通过添加碎扎井米（broken Zajing rice），高直链淀粉大米（high-amylose rice）的质地得到了改善。这一改善背后涉及多尺度结构变化及水合作用机制
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本研究探讨将低直链粳米（ZJR）的大碎米（LBR）和小碎米（SBR）添加至高直链米（HAR）中，以改善其食用品质同时保持低消化特性。通过TPA、LF-NMR、SEM和RVA等分析，发现20% SBR最佳，提升粘性、弹性和膨胀能力，伴随淀粉链短支化增加和水分分布改变，验证了碎米作为功能性改良剂的有效性，为开发兼具健康与适口性大米提供依据。
崔家宇|魏一鸣|高明|于世尧|贾飞|张晓伟|方亚鹏
上海科技大学健康科学与工程学院，中国上海200093
摘要
本研究探讨了在低直链淀粉 japonica 米中添加大粒碎米（LBR）或小粒碎米（SBR）是否能够在保持其缓消化特性的同时改善高直链淀粉米（HAR）的食用品质。添加碎米（BR）降低了硬度，并增强了 HAR 的粘性、凝聚性和弹性，且随着 BR 含量的增加，改善效果更为显著，尤其是 SBR。这些质地变化伴随着糊化温度的降低、峰值粘度和最终粘度的升高以及膨胀能力的增强。LF-NMR 和 SEM 分析表明，BR 的添加改变了煮熟后 HAR 颗粒内的水分分布，增加了弱结合水，使其内部结构更加水化和多孔。淀粉链长分布显示直链淀粉含量减少，短支链淀粉（DP 6-36）含量增加，从而促进了糊化和基质水合作用。由于水分含量的提高和酶的更容易接触，BR 的添加适度提高了淀粉的消化率；然而，HAR-BR 混合物的消化率仍明显低于低直链淀粉米，表明其缓消化特性得以保留。此外，20% 的 SBR 在提升口感和相对较低的消化率之间取得了最佳平衡。这些发现为在保持 HAR 的潜在降血糖益处的同时提高其接受度提供了一种实用策略。
引言
作为全球最重要的主食作物之一，大米为超过一半的世界人口提供了主要能量来源（Jukanti 等，2020）。它通常被认为是一种高消化率的碳水化合物来源（Brand-Miller 等，2009）。然而，常见的低直链淀粉米品种含有大量快速消化的淀粉（RDS），这会导致餐后血糖波动，并与肥胖、2 型糖尿病和心血管疾病有关（Lehmann & Robin，2007）。相比之下，高直链淀粉米（HAR）消化得更慢，从而减缓了餐后血糖反应，降低了糖尿病、心血管疾病和结直肠癌等慢性疾病的风险（Lehmann & Robin，2007）。尽管 HAR 具有公认的健康益处，但其较差的食用品质仍然是消费者接受度的主要障碍。长直链淀粉的存在导致其质地坚硬、粘性低且味道不佳（Nakamura 等，2016）。这些感官缺陷降低了消费者的接受度，限制了其在食品工业中的广泛应用。因此，提高 HAR 的食用品质同时保持其健康益处已成为一个重要的研究目标。
Zajing 米（ZJR）是一种通过杂交 japonica 父本培育出的杂交品种，以其优质的谷物品质和食用特性而闻名（Bian 等，2021），包括短至中等粒形、适度的粘性和出色的口感等 japonica 特性。此外，ZJR 具有较高的碾磨产量、较高的整粒率以及良好的整体食用品质，同时直链淀粉和蛋白质含量较低（Zhang 等，2021）。这些特性主要归因于其淀粉链长分布（CLD），其中含有较高比例的短支链淀粉和相对较少的直链淀粉（Tao 等，2019）。这种 CLD 结构使 ZJR 具有天然柔软且粘性的质地，使其成为平衡 HAR 过度坚硬性的理想补充材料。
此外，使用来自 ZJR 的碎米（BR）还具有额外的优势。BR 通常占总碾磨米的 1-13%，可分为大粒碎米（LBR）和小粒碎米（SBR）。LBR 是指长度小于平均粒长四分之三的碎片，能被 2.0 毫米圆孔筛网截留；而 SBR 则是指能通过 2.0 毫米筛网但被 1.0 毫米圆孔筛网截留的更小碎片（Yao 等，2023）。尽管由于其不规则的外观而传统上被低估，但 BR 的化学组成与整粒米基本相同，且成本更低。更重要的是，与传统使用完整低直链淀粉米的品种混合不同，BR 具有断裂的结构和更高的水合能力，使其能够作为功能性质地改良剂，同时作为碾磨副产品具有经济和可持续性优势（Mukhopadhyay & Siebenmorgen，2017）。因此，在 HAR 中添加少量 ZJR-BR 可以在低替代水平下改善质地特性，同时保留高直链淀粉的含量带来的健康益处。
尽管具有这种潜力，但关于 BR 添加对 HAR 质量影响的系统研究仍然很少。大多数先前的研究都集中在完整的整粒米上，品种类型、颗粒大小和混合比例的综合影响尚未得到充分探讨（Xing 等，2025）。特别是，混合米系统中淀粉 CLD、微观结构特性和体外消化率之间的相互作用尚不清楚。此外，是否可以在不显著提高淀粉消化率的情况下改善质地，从而保持 HAR 的低血糖益处，仍不清楚。
在本研究中，我们假设即使是在低水平添加 ZJR-BR 也能改善 HAR 的质地，而不会大幅提高淀粉消化率。为了验证这一假设，本研究调查了 BR 类型（ZJR-LBR 与 ZJR-SBR）和混合比例（10%、20%、30%）对 HAR 质量的影响，以纯 HAR 和 ZJR 作为对照。采用了多种技术方法，包括质地分析（TPA）、低场核磁共振（LF-NMR）、扫描电子显微镜（SEM）、快速粘度分析仪（RVA）和尺寸排阻色谱（SEC）来分析淀粉链长分布，以及体外淀粉消化率测定。研究目标是：（1）明确 ZJR-BR 添加如何影响 HAR 的质地、微观结构和烹饪特性；（2）阐明淀粉链长分布与关键品质特性之间的相关性；（3）为合理利用粘性低直链淀粉品种中的 BR 来提升 HAR 的口感提供科学依据，同时不损害其低血糖益处。本研究提出了一种通过添加非高直链淀粉品种中的 BR 来提高 HAR 食用品质的新策略。通过在低添加水平下改善质地，这种方法保留了 HAR 的健康优势，同时为碾磨副产品增加了价值，提供了健康和可持续性的双重好处。
材料
HAR 来自浙江省农业科学院（中国浙江），而 ZJR（主要为 Wuyujing 品种）、ZJR-LBR 和 ZJR-SBR 由益海 Kerry 投资有限公司（中国台州）提供。ZJR-LBR 由长度小于完整粒长四分之三的不完整颗粒组成，能被 2.0 毫米筛网截留；ZJR-SBR 则是由能通过 2.0 毫米筛网但能被 1.0 毫米筛网截留的颗粒组成。LBR 和 SBR 均来自同一批 ZJR。
添加 ZJR-BR 后 HAR 的质地和感官品质
TPA 结果显示，添加 ZJR-BR 显著改变了 HAR 的质地特性（表 1）。单独的 HAR 具有最高的硬度和最紧实的质地，这与直链淀粉分子相比支链淀粉的快速回降行为一致。高直链淀粉含量还限制了烹饪过程中的淀粉膨胀和渗出，导致凝胶结构紧密、致密（Li & Gilbert，2018）。相比之下，ZJR 和纯 BR 组（LBR、SBR）有显著
结论
本研究表明，在低直链淀粉 japonica 品种（Zajing）中添加碎米是提高 HAR 食用品质的有效策略。ZJR-LBR 和 ZJR-SBR 都降低了硬度，并增强了粘性和凝聚力，其中 SBR 的改善效果最为显著。这些改善效果与膨胀能力的增加、糊化温度的降低以及改变的水分分布密切相关，从而促进了更高的水分含量
作者贡献声明
高明：撰写 – 审稿与编辑、方法学、数据分析。魏一鸣：撰写 – 审稿与编辑、方法学、数据分析。崔家宇：撰写 – 初稿撰写、可视化、方法学、实验设计、数据分析。方亚鹏：撰写 – 审稿与编辑、资金获取。张晓伟：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、资金获取、概念构思。贾飞：撰写 – 审稿与编辑、资金获取。于世尧：
未引用参考文献
Ha 等，2024；Li 等，2019。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了 中国国家重点研发计划（2023YFF1104300）和 山东省泰山学者基金会（tsqn202408082）的财政支持。
