“易游官方网站杯”江南大学优秀案例解析|不同冷冻储藏期速冻米饭水分分布变化规律探究

叮咚~
“易游官方网站杯”江南大学优秀案例解析第二期来啦！

感谢各位科研伙伴和行业同仁的持续关注，今天我们如约带来大赛中的又一精彩研究——《不同冷冻储藏期速冻米饭水分分布变化规律探究》

速冻米饭产业发展与挑战

速冻米饭产业作为现代食品工业的重要分支，其发展源于消费者对方便、安全、营养且接近现煮米饭口感的安全用餐需求日益增长。冷冻技术能在最大程度上抑制微生物生长和生化反应，保障食品安全，延长保质期，契合现代快节奏生活对便捷健康主食的需求。产业发展趋势表现为持续追求更高品质的产品，即要求速冻米饭在长期冻藏后仍能保持新鲜米饭的保水性、质构（如软硬度、粘弹性）和口感。

然而，该产业面临的核心产业衍生问题是米饭在冷冻、冻藏及解冻过程中发生的品质劣变。其中，水分的迁移和重结晶是关键因素。冻藏过程中，米饭内部水分会形成冰晶，导致水分分布不均，自由水含量增加，进而造成水持水能力下降、米饭颗粒变硬、口感粗糙（如粘硬比变化）、整体质构劣化，最终影响消费者的接受度。解决冻藏过程中水分状态和质构的稳定性问题，是提升速冻米饭品质、推动产业升级的关键挑战。

米饭冻后水分差异探究

研究利用先进技术探究不同处理方式（保留胚乳 vs. 完全碾磨）的米饭在冻藏过程中水分状态变化的差异，并解释其与质构稳定性的关联。采用了 低场核磁共振（LF-NMR） 和 磁共振成像（MRI） 技术来无损、非侵入性地分析米饭样品中水分子的状态（如结合水、不易流动水、自由水的相对含量和分布）及其在冻藏过程中的动态变化。

图1 LF-NMR技术分析原理

实验过程

研究选取了三个代表性的米饭品种/处理进行对比：完全碾磨的南京9108米（NJ9108）、秋田小町米（QTXT）以及保留胚乳的南京9108米（PYM）。

1、样品处理：将米饭煮熟后，进行冷冻处理，并在设定的冻藏时间点（0d, 14d, 30d, 60d）取样。

2、水分状态分析： 使用低场核磁共振（LF-NMR）技术检测不同冻藏时间点样品的水分弛豫特性，计算不同状态水分的比例（特别是自由水含量T22的变化），并通过MRI观察水分空间分布的均匀性。

图2 速冻米饭T2弛豫时间分布谱图

图3水分分布核磁成像

3、对比核心：米饭在长期冻藏过程中，其水分状态（尤其是自由水含量、水分分布均匀性）差异。

实验结果：

1、速冻米饭水合作用降低和水分流动性增加。

2、胚芽米饭水合作用相对稳定，流动性略微增加。

3、由冰重结晶引发的水合作用差异不易因复热消失。

4、长期冻藏米饭内部水分分布不均匀。

5、普通白米有限水合区域增大呈横向裂纹状。

6、胚芽米样品冻藏后水分分布更接近新米。

图4冻融曲线图谱和可冻结水含量变化

图5冻后米饭SEM结构观察

图6.显示留胚米胚芽部分蒸煮后油相溢出可能造成差异

通过进一步的研究发现，冷藏后，保留胚乳的碾磨大米（PYM）的微观结构中形成的冰晶尺寸更小，且分布更均匀。而完全碾磨的米饭冰晶更大且分布不均，严重破坏米饭的细胞结构和凝胶网络，导致水分流失和质构劣化。其核心机制在于保留胚乳可能通过“油相重吸收”效应，有效抑制了自由水含量的增加，维持了水分分布的均匀性，并形成了更小、更均匀的冰晶，从而保护了米饭的微观结构。这一研究成果为速冻米饭产业解决冻藏品质劣变的关键挑战提供了重要的科学依据和技术思路，指明了通过原料预处理（保留胚乳）来提升速冻米饭品质的新方向，具有重要的理论意义和应用价值。