《Food Research International》：Insights into milled rice quality formation via moisture migration and dynamic histological structure visualization
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•碾磨增加了大米的含水通道，促进了水分扩散。•随着碾磨度（MD）的增加，淀粉的相转变发生得更早。•在高碾磨度下，大米中的氢键更难被破坏。•大米的组织学切片提供了可视化证据。引言大米是全球最重要的谷物作物之一，是大量全球人口的主食。随着生活水平的提高，亮度、精细度和白度等属性逐
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碾磨增加了大米的含水通道，促进了水分扩散。
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随着碾磨度（MD）的增加，淀粉的相转变发生得更早。
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在高碾磨度下，大米中的氢键更难被破坏。
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大米的组织学切片提供了可视化证据。
引言
大米是全球最重要的谷物作物之一，是大量全球人口的主食。随着生活水平的提高，亮度、精细度和白度等属性逐渐成为衡量大米质量的重要指标，使白米成为商业市场上的主要产品。糙米主要由颖果外壳、糊粉层、胚乳和胚组成。在白米加工过程中，去除外层不可避免地会导致蛋白质、脂质、膳食纤维和矿物质等营养素的流失，正如Tuncel等人（2025）所证实的那样。过度碾磨不仅会导致集中在米粒外层的营养素和功能成分的严重流失，还增加了能源消耗。此外，长期食用白米与II型糖尿病风险增加相关。如Li等人（2021）所报道，中等碾磨度的大米表现出比白米显著更低的淀粉消化和吸收。这些发现表明，人们越来越关注保留米粒的果皮和糊粉层，而调整碾磨度是实现这一目标的行之有效且实用的方法。
值得注意的是，大米在不同碾磨度下表现出截然不同的质构特性，这凸显了确定最优加工水平以平衡营养价值和感官质量的需要。Zhu等人（2016）证明碾磨显著增加了淀粉的糊化焓并改善了大米的整体质构。Li等人（2025）进一步证实部分保留糊粉层细胞壁增强了大米的烹煮性能和感官质量。另一项研究报告指出，适度碾磨改善了糙米的质构同时保留了其营养成分（Zhang等人，2023）。综合而言，这些发现表明适当的碾磨可以平衡营养和质构质量，其中糊粉层的保留程度在决定大米质量中起着关键作用。在烹煮过程中，大米主要通过吸水进行淀粉糊化。糙米具有多层解剖结构，限制了水分渗透，从而阻碍淀粉糊化并导致硬度增加（Wei等人，2022）。更具体地说，不同碾磨度的大米保留了不同量的糊粉层组织，导致烹煮行为和品质的显著差异。糊粉层由大型、棱角分明、厚壁细胞组成，富含蛋白质、脂质和膳食纤维，其紧凑的细胞结构会阻碍水分渗透（Kim等人，2022）。这些发现凸显了水分动态和微观结构组织在烹煮过程中决定大米质量的关键作用。此外，组织形态学可视化可以更直观地理解不同条件下大米质量形成的机制。Wu等人（2016）通过显微镜观察到糊粉层在加热时可能形成微通道，从而促进水分渗透。Xu等人（2019）研究了加压下大米外细胞壁结构的变化。然而，表征加热条件下大米组织随时间变化规律的研究仍然有限。从结构角度来看，Zhang等人（2023）进一步指出，大米的质构受淀粉糊化和不同碾磨度下烹煮过程中洗脱的淀粉的精细结构特征所控制，这两者都与吸水密切相关。总体而言，目前的研究主要集中在比较大米的营养属性、外部结构特征和烹煮品质。关于不同碾磨度大米在烹煮过程中组织形态学和水分迁移路径的研究仍然稀缺。米粒内孔隙结构连通性、曲折度和渗透性的变化可以显著影响内部水分运输。因此，建立形态变化与烹煮过程中水分之间的同步关系，可以为不同碾磨度大米质构发展机制提供有价值的见解。这种综合可视化方法也可能为确定大米加工最优平衡提供更精确的依据。
作为大米的主要成分，淀粉在烹煮过程中发生不可逆的膨胀和融合，伴随着显著的结构转变。先前的研究表明，淀粉糊化程度与大米硬度密切相关（Buggenhout等人，2014）。烹煮过程中淀粉的结构转变主要由水分供应和迁移所控制。碾磨逐渐去除糊粉层，从而减弱蛋白质和脂质对水分渗透的屏障效应。因此，水分子可以更容易地渗透淀粉颗粒并与淀粉羟基形成新的氢键，破坏原有的氢键网络并降低淀粉双螺旋结构解离和重组所需的能量（Qi, Xie, Sun等，2025）。由于水诱导的分子重排与氢键变化密切相关，同步流变-傅里叶变换红外光谱分析能够实时监测加热过程中流变学和分子结构的变化。具体而言，通过利用流变仪的加热功能，可以通过连接红外光谱仪的石英传感器检测加热过程中大米粉的结构变化。这种方法有助于了解不同糊粉层保留水平如何影响水分与淀粉结构之间的相互作用。因此，利用同步流变-傅里叶变换红外光谱分析监测氢键演变，为阐明这些相互作用提供了一种可行且具有信息量的方法。
尽管取得了这些进展，大米籽粒形态、水分迁移、淀粉结构及其对烹煮过程中质构的联合作用动态演变尚未得到系统研究。这些知识空白限制了适度碾磨技术的优化和深入理解。为解决这些问题，我们首先表征了烹煮过程中大米质构的连续变化。利用动力学模型（Fick和Peleg模型）评估吸水行为，同时利用低场核磁共振（LF-NMR）评估水分在大米籽粒内的时间分布和迁移路径。与此同时，对不同烹煮时间下大米组织切片进行微观结构观察，以表征整体籽粒形态、内部凝胶网络和糊粉层结构的变化。此外，应用同步流变-傅里叶变换红外光谱分析监测整个加热过程中水分子对淀粉结构的影响，从而全面理解从分子水平的结构变化到宏观变化的转变。综合而言，这些结果为适度碾磨的工业应用提供了有价值的见解，对开发优质大米产品具有重要启示意义。
章节摘要
材料
大米（品种"绥粳18"）由黑龙江省农业科学院（中国哈尔滨）提供。在我们先前的研究（Qi, Xie, Zhao等，2025）中，对不同碾磨度的大米样品进行了详细的成分分析。基于使用0%、2.27%、4.23%、6.35%、8.15%、10.24%和12.60%碾磨度的初步实验，在具有相邻碾磨度的部分样品中观察到相似趋势，在所有后续分析中包含所有样品可能导致数据冗余。为了
硬度
硬度是决定煮熟大米食用品质最重要的质构属性之一，也是淀粉糊化的宏观表现。表1展示了不同碾磨度下烹煮过程中大米硬度的变化。所有样品均表现出随烹煮时间增加硬度显著降低的趋势（p < 0.05）。总体而言，硬度倾向于随碾磨度增加而降低，且该趋势在整个烹煮过程中持续存在，这与
结论
本研究系统研究了不同碾磨度大米在烹煮过程中质构特性的演变，并通过微观结构、水分和淀粉结构演变的分析阐明了质量差异的内在机制。在烹煮过程中，大米硬度随碾磨度增加而降低，且该趋势在整个烹煮过程中保持一致。碾磨破坏了米粒的外层，为水分创造了额外的通道。同时，
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齐伟杰：审阅与编辑、原创草稿撰写、方法学、数据整理、概念构思。赵洪月：调查、形式化分析、数据整理。谢亚星：概念构思。郭长生：形式化分析、数据整理。蒋云清：调查、数据整理。程建军：审阅与编辑、监督指导、方法学、资金获取。班清风：审阅与编辑、数据整理、概念构思。
伦理
所有研究均符合相关伦理标准，包括涉及人类/动物研究的部分。
利益冲突声明
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致谢
本工作得到国家自然科学基金（项目编号 32372253）的支持。
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