不同品种谷子粥烹饪过程中水分迁移与籽粒结构演变对物质溶出及黏稠度影响的机制研究

本研究通过质地分析、低场核磁(LF-NMR)、体视显微技术等系统揭示了五种商品谷子品种在40分钟烹饪过程中黏稠度形成的动态机制。高黏稠度品种(ZG 19/JG 21/FHG)在30-40分钟时黏稠度从~3000 mN·s跃升至>11000 mN·s，其快速水分渗透(短T21弛豫时间)与弱结合水(T22)比例高的特性促进稳定凝胶网络形成，而表面裂纹加速物质溶出。该研究为功能谷物产品开发提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究首次阐明高/低黏稠度谷子粥在烹饪过程中水分迁移与结构演变的动态差异，揭示表面裂纹促进物质溶出是决定终产品质构的关键因素。

Changes in consistency of different foxtail millet porridge during cooking

图1显示不同品种谷子粥烹饪过程中黏稠度随时间的变化趋势。根据终点黏稠度值(40分钟)，五个品种可分为两组：高黏稠度品种(ZG 19/JG 21/FHG)超过10,000 mN·sec，而低黏稠度品种(CG 17/HM)低于5,000 mN·sec。高黏稠度品种在烹饪后期(30-40分钟)呈现爆发式增长，这种"迟发性黏稠跃升"现象与其独特的淀粉溶出动力学相关。

Discussion

谷子粥黏稠度形成受三重机制调控：(1)水分吸收速率决定淀粉糊化效率，高黏稠品种表现出更快的T₂1弛豫(≤1.5ms)和更高的弱结合水占比(≥85%)；(2)体视显微镜观察到表面裂纹密度与溶出固形物含量呈正相关(r=0.92)；(3)淀粉分子量分布分析显示，中链支链淀粉(DP 25-36)的溶出量直接决定凝胶强度。

Conclusion

该研究建立了"水分迁移-结构解体-物质溶出"的三元作用模型，为精准育种和工艺优化提供新视角。高黏稠度品种的快速水合特性和稳定凝胶网络形成能力，使其特别适合即食谷物和功能性食品开发。