《Journal of Stored Products Research》：Development of rice quality during multi-stage industrial milling: A comprehensive analysis
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稻米多阶段加工中，硅碳磨辊初磨去除37.25%麸皮层和10.85%胚芽，铁磨辊次磨再去除67.20%剩余麸皮和58.91%胚芽，致脂肪、粗纤维、维生素B1、维生素E分别下降48.61%、60.00%、59.43%、76.79%，碎米率增至9.00%。终抛光仅微调米粒微观结构，使烹煮时间缩短至16.66分钟，吸水率293.41%，溶质固形物5.62%，碘值0.459，而硅碳磨辊、铁磨辊和抛光三阶段共同提升米粒适口值87.00和硬度16.59N，实现外观与口感的协同优化。
Lele Lu|秦森|刘颖|王长远|王立东|池晓星
黑龙江八一农业大学食品科学学院，大庆，163319，中国
摘要
本研究系统地阐明了 japonica 品种稻谷 Daohuaxiang 在多阶段工业加工过程中品质的逐步变化。在最初的碾磨阶段，碳化硅滚筒磨机通过强烈的剪切作用去除了37.25%的糠层和10.85%的胚芽。随后的铁滚筒磨机去除了剩余的58.20%的糠层和58.91%的胚芽，从而完全暴露了内部胚乳。碳化硅滚筒磨机和铁滚筒磨机的共同作用导致了显著的营养损失，脂肪、粗纤维、维生素B1和维生素E的含量分别减少了48.61%、60.00%、59.43%和76.79%。同时，碎米率进一步增加到9.00%。最后的抛光阶段对谷粒的微观结构和烹饪性能影响较小，但显著改善了整体外观。抛光后，最佳烹饪时间缩短至16.66分钟，吸水率、可溶性固形物含量和碘值分别达到293.41%、5.62%和0.459，这些指标与碳化硅滚筒磨机阶段后的结果没有显著差异。碳化硅碾磨、铁滚筒碾磨和抛光阶段都对口感价值和硬度的形成有显著贡献，使得硬度从42.96牛顿降低到16.59牛顿，口感价值从71.33增加到87.00。总体而言，多阶段大米加工逐渐去除了从糠层到胚乳的外层，使得谷粒结构更加松散，营养成分持续流失。碾磨阶段中主导机械应力的变化是导致大米品质变化的关键因素。本研究为多阶段大米碾磨系统的精确优化提供了理论基础。
引言
大米（Oryza sativa L.）是全球超过一半人口的主食（Bagchi等人，2023年）。大米最终的品质不仅取决于其固有的遗传、生理和生化特性，还取决于收获后的加工过程。大米碾磨的主要目的是去除外壳、糠层和胚芽，以生产出外观和口感令人满意的白米（Lu等人，2025年）。然而，碾磨不可避免地会导致营养成分的损失，并可能造成物理损伤，从而显著降低最终产品的经济价值和消费者接受度（Kim等人，2020年；Zhang等人，2025年）。为了提高产量和品质，现代大米加工厂通常采用多单元串联配置。一种常见的系统包括两个碳化硅滚筒磨机、两个铁滚筒磨机和一个最终抛光单元。这种设计的理念是不同的碾磨机器对谷粒施加不同的机械力（Du等人，2025年），它们的共同作用提高了大米品质，同时降低了总体能耗（Kang等人，2017年；Sandhu等人，2018年）。在最初的碾磨阶段，碳化硅滚筒磨机使用快速旋转的磨料滚筒与大米颗粒摩擦，去除糠层并去除大部分糠（Chung等人，2016年）。然而，这种强烈的剪切作用会产生大量的摩擦热，可能会在谷粒表面产生微裂纹，导致后续加工阶段碎米比例增加（Yang等人，2021年）。在随后的碾磨阶段，铁滚筒磨机利用摩擦机制有效去除剩余的糠层，从而改善大米的外观（Zeng等人，2018年）。尽管摩擦碾磨使谷粒具有明亮的光泽，但过大的压力会加剧内部应力，导致微裂纹扩展甚至谷粒断裂，最终降低整粒米的产量（Du等人，2025年）。最后，温和的抛光阶段使用柔软的材料轻轻擦拭谷粒，通常水分含量很低，以进一步提高其光泽和整体外观（Rosnaini和Abdullah，2016年）。
已经进行了大量研究来阐明大米加工对品质的影响，考察了碾磨程度、滚筒类型和工艺条件等因素。例如，Ma等人（2020年）提出适当控制碾磨参数可以提高大米的营养价值和感官品质。Lu等人（2025年）得出了类似的研究结果，认为糠层去除程度约为4%是大米加工的关键控制点。此外，Fei等人（2023年）发现，在摩擦碾磨机中糠层的去除有一定的顺序，主要损伤几乎只发生在大米颗粒的侧面。总之，尽管集成多阶段碾磨系统被广泛采用，但对大米颗粒在每个特定阶段所经历的变化的全面理解仍然不足。迄今为止的大多数研究都集中在最终产品的整体品质上，而忽略了串联碾磨过程中每个碾磨单元的相互作用。这一知识空白阻碍了各个单元的精确校准，也阻碍了在整个生产线中实现协同性能提升的努力。在本研究中，我们系统地研究了包含两个碳化硅滚筒磨机、两个铁滚筒磨机和一个最终抛光机的多阶段碾磨系统中大米颗粒的变化过程。为此，我们分解了整个串联过程，并分析了每个碾磨阶段的贡献，以阐明控制大米加工的潜在机制。这些发现有望为优化多阶段大米碾磨系统提供坚实的基础，从而生产出满足多样化市场和工业需求的定制大米产品。
部分摘录
材料
本研究使用了 japonica 品种稻谷 Daohuaxiang。稻谷颗粒来自中国哈尔滨的黑龙江北大荒稻业集团有限公司。稻谷于2024年10月收获，干燥至含水量约为14%，然后储存在10-15°C的仓库中待进一步使用。
样品制备
大米采用标准的工业碾磨程序进行加工，包括依次脱壳、磨料碾磨和抛光。首先，颗粒被
样品尺寸和外观的差异
大米的工业加工通常采用多阶段碾磨系统。稻谷经过连续的碾磨步骤，并逐步进行抛光。相应地，颗粒的长度、宽度和厚度逐渐减小（表1）。数据显示，每个碾磨阶段的颗粒尺寸差异在统计上不显著；然而，随着碾磨的进行，这些尺寸呈现出一致的下降趋势。一方面，糠层占
结论
本研究阐明了 Daohuaxiang 稻谷在多阶段碾磨过程中的品质变化。在初始阶段，两个碳化硅滚筒磨机通过强烈的剪切和碾磨作用去除了37.25%的糠层。这一过程还使碎米比例增加到了5.37%。在随后的阶段，两个铁滚筒磨机通过摩擦和压缩作用去除了额外的67.20%的糠层和58.91%的胚芽。这一阶段完全暴露了
作者贡献声明
Lele Lu：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，软件使用，实验研究。秦森：资源获取，项目管理，实验研究。刘颖：软件使用，数据管理。王长远：资源获取，概念构思。王立东：监督，资金获取，概念构思。池晓星：监督，资源管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本研究报告的工作。
致谢
作者衷心感谢中国国家重点研发计划（2021YFD2100902）、青岩人才支持计划项目（DQLY202401）以及黑龙江省粗粮生产和加工优势专项学科项目（2022-78）提供的财政支持。
