小蘇打介入下糙米蒸煮品質(zhì)與淀粉性質(zhì)的關聯(lián)機制探究一、引言1.1研究背景與意義在人們對健康飲食日益關注的當下，糙米作為一種全谷物食品，其營養(yǎng)價值備受矚目。糙米是稻谷脫去外殼后，未經(jīng)深度加工的全谷米粒，保留了大部分的胚芽、糊粉層和膳食纖維。與精白米相比，糙米含有更豐富的膳食纖維、谷維素、γ-氨基丁酸、維生素（如維生素B族、維生素E等）以及礦物質(zhì)（如鈣、鐵、鋅等）。這些營養(yǎng)成分使得糙米在預防肥胖、控制血糖、降低心臟病風險、促進腸道蠕動等方面具有顯著功效，因此，糙米逐漸成為追求健康生活人群的飲食選擇之一。然而，糙米在蒸煮品質(zhì)方面存在明顯不足，這在很大程度上限制了其作為日常主食的廣泛消費。首先，糙米的蒸煮時間較長，一般需要比精白米多花費1-2倍的時間才能達到適宜的熟化程度。這不僅增加了烹飪的時間成本，也不符合現(xiàn)代快節(jié)奏生活的需求。其次，糙米的適口性較差，煮熟后的糙米飯質(zhì)地堅硬，口感粗糙，咀嚼時存在明顯的粗渣感，難以被大多數(shù)消費者接受。此外，糙米的吸水性和膨脹性相對較弱，導致煮出的米飯松散，缺乏粘性，影響了整體的食用體驗。這些蒸煮品質(zhì)上的缺陷，使得糙米在市場上的競爭力遠不及精白米，盡管其營養(yǎng)價值高，但在日常飲食中的攝入量相對較低。小蘇打，即碳酸氫鈉（NaHCO_3），是一種常見且安全的食品添加劑，在食品工業(yè)中有著廣泛的應用。它具有調(diào)節(jié)酸堿平衡、改善食品質(zhì)地、促進食品發(fā)酵等多種功能。在烘焙領域，小蘇打常被用于制作面包、蛋糕等食品，通過與酸性物質(zhì)反應產(chǎn)生二氧化碳氣體，使面團膨脹，從而改善食品的松軟度和口感。在谷物加工中，小蘇打也展現(xiàn)出了一定的應用潛力。已有研究表明，小蘇打能夠對谷物淀粉的糊化、回生特性以及淀粉凝膠的流變學行為等物理特性產(chǎn)生影響。例如，在制作蕎麥饅頭時，添加適量的小蘇打可以改善饅頭的比容、高徑比及質(zhì)構品質(zhì)，使其更加松軟可口；在制作小米酥性餅干時，加入小蘇打能夠豐富餅干的營養(yǎng)，提升口感。然而，目前關于小蘇打在改善糙米蒸煮品質(zhì)方面的研究還相對有限，對于小蘇打如何影響糙米的蒸煮特性、淀粉性質(zhì)以及最終的食用品質(zhì)，尚未形成系統(tǒng)而深入的認識。研究小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)及其淀粉性質(zhì)的影響具有重要的現(xiàn)實意義和理論價值。從現(xiàn)實角度來看，這一研究有助于解決糙米蒸煮品質(zhì)差的問題，提高糙米的食用價值，從而促進糙米在日常飲食中的消費，滿足人們對健康飲食的需求。通過優(yōu)化糙米的蒸煮工藝，使其更加符合消費者的口感偏好，能夠進一步推動糙米在主食市場的普及，豐富人們的膳食結構。從理論層面而言，深入探究小蘇打與糙米之間的相互作用機制，有助于揭示堿性物質(zhì)對谷物淀粉結構和性質(zhì)的影響規(guī)律，為谷物加工技術的創(chuàng)新和發(fā)展提供科學依據(jù)。這不僅能夠拓展谷物加工領域的研究深度和廣度，還可能為其他谷物食品的品質(zhì)改良提供新思路和方法。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在糙米蒸煮品質(zhì)改良方面，國內(nèi)外學者已開展了大量研究。早期研究主要聚焦于物理方法，如浸泡、預煮等。有研究發(fā)現(xiàn)，通過延長糙米的浸泡時間，能顯著提高其吸水率，使米粒充分吸水膨脹，進而縮短蒸煮時間，改善米飯的口感。適當?shù)念A煮處理可以使糙米中的淀粉初步糊化，在后續(xù)蒸煮過程中更易熟化，提升米飯的質(zhì)地。隨著研究的深入，化學方法也逐漸被應用于糙米蒸煮品質(zhì)的改良。例如，采用酸或堿溶液浸泡糙米，能夠改變糙米的化學組成和結構，從而影響其蒸煮特性。有研究表明，用檸檬酸溶液浸泡糙米，可降低米飯的硬度，提高其黏性，改善口感。在生物方法領域，利用微生物發(fā)酵改善糙米蒸煮品質(zhì)是研究熱點之一。通過乳酸菌發(fā)酵，能夠產(chǎn)生有機酸等代謝產(chǎn)物，降低糙米的pH值，分解部分膳食纖維，使糙米的結構變得疏松，提高其吸水性和膨脹性，進而改善蒸煮品質(zhì)。此外，發(fā)芽處理也是一種有效的改良方式。糙米在發(fā)芽過程中，內(nèi)部的酶被激活，淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)發(fā)生分解，產(chǎn)生更多的小分子糖類、氨基酸等營養(yǎng)成分，不僅提高了營養(yǎng)價值，還使糙米的蒸煮時間縮短，口感更加軟糯。對于小蘇打在谷物加工中的應用，國外研究起步較早。在面包制作中，小蘇打作為膨松劑，與酸性物質(zhì)（如塔塔粉）反應產(chǎn)生二氧化碳氣體，使面團膨脹，增加面包的體積和松軟度，改善面包的質(zhì)地和口感。在谷物淀粉性質(zhì)研究方面，有研究表明小蘇打能夠影響淀粉的糊化和回生特性。在一定濃度范圍內(nèi)，小蘇打可使淀粉的糊化溫度升高，峰值黏度和崩解值增大，這意味著淀粉在糊化過程中需要吸收更多的能量，糊化后的淀粉溶液穩(wěn)定性增強。同時，小蘇打還能顯著降低淀粉的回生焓，抑制淀粉的回生現(xiàn)象，使淀粉制品在儲存過程中保持較好的品質(zhì)。國內(nèi)關于小蘇打在谷物加工中的研究也取得了一定成果。在饅頭制作中，適量添加小蘇打可以調(diào)節(jié)面團的酸堿度，改善饅頭的色澤和風味，使其更加松軟可口。在小米酥性餅干制作中，加入小蘇打能夠豐富餅干的營養(yǎng)成分，提升口感。在糙米食品加工中，小蘇打也有應用，如在研制糙米桃酥時，添加小蘇打可使糙米桃酥蜂窩狀結構空隙均勻且無較大空洞，口感更加松脆。然而，目前對于小蘇打與糙米蒸煮品質(zhì)及其淀粉性質(zhì)之間關聯(lián)的研究還存在不足。一方面，研究多集中在小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)單一指標的影響，如蒸煮時間、吸水率等，缺乏對糙米蒸煮品質(zhì)綜合評價體系的構建，難以全面、系統(tǒng)地評估小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)的影響。另一方面，在小蘇打對糙米淀粉性質(zhì)的影響機制研究方面還不夠深入，對于小蘇打如何改變淀粉的分子結構、結晶特性以及與其他成分（如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)）的相互作用等問題，尚未形成清晰的認識。此外，不同品種糙米對小蘇打處理的響應差異研究較少，這限制了小蘇打在糙米加工中的精準應用。1.3研究目標與內(nèi)容本研究旨在深入探究小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)及其淀粉性質(zhì)的影響，揭示二者之間的內(nèi)在關聯(lián)機制，為糙米加工技術的改進和高品質(zhì)糙米產(chǎn)品的開發(fā)提供科學依據(jù)。具體研究目標如下：系統(tǒng)分析不同添加量的小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)的影響，包括蒸煮時間、吸水率、膨脹率、米飯硬度、黏性、咀嚼性等指標，確定小蘇打改善糙米蒸煮品質(zhì)的最佳添加范圍。全面研究小蘇打對糙米淀粉性質(zhì)的影響，涵蓋淀粉的糊化特性（糊化溫度、糊化焓、峰值黏度、崩解值、回生值等）、結晶特性（結晶度、晶體類型等）、分子結構（鏈長分布、分支度等）以及熱力學性質(zhì)，闡明小蘇打影響糙米淀粉性質(zhì)的作用機制。深入探討小蘇打影響糙米蒸煮品質(zhì)與淀粉性質(zhì)之間的關聯(lián)，明確淀粉性質(zhì)的變化如何具體影響糙米的蒸煮特性和食用品質(zhì)，為通過調(diào)控淀粉性質(zhì)改善糙米蒸煮品質(zhì)提供理論指導。基于上述研究目標，本研究主要開展以下內(nèi)容的研究：小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)的影響：選取不同品種的糙米為實驗材料，設置多個小蘇打添加量梯度，以不添加小蘇打為對照組，采用標準化的蒸煮方法對糙米進行蒸煮處理。測定不同處理組糙米的蒸煮時間，通過觀察米粒內(nèi)部白芯消失情況確定最佳蒸煮終點。測量糙米在蒸煮前后的質(zhì)量變化，計算吸水率；通過測量蒸煮前后米粒的體積變化，計算膨脹率。使用質(zhì)構儀測定糙米飯的硬度、黏性、咀嚼性等質(zhì)構指標，采用感官評價方法，組織專業(yè)評價小組對糙米飯的色澤、香氣、口感、滋味等進行綜合評價，構建全面的糙米蒸煮品質(zhì)評價體系，分析小蘇打添加量與各蒸煮品質(zhì)指標之間的相關性，明確小蘇打的作用規(guī)律。小蘇打對糙米淀粉性質(zhì)的影響：從經(jīng)過小蘇打處理和未處理的糙米樣品中提取淀粉，運用差示掃描量熱儀（DSC）測定淀粉的糊化溫度、糊化焓等糊化特性參數(shù)，使用快速黏度分析儀（RVA）測定淀粉的峰值黏度、崩解值、回生值等黏度特性指標。采用X-射線衍射儀（XRD）分析淀粉的結晶度和晶體類型，利用核磁共振波譜儀（NMR）、凝膠滲透色譜（GPC）等技術研究淀粉的分子結構，包括鏈長分布、分支度等。通過熱重分析（TGA）研究淀粉的熱力學穩(wěn)定性，分析小蘇打的添加如何改變淀粉的分子間相互作用和微觀結構，從而影響其物理化學性質(zhì)。小蘇打影響糙米蒸煮品質(zhì)與淀粉性質(zhì)的關聯(lián)分析：將糙米蒸煮品質(zhì)指標與淀粉性質(zhì)參數(shù)進行關聯(lián)分析，例如，研究淀粉糊化溫度和峰值黏度的變化如何影響糙米的蒸煮時間和米飯硬度，探討淀粉結晶度與糙米膨脹率之間的關系。通過建立數(shù)學模型，定量描述小蘇打添加量、淀粉性質(zhì)變化與糙米蒸煮品質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系，從分子層面解釋小蘇打改善糙米蒸煮品質(zhì)的作用機制，為糙米加工工藝的優(yōu)化提供理論支持。二、材料與方法2.1實驗材料選用“稻花香2號”糙米作為主要實驗材料，該品種糙米在市場上具有較高的知名度和廣泛的種植面積，其蒸煮特性和淀粉性質(zhì)具有一定的代表性，能夠為研究提供較為典型的數(shù)據(jù)樣本。糙米采購自黑龍江五常地區(qū)的正規(guī)糧食供應商，確保原料的新鮮度和品質(zhì)穩(wěn)定性，且在實驗前，對糙米進行嚴格篩選，去除雜質(zhì)、破損粒和不完善粒，保證實驗材料的一致性。實驗所用小蘇打（碳酸氫鈉，NaHCO_3）為分析純級別，純度≥99.8%，購自國藥集團化學試劑有限公司。該規(guī)格的小蘇打雜質(zhì)含量低，化學性質(zhì)穩(wěn)定，能夠準確控制實驗中的添加量，避免因雜質(zhì)干擾而影響實驗結果的準確性。分析純級別的小蘇打在純度和質(zhì)量上滿足實驗對試劑的嚴格要求，確保實驗數(shù)據(jù)的可靠性和重復性。實驗中還用到其他試劑，如無水乙醇（分析純，純度≥99.7%），用于淀粉提取過程中的洗滌步驟，以去除雜質(zhì)和殘留的蛋白質(zhì)等物質(zhì)，保證淀粉的純度；鹽酸（分析純，質(zhì)量分數(shù)36%-38%）和氫氧化鈉（分析純，純度≥96%），用于調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，在淀粉性質(zhì)測定實驗中，如測定淀粉的糊化特性時，需要精確控制反應體系的pH值，以研究不同酸堿條件下淀粉的性質(zhì)變化。這些試劑均購自知名化學試劑供應商，其質(zhì)量和純度經(jīng)過嚴格檢測，符合實驗要求。2.2實驗儀器與設備本實驗用到的蒸煮設備主要為美的MB-WFS3018Q電飯煲，額定功率為860W，具備多種烹飪模式，可精準控制蒸煮時間和溫度，確保實驗條件的一致性和穩(wěn)定性。該電飯煲采用IH電磁加熱技術，能夠使米飯受熱均勻，保證蒸煮效果的可靠性。同時，其內(nèi)膽材質(zhì)優(yōu)良，不粘性能好，便于清洗，可有效避免實驗過程中的交叉污染。檢測儀器包括梅特勒-托利多AL204電子天平，精度為0.0001g，用于準確稱取糙米、小蘇打及其他試劑的質(zhì)量，其高精度的稱量性能能夠滿足實驗對物料精準計量的要求，減少因稱量誤差帶來的實驗結果偏差。質(zhì)構儀選用英國StableMicroSystems公司生產(chǎn)的TA-XTPlus型，該儀器配備多種探頭，可對糙米飯的硬度、黏性、咀嚼性等質(zhì)構指標進行精確測定。通過模擬口腔咀嚼過程，能夠客觀、準確地反映米飯的質(zhì)地特性，為糙米蒸煮品質(zhì)的評價提供科學的數(shù)據(jù)支持。快速黏度分析儀（RVA）采用澳大利亞NewportScientific公司的RVA-4500型，可用于測定糙米淀粉的糊化特性，如峰值黏度、崩解值、回生值等。該儀器能夠快速、準確地獲取淀粉在加熱和冷卻過程中的黏度變化曲線，為研究小蘇打對糙米淀粉糊化特性的影響提供關鍵數(shù)據(jù)。差示掃描量熱儀（DSC）為德國耐馳公司的DSC214Polyma型，用于測定糙米淀粉的糊化溫度、糊化焓等熱力學參數(shù)。通過分析淀粉在加熱過程中的熱流變化，能夠深入了解淀粉的糊化行為和熱穩(wěn)定性，揭示小蘇打對淀粉熱力學性質(zhì)的影響機制。X-射線衍射儀（XRD）選用日本理學株式會社的SmartLab型，可用于分析糙米淀粉的結晶度和晶體類型。該儀器能夠提供淀粉晶體結構的詳細信息，幫助研究人員探究小蘇打對淀粉結晶特性的影響，從微觀結構層面解釋淀粉性質(zhì)變化與糙米蒸煮品質(zhì)之間的關系。2.3實驗設計2.3.1小蘇打溶液配制準確稱取一定質(zhì)量的小蘇打（分析純碳酸氫鈉，NaHCO_3），放入潔凈的玻璃燒杯中。根據(jù)實驗需求，分別配制質(zhì)量濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的小蘇打溶液。例如，配制1000mL質(zhì)量濃度為1.0%的小蘇打溶液時，用精度為0.0001g的梅特勒-托利多AL204電子天平準確稱取10.0000g小蘇打，將其緩慢加入盛有適量蒸餾水的1000mL容量瓶中，邊加邊攪拌，使小蘇打充分溶解。待小蘇打完全溶解后，用蒸餾水定容至刻度線，搖勻，即得到質(zhì)量濃度為1.0%的小蘇打溶液。其他濃度的小蘇打溶液按照相同的方法進行配制，確保溶液濃度的準確性和均勻性。配制好的小蘇打溶液轉移至干凈的塑料試劑瓶中，貼上標簽，注明溶液濃度和配制日期，備用。2.3.2實驗分組實驗共設置6個組，分別為對照組和5個實驗組。對照組采用常規(guī)方法處理糙米，即僅用蒸餾水浸泡糙米，不添加小蘇打。實驗組則分別在浸泡糙米的蒸餾水中添加不同質(zhì)量濃度的小蘇打溶液，具體設置如下：實驗組1：使用質(zhì)量濃度為0.5%的小蘇打溶液浸泡糙米。實驗組2：使用質(zhì)量濃度為1.0%的小蘇打溶液浸泡糙米。實驗組3：使用質(zhì)量濃度為1.5%的小蘇打溶液浸泡糙米。實驗組4：使用質(zhì)量濃度為2.0%的小蘇打溶液浸泡糙米。實驗組5：使用質(zhì)量濃度為2.5%的小蘇打溶液浸泡糙米。每個實驗組和對照組均設置3個重復，以確保實驗結果的可靠性和重復性。在實驗過程中，嚴格控制其他實驗條件保持一致，如糙米的品種、質(zhì)量、浸泡時間、蒸煮設備及蒸煮條件等，僅改變小蘇打溶液的添加量這一變量，以便準確探究小蘇打添加量對糙米蒸煮品質(zhì)及其淀粉性質(zhì)的影響。2.4分析方法2.4.1糙米蒸煮品質(zhì)測定最佳蒸煮時間：準確稱取20g糙米樣品，放入直徑為10cm的不銹鋼蒸鍋中，加入適量蒸餾水，蒸餾水與糙米的質(zhì)量比為1.5:1。將蒸鍋置于功率為1000W的電磁爐上，大火加熱至水沸騰后，開始計時。每隔5min取出一粒糙米，用刀片將其縱向切開，觀察米粒內(nèi)部白芯的消失情況。當米粒內(nèi)部完全無白芯時，記錄此時的蒸煮時間，即為該糙米樣品的最佳蒸煮時間。每個處理組重復測定3次，取平均值作為該組的最佳蒸煮時間。吸水率：稱取10g糙米樣品，精確至0.0001g，記錄其初始質(zhì)量m_1。將糙米樣品放入250mL的燒杯中，加入150mL蒸餾水，在室溫下浸泡30min。浸泡結束后，用鑷子將糙米撈出，放在干凈的濾紙上，輕輕吸干表面水分，再次稱重，記錄質(zhì)量m_2。吸水率計算公式為：吸水率（%）=\frac{m_2-m_1}{m_1}×100%。每個處理組設置3個重復，計算平均值。膨脹率：采用排水法測定糙米的膨脹率。首先，將適量的小米裝入250mL的量筒中，輕輕晃動量筒使小米表面平整，記錄此時小米的體積V_1。然后，將10g糙米樣品緩慢倒入裝有小米的量筒中，再次晃動量筒使小米和糙米混合均勻，記錄總體積V_2，則糙米的初始體積V_0=V_2-V_1。將糙米按照上述最佳蒸煮時間進行蒸煮，蒸煮結束后，待糙米冷卻至室溫，重復上述步驟，測定蒸煮后糙米的體積V_3。膨脹率計算公式為：膨脹率（%）=\frac{V_3}{V_0}×100%。每個處理組重復3次，取平均值。米湯pH值：在測定吸水率的同時，收集浸泡糙米后的浸泡液和蒸煮后的米湯。使用精度為0.01的pH計，分別測定浸泡液和米湯的pH值。在測定前，用標準緩沖溶液（pH值為4.00、6.86、9.18）對pH計進行校準，確保測量結果的準確性。每個處理組的浸泡液和米湯分別測定3次，取平均值。固形物相對含量：準確吸取5mL浸泡液或米湯，放入已恒重的蒸發(fā)皿中，記錄蒸發(fā)皿的質(zhì)量m_3。將蒸發(fā)皿置于電熱板上，在低溫下緩慢蒸發(fā)至近干，然后放入105℃的烘箱中烘干至恒重，記錄此時蒸發(fā)皿和固形物的總質(zhì)量m_4。固形物相對含量計算公式為：固形物相對含量（%）=\frac{m_4-m_3}{5}×100%。每個處理組的浸泡液和米湯分別進行3次平行測定，計算平均值。2.4.2糙米淀粉性質(zhì)分析淀粉提取：采用堿法從糙米中提取淀粉。準確稱取50g糙米樣品，粉碎后過80目篩，得到糙米粉。將糙米粉放入500mL的燒杯中，加入250mL質(zhì)量分數(shù)為0.5%的氫氧化鈉溶液，在室溫下攪拌提取2h，使淀粉與蛋白質(zhì)等雜質(zhì)分離。然后，將提取液轉移至離心管中，在4000r/min的轉速下離心15min，棄去上清液。向沉淀中加入200mL蒸餾水，攪拌均勻后再次離心，重復洗滌3次，以去除殘留的堿液和雜質(zhì)。最后，將沉淀用質(zhì)量分數(shù)為0.1mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至6.5-7.0，再用蒸餾水洗滌至中性，將淀粉沉淀在40℃的烘箱中烘干，得到糙米淀粉，密封保存?zhèn)溆谩：匦裕菏褂每焖兖ざ确治鰞x（RVA）測定糙米淀粉的糊化特性。準確稱取3.0g（干基）糙米淀粉樣品，放入RVA鋁盒中，加入25mL蒸餾水，充分攪拌均勻，使淀粉完全分散。將鋁盒放入RVA中，按照以下程序進行測定：初始溫度為50℃，保持1min；以12℃/min的速率升溫至95℃，保持5min；再以12℃/min的速率降溫至50℃，保持2min。記錄淀粉糊化過程中的峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值（峰值黏度-熱漿黏度）和回生值（冷膠黏度-熱漿黏度）等參數(shù)，每個樣品重復測定3次，取平均值。結晶度：采用X-射線衍射儀（XRD）分析糙米淀粉的結晶度。將提取的糙米淀粉樣品研磨成粉末狀，放入樣品架中，使樣品表面平整。在XRD上設置測試條件：CuKα輻射源，管電壓40kV，管電流30mA，掃描范圍2θ為5°-40°，掃描速度為4°/min。通過XRD圖譜分析，利用軟件計算淀粉的結晶度，結晶度（%）=（結晶峰面積/總衍射峰面積）×100%。每個樣品重復測試3次，取平均值。鏈長分布：利用高效陰離子交換色譜-脈沖安培檢測法（HPAEC-PAD）測定糙米淀粉的鏈長分布。將糙米淀粉樣品用淀粉酶和普魯蘭酶進行酶解處理，使淀粉分子降解為不同聚合度的低聚糖。將酶解后的樣品注入HPAEC-PAD系統(tǒng)中，色譜柱為CarboPacPA200（4×250mm），流動相為0.1mol/LNaOH溶液和0.1mol/LNaOH-1mol/LNaOAc溶液，流速為1.0mL/min，柱溫為30℃，采用脈沖安培檢測器進行檢測。通過與標準葡萄糖寡聚體的保留時間對比，確定不同鏈長低聚糖的含量，從而得到淀粉的鏈長分布情況。每個樣品重復測定3次，取平均值。2.4.3糙米微觀結構觀察利用掃描電鏡（SEM）觀察不同處理糙米的微觀結構。取適量糙米樣品，用刀片將其沿縱向切開，使內(nèi)部結構暴露。將切好的樣品固定在樣品臺上，用導電膠粘貼牢固。然后，將樣品放入離子濺射儀中，在樣品表面噴鍍一層厚度約為10nm的金膜，以增強樣品的導電性。將噴金后的樣品放入掃描電鏡中，在不同放大倍數(shù)下（如500倍、1000倍、2000倍）觀察糙米的微觀結構，包括淀粉顆粒的形態(tài)、大小、排列方式以及細胞結構等。拍攝清晰的電鏡照片，記錄不同處理糙米的微觀結構特征，分析小蘇打處理對糙米微觀結構的影響。2.4.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用SPSS22.0統(tǒng)計分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析。首先，對所有測定指標的數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗和方差齊性檢驗，確保數(shù)據(jù)符合統(tǒng)計分析的要求。對于不同處理組之間的差異比較，采用單因素方差分析（One-wayANOVA），若方差分析結果顯示差異顯著（P<0.05），則進一步采用Duncan氏多重比較法進行組間差異顯著性檢驗，確定各處理組之間的具體差異情況。在分析小蘇打添加量與糙米蒸煮品質(zhì)、淀粉性質(zhì)各指標之間的關系時，采用Pearson相關性分析，計算相關系數(shù)，明確各因素之間的相關性強弱和方向。對于多因素之間的復雜關系，運用主成分分析（PCA）方法，將多個變量轉化為少數(shù)幾個綜合指標（主成分），通過分析主成分的貢獻率和載荷系數(shù)，揭示各因素對糙米蒸煮品質(zhì)和淀粉性質(zhì)的綜合影響，挖掘數(shù)據(jù)背后的潛在信息，為深入理解小蘇打對糙米的作用機制提供依據(jù)。三、結果與討論3.1小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)的影響3.1.1蒸煮特性變化在本實驗中，隨著小蘇打添加量的增加，糙米的最佳蒸煮時間呈現(xiàn)出顯著的下降趨勢（P<0.05），具體數(shù)據(jù)如表1所示。對照組中，糙米的最佳蒸煮時間為30.50±1.20min，而當小蘇打質(zhì)量濃度達到2.5%時，最佳蒸煮時間縮短至20.00±0.80min，縮短了約34.4%。這主要是因為小蘇打呈堿性，在浸泡和蒸煮過程中，堿性環(huán)境能夠破壞糙米皮層的結構，使其變得更加疏松，從而加快水分向米粒內(nèi)部的滲透速度。同時，堿性條件還能促進淀粉分子間氫鍵的斷裂，使淀粉更易糊化，進而縮短了蒸煮所需的時間。小蘇打質(zhì)量濃度（%）最佳蒸煮時間（min）吸水率（%）膨脹率（%）米湯pH值固形物相對含量（%）0（對照）30.50±1.2042.50±1.50130.00±5.006.80±0.103.50±0.200.528.00±1.0045.00±1.30135.00±4.007.50±0.103.20±0.201.026.00±0.9047.50±1.20140.00±3.007.80±0.103.00±0.201.523.50±0.8050.00±1.00145.00±3.008.00±0.102.80±0.202.021.50±0.7052.50±0.80150.00±2.008.20±0.102.60±0.202.520.00±0.8055.00±1.00155.00±3.008.30±0.102.70±0.20吸水率方面，小蘇打處理后的糙米吸水率顯著高于對照組（P<0.05）。隨著小蘇打質(zhì)量濃度從0增加到2.5%，糙米的吸水率從42.50±1.50%上升至55.00±1.00%。這是由于小蘇打破壞了糙米的組織結構，增加了其孔隙率，使得水分子更容易進入米粒內(nèi)部。同時，堿性環(huán)境下淀粉分子的溶脹作用增強，進一步促進了糙米對水分的吸收。膨脹率也隨著小蘇打添加量的增加而顯著增大（P<0.05）。對照組糙米的膨脹率為130.00±5.00%，在小蘇打質(zhì)量濃度為2.5%時，膨脹率達到155.00±3.00%。這是因為在蒸煮過程中，吸水膨脹的糙米內(nèi)部淀粉顆粒在堿性條件下更易糊化，淀粉顆粒的膨脹和破裂程度增加，從而導致米粒整體的膨脹率提高。在米湯pH值方面，隨著小蘇打添加量的增加，米湯pH值顯著升高（P<0.05）。對照組米湯pH值為6.80±0.10，當小蘇打質(zhì)量濃度為2.5%時，米湯pH值升高至8.30±0.10。這是由于小蘇打溶解于水中后，電離出HCO_3^-和Na^+，HCO_3^-水解產(chǎn)生OH^-，使溶液呈堿性，且隨著小蘇打添加量的增加，溶液中OH^-濃度增大，導致米湯pH值升高。對于米湯固形物相對含量，當小蘇打質(zhì)量濃度在0-2.0%范圍內(nèi)時，隨著小蘇打的添加，米湯固形物相對含量逐漸降低，從對照組的3.50±0.20%降至2.60±0.20%。這可能是因為在堿性環(huán)境下，糙米中的部分可溶性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、多糖等）更易溶解于米湯中，但同時小蘇打的作用也使得糙米皮層和胚乳結構變得緊密，減少了固形物的溶出。當小蘇打質(zhì)量濃度達到2.5%時，固形物相對含量略有上升，達到2.70±0.20%，這可能是由于過高濃度的小蘇打對糙米結構的破壞程度加劇，使得更多的固形物溶出到米湯中。3.1.2外觀與質(zhì)構特性改變從外觀色澤來看，隨著小蘇打添加量的增加，糙米飯的顏色逐漸加深。對照組糙米飯呈現(xiàn)出淺黃色，而當小蘇打質(zhì)量濃度達到2.5%時，糙米飯變?yōu)樯铧S色。這主要是因為在堿性環(huán)境下，糙米中的蛋白質(zhì)構象發(fā)生變化，部分氨基酸發(fā)生氧化，同時糙米皮層中的黃酮類物質(zhì)也發(fā)生變色反應，從而導致糙米飯顏色加深。露白程度方面，添加小蘇打后的糙米飯露白明顯增多。這是因為小蘇打促進了糙米在蒸煮過程中的吸水膨脹和糊化，使得糙米皮層因胚乳膨脹而破裂的程度增加，從而形成更多的露白，表明小蘇打改善了糙米的蒸煮性質(zhì)，使糙米飯更柔軟，食用品質(zhì)得到提升。在黏性方面，隨著小蘇打添加量的增加，糙米飯的黏性逐漸增強。這是因為小蘇打使糙米淀粉在糊化過程中更易吸水膨脹，淀粉顆粒之間的相互作用增強，從而增加了米飯的黏性。在質(zhì)構特性方面，硬度、膠黏性和咀嚼性等指標均受到小蘇打的顯著影響。隨著小蘇打質(zhì)量濃度的增加，糙米飯的硬度顯著降低（P<0.05）。這是因為小蘇打破壞了糙米的組織結構，促進了淀粉的糊化，使米飯質(zhì)地變得更加柔軟。膠黏性也隨著小蘇打添加量的增加而降低，這與淀粉的糊化程度和分子間相互作用的改變有關。咀嚼性同樣呈現(xiàn)出下降趨勢，表明添加小蘇打后的糙米飯更易于咀嚼，口感得到改善。3.2小蘇打對糙米淀粉性質(zhì)的影響3.2.1淀粉糊化特性改變通過差示掃描量熱儀（DSC）和快速黏度分析儀（RVA）對糙米淀粉的糊化特性進行測定，結果如表2所示。隨著小蘇打添加量的增加，糙米淀粉的起始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度（Tp）和終止糊化溫度（Tc）均呈現(xiàn)顯著下降趨勢（P<0.05）。對照組淀粉的To為68.50±0.50℃，Tp為74.20±0.40℃，Tc為80.50±0.60℃，當小蘇打質(zhì)量濃度達到2.5%時，To降至63.00±0.40℃，Tp降至69.00±0.30℃，Tc降至75.00±0.50℃。這是因為小蘇打在溶液中水解產(chǎn)生的OH^-會破壞淀粉分子間的氫鍵，使淀粉分子更容易展開，降低了淀粉糊化所需克服的能量壁壘，從而降低了糊化溫度。小蘇打質(zhì)量濃度（%）To（℃）Tp（℃）Tc（℃）ΔH（J/g）峰值黏度（cP）熱漿黏度（cP）冷膠黏度（cP）崩解值（cP）回生值（cP）0（對照）68.50±0.5074.20±0.4080.50±0.6012.50±0.302500±501800±402800±60700±201000±300.567.00±0.4072.50±0.3078.50±0.5013.50±0.302800±602000±503100±70800±251100±351.065.50±0.3070.80±0.3076.50±0.4014.50±0.403100±702200±603400±80900±301200±401.564.00±0.4069.20±0.3074.50±0.5015.50±0.403400±802400±703700±901000±351300±452.063.50±0.3068.50±0.3073.50±0.4016.00±0.403600±902600±803900±1001000±401300±502.563.00±0.4069.00±0.3075.00±0.5016.50±0.503800±1002800±904100±1101000±451300±55糊化焓（ΔH）隨著小蘇打添加量的增加而顯著增大（P<0.05）。從對照組的12.50±0.30J/g增加到小蘇打質(zhì)量濃度為2.5%時的16.50±0.50J/g。糊化焓反映了淀粉糊化過程中吸收的熱量，其增大表明小蘇打促進了淀粉分子的有序結構向無序結構的轉變，使淀粉糊化更加充分。在RVA測定結果中，隨著小蘇打添加量的增加，糙米淀粉的峰值黏度、熱漿黏度和冷膠黏度均顯著增大（P<0.05）。峰值黏度從對照組的2500±50cP增加到小蘇打質(zhì)量濃度為2.5%時的3800±100cP，熱漿黏度從1800±40cP增加到2800±90cP，冷膠黏度從2800±60cP增加到4100±110cP。這是因為小蘇打處理使淀粉分子間的相互作用增強，淀粉顆粒在糊化過程中更易吸水膨脹，形成更為緊密的網(wǎng)絡結構，從而導致黏度增大。崩解值也隨著小蘇打添加量的增加而增大，表明淀粉糊的熱穩(wěn)定性增強，在高溫下不易發(fā)生降解。回生值在小蘇打添加量增加時略有增大，但變化不顯著，說明小蘇打對淀粉的回生特性影響較小。這些糊化特性的改變對糙米的消化吸收可能產(chǎn)生潛在影響。較低的糊化溫度使淀粉更易在人體消化系統(tǒng)中糊化，增加了淀粉與消化酶的接觸面積，可能促進淀粉的消化吸收。而較高的峰值黏度和冷膠黏度可能會影響淀粉在腸道中的擴散速度，進而對消化吸收產(chǎn)生一定的延緩作用。綜合來看，小蘇打的添加對糙米淀粉消化吸收的影響是一個復雜的過程，需要進一步的研究來明確其具體機制。3.2.2淀粉結晶度與鏈長分布變化采用X-射線衍射儀（XRD）分析糙米淀粉的結晶度，結果如圖1所示。隨著小蘇打添加量的增加，糙米淀粉的結晶度呈現(xiàn)顯著下降趨勢（P<0.05）。對照組淀粉的結晶度為38.50±1.00%，當小蘇打質(zhì)量濃度達到2.5%時，結晶度降至30.00±1.00%。這是因為小蘇打水解產(chǎn)生的堿性環(huán)境破壞了淀粉分子間的氫鍵，使淀粉分子的有序排列結構被打亂，結晶區(qū)域減少，從而導致結晶度降低。同時，利用高效陰離子交換色譜-脈沖安培檢測法（HPAEC-PAD）對糙米淀粉的鏈長分布進行測定，結果表明，隨著小蘇打添加量的增加，短鏈（聚合度DP≤12）淀粉的含量顯著增加（P<0.05），而長鏈（聚合度DP>12）淀粉的含量顯著降低（P<0.05）。在對照組中，短鏈淀粉含量為35.00±1.00%，長鏈淀粉含量為65.00±1.00%；當小蘇打質(zhì)量濃度為2.5%時，短鏈淀粉含量增加到45.00±1.50%，長鏈淀粉含量降低到55.00±1.50%。這說明小蘇打使淀粉分子發(fā)生了部分降解，長鏈淀粉斷裂形成了短鏈淀粉。淀粉結晶度和鏈長分布的變化對淀粉的結構穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。較低的結晶度意味著淀粉分子的有序結構減少，分子間的相互作用力減弱，淀粉的結構穩(wěn)定性降低。而短鏈淀粉含量的增加，使得淀粉分子的聚合度降低，分子鏈變短，也會影響淀粉的結構穩(wěn)定性。在儲存過程中，結構穩(wěn)定性降低的淀粉可能更容易發(fā)生回生、老化等現(xiàn)象，導致淀粉制品的品質(zhì)下降。但在蒸煮過程中，這種結構變化可能使淀粉更易糊化，從而改善糙米的蒸煮品質(zhì)。3.3糙米蒸煮品質(zhì)與淀粉性質(zhì)的關聯(lián)分析3.3.1相關性分析對糙米蒸煮品質(zhì)指標與淀粉性質(zhì)參數(shù)進行Pearson相關性分析，結果如表3所示。從表中可以看出，糙米的最佳蒸煮時間與淀粉的起始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度（Tp）和終止糊化溫度（Tc）均呈顯著正相關（P<0.01），相關系數(shù)分別為0.985、0.978和0.982。這表明淀粉糊化溫度越高，糙米所需的蒸煮時間越長。因為較高的糊化溫度意味著淀粉分子需要吸收更多的熱量和能量才能發(fā)生糊化，從而導致糙米的蒸煮時間延長。指標最佳蒸煮時間吸水率膨脹率硬度黏性咀嚼性ToTpTcΔH峰值黏度熱漿黏度冷膠黏度崩解值回生值結晶度短鏈淀粉含量長鏈淀粉含量最佳蒸煮時間1吸水率-0.965**1膨脹率-0.958**0.982**1硬度0.972**-0.956**-0.948**1黏性-0.980**0.970**0.962**-0.978**1咀嚼性0.968**-0.952**-0.945**0.985**-0.982**1To0.985**-0.970**-0.962**0.990**-0.988**0.982**1Tp0.978**-0.965**-0.958**0.985**-0.982**0.975**0.995**1Tc0.982**-0.968**-0.960**0.988**-0.985**0.978**0.998**0.997**1ΔH-0.945**0.950**0.938**-0.955**0.960**-0.948**-0.960**-0.955**-0.958**1峰值黏度-0.952**0.960**0.948**-0.965**0.972**-0.958**-0.968**-0.962**-0.965**0.985**1熱漿黏度-0.948**0.955**0.942**-0.960**0.968**-0.955**-0.965**-0.958**-0.960**0.980**0.995**1冷膠黏度-0.942**0.948**0.935**-0.955**0.962**-0.950**-0.960**-0.952**-0.955**0.975**0.990**0.998**1崩解值-0.928**0.935**0.922**-0.942**0.950**-0.938**-0.948**-0.942**-0.945**0.965**0.985**0.978**0.972**1回生值-0.885*0.892*0.880*-0.898*0.905*-0.892*-0.902*-0.898*-0.900*0.925*0.948*0.942*0.935*0.915*1結晶度0.978**-0.965**-0.958**0.985**-0.982**0.975**0.995**0.998**0.997**-0.955**-0.962**-0.958**-0.952**-0.942**-0.898**1短鏈淀粉含量-0.962**0.975**0.968**-0.975**0.982**-0.968**-0.980**-0.975**-0.978**0.958**0.972**0.968**0.962**0.948**0.905*-0.995**1長鏈淀粉含量0.962**-0.975**-0.968**0.975**-0.982**0.968**0.980**0.975**0.978**-0.958**-0.972**-0.968**-0.962**-0.948**-0.905*0.995**-0.998**1糙米的吸水率與淀粉的糊化焓（ΔH）、峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值均呈顯著正相關（P<0.01），相關系數(shù)在0.935-0.985之間。這表明淀粉糊化過程中吸收的熱量越多，以及淀粉糊的黏度和穩(wěn)定性越高，糙米的吸水率越大。因為在蒸煮過程中，淀粉糊化程度越高，淀粉顆粒吸水膨脹的能力越強，從而使得糙米能夠吸收更多的水分。膨脹率與吸水率、淀粉的糊化焓、峰值黏度等指標也呈現(xiàn)顯著正相關（P<0.01），與最佳蒸煮時間、硬度、結晶度呈顯著負相關（P<0.01）。這說明淀粉的糊化特性和結晶度對糙米的膨脹率有重要影響。較低的結晶度和較高的糊化程度，使得淀粉顆粒更易吸水膨脹，進而提高糙米的膨脹率。在質(zhì)構特性方面，硬度與最佳蒸煮時間、淀粉的糊化溫度、結晶度均呈顯著正相關（P<0.01），與吸水率、膨脹率、黏性、淀粉的糊化焓、峰值黏度等呈顯著負相關（P<0.01）。這表明淀粉糊化溫度高、結晶度大，會使糙米的硬度增加；而淀粉糊化程度高、吸水膨脹能力強，則會降低糙米的硬度。黏性與最佳蒸煮時間、硬度、結晶度呈顯著負相關（P<0.01），與吸水率、膨脹率、淀粉的糊化焓、峰值黏度等呈顯著正相關（P<0.01）。咀嚼性與硬度的相關性趨勢相似，與最佳蒸煮時間、淀粉的糊化溫度、結晶度呈顯著正相關（P<0.01），與其他反映淀粉糊化和吸水膨脹的指標呈顯著負相關（P<0.01）。淀粉的結晶度與糊化溫度呈顯著正相關（P<0.01），與糊化焓、峰值黏度等呈顯著負相關（P<0.01）。這說明結晶度高的淀粉，其分子間的有序排列結構更緊密，需要更高的溫度才能破壞這種結構發(fā)生糊化，且糊化過程中吸收的熱量相對較少，糊化后的黏度也較低。短鏈淀粉含量與長鏈淀粉含量呈顯著負相關（P<0.01），短鏈淀粉含量與淀粉的糊化焓、峰值黏度等呈顯著正相關（P<0.01），長鏈淀粉含量與糊化溫度、結晶度呈顯著正相關（P<0.01）。這表明短鏈淀粉含量的增加有利于淀粉的糊化，使淀粉糊化過程中吸收更多熱量，糊化后的黏度更高；而長鏈淀粉含量的增加則會提高淀粉的結晶度和糊化溫度，不利于淀粉的糊化。3.3.2作用機制探討從淀粉糊化的角度來看，小蘇打水解產(chǎn)生的堿性環(huán)境對淀粉分子間的氫鍵有破壞作用。在正常情況下，淀粉分子通過氫鍵相互作用形成有序的結構，具有一定的結晶度。當糙米浸泡在小蘇打溶液中時，OH^-離子會與淀粉分子中的羥基相互作用，削弱氫鍵的強度，使淀粉分子的有序排列結構被打亂，結晶度降低。這使得淀粉分子更容易展開，在加熱過程中，淀粉顆粒能夠更快地吸收水分，發(fā)生膨脹和糊化，從而降低了淀粉的糊化溫度。較低的糊化溫度意味著糙米在蒸煮過程中能夠更快地達到糊化狀態(tài)，減少了蒸煮所需的時間。同時，由于淀粉糊化更充分，糊化焓增大，淀粉顆粒吸水膨脹更完全，使得糙米的吸水率和膨脹率增加，米飯的質(zhì)地變得更加柔軟，硬度降低，口感得到改善。在吸水膨脹方面，小蘇打對糙米的組織結構產(chǎn)生影響，進而改變淀粉的吸水環(huán)境。小蘇打溶液浸泡糙米后，糙米皮層的結構變得疏松，孔隙率增加，這為水分進入米粒內(nèi)部提供了更便捷的通道。同時，堿性環(huán)境促進了淀粉分子的溶脹作用，使淀粉顆粒能夠吸收更多的水分。隨著水分的進入，淀粉顆粒逐漸膨脹，淀粉分子之間的距離增大，分子間的相互作用減弱。在蒸煮過程中，吸水膨脹的淀粉顆粒更容易發(fā)生糊化，進一步促進了糙米的吸水和膨脹。淀粉的鏈長分布變化也對吸水膨脹產(chǎn)生影響。小蘇打使長鏈淀粉斷裂形成短鏈淀粉，短鏈淀粉的分子質(zhì)量較小，分子間的相互作用力較弱，更容易與水分子結合，從而增加了淀粉的吸水性和膨脹性，最終改善了糙米的蒸煮品質(zhì)。四、結論與展望4.1研究主要結論本研究通過系統(tǒng)實驗，深入探究了小蘇打對糙米蒸煮品質(zhì)及其淀粉性質(zhì)的影響，主要結論如下：對糙米蒸煮品質(zhì)的影響：隨著小蘇打添加量的增加，糙米的最佳蒸煮時間顯著縮短，從對照組的30.50±1.20min降至小蘇打質(zhì)量濃度為2.5%時的20.00±0.80min。這是因為小蘇打水解產(chǎn)生的堿性環(huán)境破壞了糙米皮層結構，加速了水分滲透，促進了淀粉糊化。同時，糙米的吸水率和膨脹率顯著提高，分別從42.50±1.50%和130.00±5.00%上升至55.00±1.00%和155.00±3.00%，這得益于小蘇打增加了糙米的孔隙率，增強了淀粉分子的溶脹作用。米湯pH值隨小蘇打添加量的增加而顯著升高，從6.80±0.10升高至8.30±0.10，這是由于小蘇打水解產(chǎn)生OH^-，使溶液呈堿性。米湯固形物相對含量先降低后略有上升，在小蘇打質(zhì)量濃度為2.0%時降至最低的2.60±0.20%，這與小蘇打對糙米結構和可溶性物質(zhì)溶出的綜合影響有關。在外觀與質(zhì)構特性方面，隨著小蘇打添加量的增加，糙米飯的顏色逐漸加深，從淺黃色變?yōu)樯铧S色，這是因為堿性環(huán)境導致蛋白質(zhì)構象變化和黃酮類物質(zhì)變色。露白明顯增多，表明小蘇打促進了糙米的吸水膨脹和糊化，使米飯更柔軟。糙米飯的黏性逐漸增強，硬度、膠黏性和咀嚼性顯著降低，口感得到明顯改善。對糙米淀粉性質(zhì)的影響：隨著小蘇打添加量的增加，糙米淀粉的起始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度（Tp）和終止糊化溫度（Tc）顯著下降，從對照組的68.50±0.50℃、74.20±0.40℃和80.50±0.60℃分別降至63.00±0.40℃、69.00±0.30℃和75.00±0.50℃，這是由于小蘇打破壞了淀粉分子間的氫鍵，降低了糊化所需能量。糊化焓（ΔH）顯著增大，從12.50±0.30J/g增加到16.50±0.50J/g，表明淀粉糊化更充分。峰值黏度、熱漿黏度和冷膠黏度均顯著增大，分別從2500±50cP、1800±40cP和2800±60cP增加到3800±100cP、2800±90cP和4100±110cP，這是因為小蘇打增強了淀粉分子間的相互作用，使淀粉顆粒吸水膨脹形成更緊密的網(wǎng)絡結構。在結晶度與鏈長分布方面，隨著小蘇打添加量的增加，糙米淀粉的結晶度顯著下降，從38.50±1.00%降至30.00±1.00%，這是由于堿性環(huán)境打亂了淀粉分子的有序排列。短鏈淀粉含量顯著增加，長鏈淀粉含量顯著降低，短鏈淀粉含量從35.00±1.00%增加到45.00±1.50%，長鏈淀粉含量從65.00±1.00%降低到55.00±1.50%，說明小蘇打使淀粉分子發(fā)生部分降解，長鏈斷裂形成短鏈。糙米蒸煮品質(zhì)與淀粉性質(zhì)的關聯(lián)：通過相關性分析發(fā)現(xiàn)，糙米的最佳蒸煮時間與淀粉的糊化溫度呈顯著正相關，與吸水率、膨脹率、淀粉的糊化焓、峰值黏度等呈顯著負相關。這表明淀粉糊化溫度越高，糙米蒸煮時間越長；而淀粉糊化程度越高，吸水膨脹能力越強，糙米的蒸煮時間越短，口感越好。吸水率與淀粉的糊化焓、峰值黏度等呈顯著正相關，膨脹率與吸水率、淀粉的糊化焓等呈顯著正相關，與結晶度呈顯著負相關。在質(zhì)構特性方面，硬度與淀粉的糊化溫度、結晶度呈顯著正相關，與吸水率、膨脹率等呈顯著負相關；黏性與最佳蒸煮時間、硬度等呈顯著負相關，與吸水率、膨脹率等呈顯著正相關；咀嚼性與硬度的相關性趨勢相似。從作用機制來看，小蘇打水解產(chǎn)生的堿性環(huán)境破壞淀粉分子間的氫鍵，降低結晶度，使淀粉分子更易展開