射频处理与自然老化水稻（Jhelum品种）的对比评估：物理化学性质、流变特性、热性质、微观结构及血糖生成特性

《Food Chemistry》：Comparative evaluation of radiofrequency-treated and naturally aged Rice ( Var. Jhelum): Physicochemical, rheological, thermal, microstructural and glycemic characteristics

稻谷品质提升研究中射频加热加速陈化的效果分析，通过对比新鲜稻谷、自然陈化稻谷及射频处理稻谷的物理化学、热力学、流变学特性及淀粉消化性，发现射频加热可在数分钟内诱导类似自然陈化的淀粉结构改变（如颗粒表面破坏、抗性淀粉增加）和功能特性改善（GI降低、出米率提高），为开发高效稻谷陈化技术提供依据。

　　

法赫丽娜·伊夫蒂卡尔 | 西德·扎米尔·侯赛因 | 奥马尔·巴希尔 | 艾莎·安巴迪 | 普拉尚特·阿尼尔·帕瓦塞

印度斯利那加克什米尔农业科学与技术大学食品科学与技术系，邮编190025

摘要

本研究通过比较新鲜收获的稻米（FHR）、自然陈化的稻米（NAR）以及经过射频（RF）处理的Jhelum品种稻米和稻谷（RFR, RFP）的物理化学性质、热性质、流变性质、微观结构特性和淀粉消化率，探讨了射频加热作为一种快速模拟自然稻米陈化过程的方法。射频处理引发了类似陈化的结构和功能变化。扫描电子显微镜观察发现，RFR处理后的稻米中淀粉颗粒表面出现破裂和聚集现象，这与NAR的情况非常相似。这些微观结构变化增加了抗性淀粉的含量（4.18±0.47%），并将血糖指数从FHR的70.34±3.39降至RFP的61.17±2.18。射频处理还提高了稻米的加工品质，使米粒产量增加了61.81±3.57%，并使其物理性质更接近NAR。更高的糊化温度、降低的焓值、增加的糊化粘度和改善的凝胶稳定性表明淀粉的稳定性得到提升。总体而言，射频加热能够在几分钟内有效诱导出类似陈化的结构、功能和营养变化，为传统陈化方法提供了一种快速替代方案。

引言

稻米（Oryza sativa L.）是全球最重要的主粮作物之一，为全球大量人口提供了主要的能量来源和必需营养素（Amin等人，2017；Fukagawa & Ziska，2019）。印度是主要的稻米生产国之一，稻米种植面积约为4300万公顷。因此，稻米生产对印度的农业经济和国家安全至关重要。根据FAOSTAT（2024）的数据，2024年印度的稻米产量达到了1.50184亿吨，进一步凸显了其作为主要主粮作物的地位。鉴于稻米的广泛消费，确保其全年稳定供应在国家和全球层面都具有重要意义（Nile等人，2016）。在印度，克什米尔山谷是一个独特的农业生态区域，稻米主要在平原地区种植，是当地的主要粮食作物（Haq等人，2016）。该地区的温带气候和特殊地形条件对稻米种植提出了特定要求，因此需要培育和推广耐低温及适应当地环境压力的品种。为此，已经开发并推广了几种耐寒品种，如Chenab、Kohsar、Barakat和Jhelum（Husaini等人，2021；Sanusi等人，2017）。其中，Jhelum品种由于适应性和农艺表现优异，在克什米尔地区种植最为广泛，因此被选为本研究的实验材料。

虽然新鲜收获的稻米通常因其外观而受到重视，但新鲜稻米往往粘性过高、烹饪损耗大、体积膨胀率低且质地较差。与大多数谷物不同，稻米在储存过程中会逐渐改善烹饪和食用品质，这种现象被称为稻米陈化，是由储存期间发生的一系列相互关联的物理化学和生化变化驱动的（Saikrishna等人，2018）。自然或加速陈化会引发淀粉-蛋白质-脂质基质中的物理化学变化，从而减少米粒破损、提高米粒产量、改善质地并提升感官品质。陈化过程中蛋白质交联反应（尤其是二硫键的形成）会增加蛋白质分子量并改变其功能。同时，直链淀粉-脂质复合物的形成和淀粉酶活性的变化会影响淀粉的组织结构和糊化行为（Wang等人，2017）。这些变化共同作用，使得陈化稻米的质地更好、粘性更低、烹饪稳定性更高。传统上，这些理想的质量特性需要通过长时间的自然储存来实现。然而，自然陈化耗时较长，需要大量的储存设施，并且容易受到虫害、微生物侵蚀和环境变化的影响（Faruq等人，2015）。因此，人们越来越关注开发能够在较短时间内再现陈化相关变化的加速陈化技术。已有研究表明，热-湿处理、压力-湿处理、传统热风干燥和微波辅助处理等方法可以诱导稻米发生类似陈化的效果（Indiarto & Nurannisa，2021；Le & Songsermpong，2014）。尽管取得了这些进展，但射频（RF）加热作为加速稻米陈化的工具仍较少被研究。射频加热（也称为电容介电加热）是一种先进的电磁技术，具有更深的能量穿透深度、体积加热效果、更好的温度均匀性和更高的能量效率（Smith等人，2024）。尽管射频技术在巴氏杀菌、干燥、 Blanching和解冻等食品加工过程中得到广泛应用（Dragoev等人，2024；Yen & Chen，2022），但其诱导稻米陈化变化的能力尚未得到系统研究。因此，本研究旨在评估射频辅助加速陈化作为传统自然陈化方法的替代方案的潜力，具体探讨射频处理对稻米物理化学性质、结构特性、热性质、流变性质和体外淀粉消化率的影响，以揭示射频介导的稻米陈化机制，并评估其作为快速高效产后处理技术的可行性。

材料采购

原材料的采购

新鲜收获的Jhelum品种稻米从印度SKUAST-Kashmir的种子加工中心购买。这些稻米经过清洗后，在现代碾米机（ASR RM 209）中碾磨，并通过200微米筛网筛选，然后储存在塑料编织袋中。

样品制备

本研究历时三年（2017–2020年）。2017年秋季收获的FHR（Jhelum品种）被用于新鲜稻米的相关研究。稻谷经过分类处理后用于后续实验。

射频处理对稻米尺寸特性的影响

在大多数加工过程中，稻米的尺寸是重要的质量指标。表1总结了FHR、RFP和NAR的尺寸特性。长度、宽度和厚度的差异具有显著性（p≤0.05），相应的C·D值分别为1.371、0.619和0.463。NAR的稻米长度为6.08±0.35毫米，RFR处理的稻米长度为6.56±0.386毫米，而带壳的稻谷长度为8.84±0.51毫米。

结论

不同处理方法对稻米的物理化学性质、热性质、流变性质和微观结构产生了显著影响。与新鲜收获和自然陈化的稻米相比，射频加热显著提升了稻米的质量，且在较短的时间内实现了类似陈化的效果。射频处理提高了米粒产量，同时对烹饪品质影响不大，但改变了淀粉成分、血糖指数和感官接受度。

作者贡献声明

法赫丽娜·伊夫蒂卡尔：撰写初稿、监督、概念设计。西德·扎米尔·侯赛因：撰写初稿、方法设计、概念设计。奥马尔·巴希尔：审稿与编辑、可视化处理、概念设计。艾莎·安巴迪：审稿与编辑、撰写初稿。普拉尚特·阿尼尔·帕瓦塞：撰写初稿。

未引用的参考文献

Englyst, Kingman和Cummings, 1992

Pandiselvam和Thirupathi, 2014

Rasaq, Lateef, Hameed和Olayinka, 2011

Wang和Li, 2023

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

法赫丽娜·伊夫蒂卡尔感谢印度新德里科学与工业研究委员会（CSIR）提供的资深研究奖学金（SRF）资助。