《Foods》：Optimization of Infiltration and Drying Processes for Pre-Gelatinized Hulless Barley Rice: Effects on Quality, Texture, and Bioactive Compound Retention
编辑推荐：
裸大麦（Hordeum vulgare L. var. nudum）是一种营养丰富的谷物，但存在蒸煮时间长以及与大米同煮时糊化不同步的问题。预糊化技术可以解决这些问题，但仍需优化加工参数以保留其生物活性成分。本研究优化了预糊化裸大米的浸润和干燥工艺。研究人员利
裸大麦（Hordeum vulgare L. var. nudum）是一种营养丰富的谷物，但存在蒸煮时间长以及与大米同煮时糊化不同步的问题。预糊化技术可以解决这些问题，但仍需优化加工参数以保留其生物活性成分。本研究优化了预糊化裸大米的浸润和干燥工艺。研究人员利用感官评分、质构分析和糊化度评价了浸润周期和时长；基于品质和营养成分保留率优化了干燥温度（80–160 °C）和时间。结果表明，二次浸润4小时显著优于传统浸泡，可获得更高的多酚（130.73 mg/100 g）、黄酮（50.01 mg/100 g）和β-葡聚糖（2.96%）保留率。在80–100 °C下干燥90–120分钟可产生最佳的感官和质构特性，最大程度地保留了多酚（128.46 mg/100 g）、黄酮（45 mg/100 g）、β-葡聚糖（3.1%）和还原糖（80 °C/120 min条件下为482.84 mg/100 g），并表现出最高的DPPH和ABTS+自由基清除活性。较高温度（≥120 °C）会导致这些功能成分显著降解并降低抗氧化能力。最佳组合——二次浸润4小时后再于80–100 °C干燥90–120分钟——有效平衡了加工效率与营养及功能品质。这一优化工艺为高品质预糊化裸大米的大规模生产提供了实用的技术方案。
研究背景与科学问题
裸大麦（Hordeum vulgare L. var. nudum），又称裸大麦，是青藏高原及其周边地区居民的传统主食，被誉为“高原谷物之王”。裸大麦富含蛋白质、赖氨酸、膳食纤维（尤其是β-葡聚糖）、多酚类化合物（如阿魏酸、原花青素）、γ-氨基丁酸（GABA）以及钙、铁、锌、镁等矿物质，具有降血糖、降血脂、增强免疫力和改善肠道健康等多种生理功能。然而，与大多数全谷物类似，裸大麦种皮坚硬、淀粉颗粒结构致密，导致蒸煮时间过长，且在与大米同煮时无法实现同步糊化，成为制约其作为方便主食应用的技术瓶颈。为解决这一问题，谷物熟化（预糊化）技术被开发出来，通过蒸煮、微波或调质等预处理诱导淀粉部分糊化，从而显著缩短烹饪时间、改善适口性并提高营养消化率。尽管已有预糊化大米加工技术的相关进展，但对于富含热敏性和水溶性功能成分的裸大麦而言，如何在预糊化过程中最大化保留多酚、黄酮和β-葡聚糖等生物活性物质，仍是提升产品附加值的关键科学问题。因此，本研究聚焦预糊化裸大米生产中的两个关键工艺步骤——浸泡（浸润）和干燥，旨在系统探究浸润条件（水分吸收与营养保留之间的平衡）以及不同干燥温度和时间对预糊化裸大米感官品质、质构特性、糊化度及主要功能成分含量的影响，从而确定最优工艺参数组合，为开发兼具优良食用品质和高营养价值的新型预糊化裸大米产品提供科学依据和技术支持。
主要关键技术方法
研究人员采用二次浸润（primary-secondary infiltration）技术对裸大麦籽粒进行精确控水处理，并与传统全浸泡（soaking）工艺进行比较；利用热风干燥设备在不同温度（80、100、120、140、160 °C）和时间梯度下对浸润后的籽粒进行干燥。通过感官评价（参照GB/T 15682-2008标准，由10位食品科学背景人员组成评分团队）、质构剖面分析（texture profile analysis, TPA，使用TA-XT plus质构仪配合P36R探头）和糊化度测定（基于碘比色法）筛选最优浸润和干燥参数；进一步采用植物总酚测定试剂盒、混合连接β-葡聚糖检测试剂盒（Megazyme公司）、铝盐比色法（以芦丁为标准品）和3,5-二硝基水杨酸（DNS）法分别测定总酚、β-葡聚糖、总黄酮和还原糖含量；利用电子舌（ASTREE V 5.1型）和电子鼻（PEN3型）进行智能感官分析；通过DPPH和ABTS+自由基清除实验评估抗氧化活性。
研究结果
3.1 浸润过程中裸大麦吸水率的变化：裸大麦吸水率随浸润时间延长呈先快后慢的趋势，在1–3小时内吸水较快，4小时后趋于平缓。基于此曲线，研究人员将4小时确定为后续实验的最大浸润时间。
3.2 一次与二次浸润时间的优化：
- •
糊化度与感官评分：随着一次和二次浸润时间的延长，糊化度逐渐升高，在较长浸润时间组合下达到最大值82.03%。感官评分同样在二次浸润4小时时达到最高值，表明合理优化浸润时间组合能显著提升裸大麦的加工特性和最终产品感官质量。
- •
质构特性：硬度随浸润时间延长逐渐降低，二次浸润4小时时达到最低值（9845.98 ± 120.97 g）；弹性变化相对较小；咀嚼度总体下降，二次浸润4小时时降至最低值（56.53 ± 7.20 g），较一次浸润1小时组降低了58.6%，表明二次浸润促进了水分均匀分布，使籽粒更柔软，有效改善了预糊化大米的咀嚼感和食用品质。
3.3 浸润与浸泡后干燥对预糊化裸大米品质的影响：
- •
糊化度与感官评价：二次浸润4小时组的糊化度（82.61%）和感官评分（74分）均显著高于二次浸泡4小时组（分别为79.27%和68.4分）和原料组（70.37%和62.6分）。
- •
基本营养成分：与原料相比，两种处理后水分、蛋白质和淀粉含量均有所下降，脂肪含量变化不大。二次浸润在营养成分保留方面优于二次浸泡。
- •
质构特性：二次浸润4小时组显著降低了硬度和咀嚼度，同时保持了适当的弹性，效果优于二次浸泡组。
- •
多酚、黄酮和β-葡聚糖含量：原料中三种成分含量均为最高。二次浸润4小时处理后，多酚（130.73 mg/100 g）、黄酮（50.01 mg/100 g）和β-葡聚糖（2.96%）的保留率均显著高于二次浸泡4小时组（分别为118.35 mg/100 g、44.41 mg/100 g和2.40%）。这表明二次浸润能更好地控制水溶性成分的浸出，减少损失。
3.4 干燥工艺的初步筛选：
- •
水分含量：不同干燥温度和时长显著影响水分含量。80 °C下从9.67%（90 min）降至6.14%（150 min）；160 °C下70 min时水分含量最低（1.41%）。
- •
感官评分：80 °C时120分钟得分最高；100 °C时90分钟得分最高；120 °C时80分钟得分最高；140 °C和160 °C下得分随时间延长而下降。
- •
糊化度：80 °C时120分钟达最高值；100 °C时90分钟达峰值（87.77%）；120 °C时80分钟达最高值（88.98%）；140 °C和160 °C下糊化度持续下降。
- •
质构特性：硬度总体上随温度升高和时间延长而增加，但80 °C时120分钟硬度最低；弹性变化较小；咀嚼度变化趋势与硬度相似，80 °C时120分钟最低。
- •
各温度下最优干燥时间：综合各项指标，确定各温度下的最优时间为：80 °C/120 min、100 °C/90 min、120 °C/80 min、140 °C/40 min、160 °C/30 min。
3.5 最优干燥工艺的选择：
- •
感官评价：100 °C/90 min处理组感官评分最高，显著优于其他工艺。
- •
黄酮、多酚、还原糖和β-葡聚糖含量：80 °C/120 min处理组黄酮（50.78 mg/100 g）、还原糖（482.84 mg/100 g）含量最高；80 °C/120 min和100 °C/90 min处理组多酚含量最高（均为128.46 mg/100 g），β-葡聚糖含量也最高（均超过3.1%）。高温（≥120 °C）导致这些功能成分显著降解。
- •
DPPH和ABTS+自由基清除活性：80 °C/120 min处理组活性最高（DPPH: 23.74%；ABTS+: 44.94%），100 °C/90 min次之。高温处理导致抗氧化活性显著下降。
- •
电子舌分析：80 °C/120 min和100 °C/90 min处理组风味特征相似，甜味和鲜味较好，酸味和苦味较低；160 °C/30 min处理组风味劣变最严重。
- •
电子鼻分析：80 °C/120 min处理组最有利于保留裸大麦原始香气成分；100 °C/90 min处理组挥发性物质保持相对稳定；160 °C/30 min处理组香气成分大量损失。
讨论与结论
研究人员在讨论中指出，二次浸润工艺通过精确控制水分渗透，避免了传统浸泡过程中过量自由水导致的营养物质浸出和多酚氧化酶激活，从而更有效地保留了多酚、黄酮和β-葡聚糖。与已报道的超声发芽处理相比，二次浸润在不启动籽粒萌发的前提下实现了可控水分渗透，为整粒预糊化裸大米产品提供了一种物理性的非发芽途径来平衡淀粉预糊化与生物活性成分保留。在干燥环节，低温（80–100 °C）长时间（90–120分钟）处理有利于保护热敏性功能成分和维持抗氧化活性，而高温（≥120 °C）则加速了这些成分的降解和风味劣变。
研究结论：本研究确定了预糊化裸大米的最佳工艺为：二次浸润4小时，随后在80–100 °C下干燥90–120分钟。该优化工艺不仅确保了加工效率，还能最大限度地保留裸大麦的营养和功能特性，为未来大规模生产高品质预糊化裸大米展现了良好的潜力。
