热湿处理对粳米烹饪特性、结构特征及低消化率的影响

《Food Bioscience》：Impact of heat-moisture treatment on cooking characteristics, structural features, and low digestion of japonica rice

　　

摘要

本研究探讨了在100、110或120℃下对粳米进行10分钟热湿处理对其烹饪特性、结构特征以及体外消化率的影响。与未经处理的米饭相比，热湿处理显著提高了煮熟米饭的吸水率、体积膨胀率以及硬度。随着处理温度的升高，淀粉晶体结构从A型转变为V型，相对结晶度从36.5%下降到15.8%，而短程分子有序性则上升。煮熟米饭中易消化的淀粉含量从49.6%降至29.5%，难消化的淀粉含量从30.6%降至26.3%，而抗性淀粉含量则从19.8%上升至44.3%。研究结果表明，120℃下处理过的HMT-3的血糖生成指数约为50.74，属于低血糖生成指数食品，其煮熟后的米饭表面有凝胶层，内部为多孔结构。HMT-3在烹饪性能、结构特征以及低消化率方面表现最佳，为开发低血糖生成指数大米产品提供了理论依据。

引言

糖尿病是一种全球范围内普遍存在的慢性代谢疾病，对公共卫生构成持续威胁（Medeiros等人，2025年）。传统煮法的白米通常会导致餐后血糖急剧上升，这一现象与米饭中淀粉成分被酶快速分解有关（Alshammari等人，2024年；Sun等人，2020年）。因此，具有较低血糖生成指数的大米受到了众多研究者的关注。食用这类大米有助于缓解餐后血糖波动（Alkandari等人，2025年；Li等人，2024年；Miao等人，2025年）。目前，生产低血糖生成指数大米的主要方法是通过物理改良，其中水热处理和挤压重组是两种主要技术。不过，基于挤压的方法在烹饪过程中往往会导致可溶性物质大量流失，这不仅会影响米饭的感官品质，还会降低其营养价值（Dalbhagat等人，2019年；Liu等人，2024年）。热湿处理则是一种替代性的水热处理技术，它能够保留大部分水溶性成分，同时还能改变煮熟米饭的质地结构，而这些质地变化又会影响淀粉的生物利用率（Zeng等人，2015年；Zhang等人，2025年）。因此，深入了解热湿处理如何影响米饭的烹饪性能、多尺度结构以及其对酶的敏感性至关重要（Feng等人，2024年；Lin等人，2024年）。

先前的研究已经证实，热湿处理可以改变煮熟米饭中淀粉的多级结构及其消化命运（Wang等人，2018年；Xiang等人，2023年；Yang等人，2019年）。Xie等人（2020年）指出，热湿处理会破坏米饭淀粉中的半晶区、结晶域以及螺旋结构。经过热湿处理后，淀粉的结构稳定性比天然淀粉更高，从而导致其消化速度变慢。Thuengtung等人（2023年）将热湿处理应用于完整的稻谷，结果发现煮熟后的米饭中抗性淀粉含量增加，模拟消化过程中淀粉被酶分解的速度也有所减缓。此外，Ma等人（2024年）还发现，热湿处理有助于形成V型结晶复合物，这类复合物由直链淀粉与内源脂质共同构成，具有更好的热稳定性和抗酶性。不过，大多数研究都是针对分离出的淀粉进行的，关于煮熟米饭的微观结构与淀粉特性之间关系的研究还比较少，热湿处理过程中淀粉与非淀粉成分（蛋白质和脂质）之间的相互作用也尚未完全明确，它们对消化性能的综合影响也不清楚。此外，还有必要系统研究不同温度下的热湿处理如何影响煮熟米饭的结构和消化率。

本研究以粳米作为原材料，设置了三种不同蒸煮温度的热湿处理条件，同时以未经处理的精米作为对照组。研究分析了煮熟米饭的烹饪性能、结构特征以及消化率，采用了共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜来观察淀粉与蛋白质的分布以及米饭的微观结构，还运用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱技术分析淀粉的长程和短程分子有序性。通过快速粘度分析、差示扫描量热法以及流变学分析等方法评估了米饭的功能性质。本研究旨在阐明热湿处理条件下米饭的烹饪质量、结构特征与消化率之间的结构-功能关系，同时探究温度梯度调控米饭消化率的机制，为其功能性低血糖生成指数大米产品的开发提供依据。

章节节选

材料与试剂

粳米购自当地供应商，其初始含水量为12.46%，淀粉含量为74.92%，蛋白质含量为8.83%。这些稻谷被储存在温度低于4℃的阴凉处，储存时间不超过三个月，这样的储存条件可以有效防止水分吸收、异味产生以及虫害侵袭，从而保证米饭物理化学性质的均匀性与稳定性。猪胰α-淀粉酶的编号为E-PANAA-3G，活性为75,000 U/g）

烹饪特性

表1展示了经热湿处理后的米饭的烹饪特性。随着热湿处理温度的升高，煮熟米饭的WUR值和VER值呈逐渐上升趋势，而DMQ值则相应下降。值得注意的是，HMT-3处理组的WUR值和VER值分别达到了410.7%和446.1%，这些数值明显高于其他处理组（p<0.05），说明该处理方式显著提升了米饭的这些烹饪特性。

结论

本研究探讨了热湿处理对粳米烹饪特性、结构特征以及消化率的调控机制。研究结果表明，在120℃下进行热湿处理后，煮熟的米饭表面会形成致密的凝胶层，内部则为多孔网络结构，同时米饭的形态也会得到优化，淀粉结构也会发生重塑。淀粉晶体结构从A型转变为V型，相对结晶度

作者贡献声明

Zhengyu Jin： 文章撰写——审阅与编辑。Jingyi Zheng： 数据整理。Ming Miao： 监督、资金筹集、概念设计。Tao Zhang： 文章撰写——审阅与编辑。Rong Zhou： 文章撰写——初稿撰写、实验研究

未引用参考文献

Ma等人，2024年；Sun和Miao，2020年；Zhang等人，2025年。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

数据可用性

本研究中的数据可向通讯作者索取，由于这些数据将被用于后续研究，因此无法公开获取。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFF1100101）、国家自然科学基金（项目编号：32130084）、中央高校基本科研业务费（项目编号：JUSRP202404020）以及江南大学食品科学资源国家重点实验室的研究计划（项目编号：SKLF - ZZA - 202506和SKLF - ZZB - 202416）的资助。

Rong Zhou|Jingyi Zheng|Zhengyu Jin|Tao Zhang|Ming Miao

中国江苏省无锡市江南大学食品科学资源国家重点实验室，邮编214122