpour Vakilian):负责撰写和编辑。利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。