粒径对糯米粉理化性质及淀粉细结构的影响及其在油炸麻糍减油与品质保持中的应用

《Food Chemistry》：Effects of psize on physicochemical properties and starch fine structure of glutinous rice flour and its application in oil reduction and quality maintenance of fried Maqiu

　　

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  糯米粉粒径在不经过筛分的情况下得到了调节。
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  中等粒径的面粉形成的外壳最为紧实，孔隙率最低。
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  紧实的外壳限制了油脂渗透并减少了高流动性油脂。
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  油炸改变了不同粒径下淀粉的分子尺寸和去支链链长分布。

引言

糯米（Oryza sativa L.），又称蜡米或甜米，是许多亚洲国家的主要主食和食品原料。糯米粉（GRF）被广泛用于各种大米类食品中，其中包括麻球，这是一种中国传统油炸糯米球，在某些地区也被称为煎堆，其特点是外层酥脆并裹有芝麻，内层空心且有嚼劲，通常含有甜馅料。在深炸过程中，麻球的外壳迅速形成，阻碍了油脂进一步渗透到核心。随着水蒸气被困住，外壳形成干燥、坚硬的结构，而内部则保持湿润和柔软。在用糯米粉制备的油炸食品中，这种现象尤为关键；因为淀粉富含支链淀粉，其糊化、膨胀和基质形成行为在控制外壳结构进而控制油脂转移方面起着核心作用（Juvvi et al., 2024; Jingwei Zhang et al., 2026）。然而，油炸麻球的高油含量仍是一个营养隐患，因为过量食用高脂肪油炸食品与肥胖、高血压、高脂血症和其他代谢性疾病有关（Kong et al., 2024）。

在影响油炸糯米粉产品质量的因素中，糯米粉粒径尤为重要，因为它影响受损淀粉含量、水合行为、膨胀以及面团形成期间的堆积密度。以往的研究表明，粒径显著影响谷物面粉的理化性质和加工行为。然而，通过研磨减小粒径并非纯粹的几何变化，因为增加机械输入会同时损坏淀粉颗粒并改变水合、糊化和流变特性。例如，Fang 等人（2023）将干磨蜡米的 D_4,3 从约 158–164 μm 降至 27–34 μm。在两种蜡米品种中，受损淀粉含量从 9.40 到 12.03% 增加到了 24.64–26.22%，而溶解度从 34.89 到 51.02% 增加到了 42.03–56.16%。糊化响应是非线性的：在籼稻蜡米粉中，随着 D_4,3 从 164.33 降至 67.00 μm，最大糊化粘度从 1453.75 增加到 1786.59 cP，但在 27.10 μm 时随后降至 1179.08 cP。这种逆转表明，适度的尺寸减小可以促进水合和糊化，而在极小粒径下广泛研磨引起的淀粉损伤可能会破坏肿胀淀粉颗粒的完整性。

受损淀粉的贡献由 Lin 等人（2021）进一步证实，他们在保持粒径相似的情况下将受损淀粉含量从 2% 变化到 8%。增加受损淀粉含量会增加弹性和粘性模量，但会降低峰值粘度、崩解值和糊化焓，而含有 5% 以下受损淀粉的糯米粉制成的汤圆具有更紧实的结构和更低的水分流失。类似地，辊磨将面粉的 D₅₀ 从 108.89 降至 52.36 μm，增加了受损淀粉含量和面团的抗拉伸阻力，并在 78.47 μm 的中等 D₅₀ 下产生了最适宜蒸包的特性（Pang et al., 2021）。Zhang 等人（2021）还报告称，干低温冲击和辊磨产生的糯米粉的受损淀粉含量更高，表观粘度、糊化焓和结晶度低于湿磨。总之，这些发现表明，研磨的理化效应取决于最终粒径和伴随的淀粉损伤，且不一定呈单调变化。然而，以往的大多数研究主要集中在以水为介质、蒸或烤的食品上。因此，目前尚不清楚这些耦合的研磨诱导变化如何影响深炸过程中的淀粉结构演变、外壳形成和吸油量。

在深炸过程中，油脂主要保留在油炸食品的外壳中，最大的吸油量集中在外层 0.5–1.0 mm 的层内。Moreno 等人（2010）揭示了炸后毛细管抽吸作用主导了油脂向薄外壳的渗透，但他们的研究未能将外壳的孔隙结构与面粉粒径的变化联系起来。Ding 等人（2018）进一步证实了大米类油炸产品中油脂分布不均的现象，但他们没有进行多尺度淀粉结构表征来解释这种差异。最近，Verma 等人（2025）采用微计算机断层扫描（micro-CT）直接可视化作为油脂迁移路径的相互连通的孔隙通道。深炸食品中的吸油量与水分迁移和多孔外壳结构的形成密切相关。Mellema（2003）提出凝结和毛细管作用是吸油的主要机制，为油炸后冷却过程中可能发生的大量油脂渗透提供了理论依据。最近，Verma 等人（2026）将淀粉的理化转化和微观结构变形与吸油量联系起来，并证明油脂主要是通过毛细管作用在油炸后冷却期间被吸入外壳孔隙中的。这些发现强调了外壳微观结构在决定后续保油量方面的重要性。在糯米类产品中，面粉粒径通过改变受损淀粉含量、水合能力、糊化粘度、结晶度和表面疏水性，显著影响这些过程。以前的研究表明，与粒径相关的变化可以通过不同的机制影响米粉的功能特性。Ahmed 等人（2015）证明了粒径影响米粉分散液的流变、热学和结构特性，强调了粒子尺寸在决定面粉功能性方面的重要性。Zhou 等人（2019）报告称，粒径影响干加热米粉的淀粉结构特性和结合油能力，表明结构修饰与面粉-油脂相互作用之间可能存在潜在关系。然而，这些研究是在非油炸或干加热系统中进行的，因此对于与粒径相关的理化和结构变化如何影响深炸过程中的外壳发展和油脂分布，提供的信息有限。

目前大多数研究面粉粒径对食品质量影响的研究都依赖筛分来分离特定尺寸范围。然而，筛分不可避免地会导致蛋白质和淀粉等化学成分在这些尺寸范围内发生不成比例的分离。因此，很难确定产品质量的变化是归因于物理粒径还是改变后的化学成分（Pruett et al., 2023）。传统的筛分分级将固有的蛋白质、脂质和淀粉成分重新分配到粒径组中，混淆了对面粉功能的解释。为了消除这种成分偏差，我们仅通过重复冷冻研磨来调节糯米粉的粒径，且不进行后续筛分，这在所有样本中保持了均一的总体化学成分（总淀粉、蛋白质、灰分、脂质）。然而，机械研磨不可避免地触发了耦合的物理变化：水分挥发和淀粉颗粒进行性损伤随着研磨次数的增加而同步上升。这种实验设计使我们能够系统地表征粒径梯度及其伴随的研磨诱导物理改变（受损淀粉、水分含量）对深炸过程中淀粉结构演变和吸油量的综合影响。尽管这种非筛分策略已被用于评估面粉特性和面条质量（Guan et al., 2020; Pang et al., 2021），但将其系统地应用于糯米粉仍然有限，特别是在深炸过程中的结构变化和吸油量方面。

因此，本研究旨在系统地研究通过改变通过低温旋风磨的次数（不进行筛分）来控制粒径对油炸麻球的微观结构和理化特性的影响。具体而言，本研究旨在评估：(1) 糯米粉的理化特性；(2) 油炸前后的淀粉多尺度结构（晶体和层状结构、分子尺寸和链长分布）；以及 (3) 油炸麻球的吸油量、油脂分布、外壳微观结构和质构。通过将粒径与淀粉分子结构以及油炸过程中发生的改变联系起来，本工作提供了关于糯米淀粉结构变化如何促成油炸麻球吸油的新见解。

章节摘要

材料

2025 年从江苏盐城黄海有限公司购买了粳糯。大豆油由益海嘉里有限公司（中国上海）生产。溴化锂（LiBr，99.99% 金属基础）和二甲基亚砜（DMSO，GR 级）分别购自上海麦克林生化科技有限公司和上海阿拉丁生化科技有限公司（中国上海）。从...购买了铜绿假单胞菌异淀粉酶和 d-葡萄糖 GOPOD 测定试剂盒

粒径分布和微观结构

糯米粉样本的粒径分布曲线和扫描电镜（SEM）图像见图 1。研磨次数较少的样本（S1–S4）显示出宽广的粒径分布（图 1A），大多数颗粒集中在 100–200 μm 范围内。随着研磨强度的增加，主要分布逐渐向较小的粒径偏移。值得注意的是，虽然适度的研磨（例如 S6、S9）产生了较窄的单峰分布，但过度研磨（S11）导致了具有明显次峰的

结论

本研究显示，冷冻研磨同时减小了糯米粉粒径，增加了受损淀粉含量，并降低了面粉水分。这些并发的改变改变了糯米粉的水合和膨胀特性，并与不同研磨处理在油炸麻球的外壳微观结构、最终油含量和仪器断裂特性上的差异有关。油炸导致了通过小角 X 射线散射（SAXS）检测到的天然晶体秩序和纳米尺度周期性组织的广泛丧失

CRediT 作者贡献声明

Yanjing Ge：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，验证，软件，方法学，调查研究，形式化分析，数据管理，概念构思。Wen-Xuan Hu：写作 – 审阅与编辑，验证，指导，方法学，调查研究。Di Jiang：验证，调查研究。Erqi Guan：写作 – 审阅与编辑，指导，资源，项目管理，资金支持。

未引用的参考文献

Ai, Zheng, Gao, Zhao and Xu, 2025

Du, Zhu and Xu, 2014

Lin et al., 2022

Subba and Katawal, 2013

Wang et al., 2023

Xie, Wu, Lai and Ye, 2024

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本项目由国家重点研发计划（十四五期间）（2023YFF1104600）和河南省小麦产业技术体系建设项目（HARS-22-01-G7）资助。

Yanjing Ge|Wen-Xuan Hu|Di Jiang|Erqi Guan