全米粒的高静水压处理以提高无麸质面粉的价值：对营养、功能性及抗氧化特性的影响

《Food and Bioprocess Technology》：High Hydrostatic Pressure Treatment of Whole Rice Grains to Enhance the Value of Gluten-Free Flours: Effects on Nutritional, Functional, and Antioxidant Properties

　　摘要：精制米粉因其适宜的感官特性而被广泛用于无麸质（GF）食品配方中。然而，其有限的技术功能性和营养特性表明需要采取各种技术解决方案来提高最终产品的质量。非热加工技术，如高压静水压（HHP），是改善面粉功能性的有前景的策略，从而增强其适用于GF产品的能力。迄今为止，关于利用HHP促进谷物及其制品功能特性改变的研究很少，且主要集中于HHP对基本基质（如淀粉和精制面粉）的直接应用。本研究调查了预浸泡与HHP（600 MPa/5、15和30分钟的保持时间）联合处理对整粒大米的影响，以优化所得糙米面粉的技术功能性和营养特性。联合处理后的面粉表现出显著的水分吸收能力提升（p<0.05），而乳化活性随保持时间的增加而降低。经过预浸泡和HHP处理的面粉中，生物活性化合物（特别是硫胺素和总酚含量）的水平显著增加（p<0.05）。此外，经过预浸泡后进行长时间HHP处理（15和30分钟）的面粉表现出比未经处理的面粉及其余分析样本更高的抗氧化能力（p<0.05）。本研究结果表明，对整粒大米进行HHP处理是生产具有优良技术功能性和增强营养特性的无麸质全谷物面粉的有效方法。

引言：大米（Oryza sativa L.）是一种全球广泛种植的谷物，被认为是约50%世界人口的主食（Wu等人，2019年）。2022/23年度，大米产量达到了4.265亿吨（Cardo等人，2021年；FAO，2022年）。预计随着全球人口的增长，大米消费量也将增加。此外，由于个人选择或医疗需求（特别是在乳糜泻（CD）等情况下的日益普遍——Cardo等人，2021年），对无麸质（GF）产品的需求不断增加，这推动了大米作为这些产品关键成分的使用。米粉因其出色的消化性、低过敏性和感官特性（包括温和的味道和无色的外观）而非常适合食品应用（Ronda等人，2014年；Wu等人，2019年）。大米通常以精制面粉或淀粉的形式与其他淀粉、脂肪和糖一起用于GF烘焙产品中。然而，无麸质产品的营养价值往往低于含麸质的产品，尤其是那些由全麦面粉制成的产品。实际上，据报道，无麸质饮食可能导致营养不平衡，主要是由于复杂碳水化合物和微量营养素的摄入不足，同时脂肪摄入量较高（Cardo等人，2021年；Torres等人，2016年）。尽管近年来无麸质烘焙产品取得了重要进展，但仍需进一步提高其营养价值（Foschia等人，2016年）。其中一个关键挑战是向GF烘焙产品中添加膳食纤维（DF），膳食纤维在促进健康和提高食品营养质量方面起着重要作用（Sabanis等人，2009年）。然而，加入膳食纤维可能会由于物理变化而不利地影响产品质量（Tornberg，2017年），通常会导致感官特性的下降（Kuèerová等人，2013年）。为了解决GF面包制作中的常见问题，如热稳定性低、粘度损失和淀粉回生，人们提出了通过化学或物理处理来增强天然面粉或淀粉的功能性的方法（Conte等人，2019年）。除了提高技术功能性外，物理改性的方法还有助于开发清洁标签成分（BeMiller，2018年）。这些方法环保，并符合食品行业对可持续生产实践的日益重视。各种物理处理技术，包括非热等离子、超声波和高压静水压（HHP），已应用于面粉和含淀粉基质，不仅带来了环境效益，还降低了能源消耗并改善了热不稳定食品化合物的保留（Barros等人，2021年；Jimenez-Pulido等人，2024年；Min等人，2014年）。在非热加工方法中，HHP因其其在食品保存中的作用而被广泛认可，也有潜力通过改变淀粉和蛋白质等关键食品大分子的物理性质来改变其功能特性（Chakraborty等人，2022年；Zhang等人，2019年）。这些变化主要是由于静电和疏水相互作用的破坏（Yang等人，2017年）。施加压力后，基质的界面（乳化和发泡）和流变特性会发生变化（Barbhuiya等人，2021年）。HHP改性的淀粉颗粒表现出类似于退火处理的特性（Kim等人，2012年）。然而，压力诱导的糊化与热诱导的糊化不同，前者稳定了氢键，保持了淀粉颗粒的形状（Rostamabadi等人，2023年）。糊化程度取决于压力水平、保持时间、温度和淀粉与水的比例（Kim等人，2012年）。此外，淀粉的晶体结构在这个过程中起着关键作用（Pei-ling等人，2010年）。在HHP处理过程中优化这些参数将允许定制面粉的物理化学和功能特性。

关于HHP处理富含淀粉的米粉基质的研究显示，200 MPa以上压力下大米麸蛋白的水分和油吸收增加（Zhu等人，2017年），600 MPa和50–60°C下处理的米淀粉的膨胀能力更高且溶解度更低（Li等人，2012年）。据报道，在巴斯马蒂米浆中，随着保持时间的延长，凝胶弹性增加（Ahmed等人，2007年）。此外，400和600 MPa处理下的米面粉的糊化行为也发生了变化（Cappa等人，2016年）。迄今为止的大多数研究集中在单独的生物聚合物上，如米淀粉或蛋白质浓缩物。一些研究探讨了使用HHP来改善烹饪过程中米粒的质地特性（Boluda-Aguilar等人，2013年；Huang等人，2009年；Yamakura等人，2005年；Yu等人，2015年）。其他研究评估了HHP对稻米水分吸收和糊化的影响，旨在改善其烹饪性能（Ravichandran等人，2018年）。此外，还研究了温度和HHP对米粒营养特性的联合影响（Balakrishna & Farid，2020年）。然而，仍缺乏关于将HHP应用于整粒大米以生产具有增强营养价值和改善功能性的修饰面粉的研究。本研究研究了使用HHP技术处理整粒大米以生产具有增强功能性和营养特性的全谷物面粉的潜力，用于无麸质工业应用。为此，评估了不同保持时间（5、15和30分钟）的600 MPa HHP处理以及HHP处理前的浸泡预处理的影响。所研究的不同工艺因素对最终面粉的形态学、技术功能性和营养特性的影响进行了确定。

材料与方法：
原材料和化学品：
粳米（日本品种）由Herba Ricemills S.L.U.公司提供。米粉的近似组成为（每100克干物质）：总碳水化合物87.6±2.1克，蛋白质8.6±1.8克，脂肪1.8±1.0克，灰分2.0±0.1克。化学品来自Sigma-Aldrich公司（美国密苏里州圣路易斯）。使用的化学品包括：没食子酸、6-羟基-2,5,7,8-四甲基-2-羧酸（Trolox）、Folin–Ciocalteu（FC）试剂、2,2′-Azinobis 3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid（ABTS?+）、2,2′-diazobis-(2-aminodinopropane)-dihydrochloride（AAPH）、荧光素和2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl（DPPH?）。

高压静水压处理：
压力处理过程如下：将浸泡（4小时，40°C）或未浸泡的稻米分批装入与蒸馏水（1:4，w/w）共挤的聚乙烯/聚酰胺袋中。然后将这些批次放入塑料容器中，在室温下使用HHP Wave 6000/135设备（NC Hyperbaric，西班牙布尔戈斯）进行高压静水压（HHP）处理，水作为压力传递介质。每批浸泡和未浸泡的米粒分别在600 MPa下处理5、15或30分钟。HHP处理后，在相对较低的温度（35°C）下使用空气干燥烤箱（Memmert Incubator，德国比肯巴赫）进行干燥，以将米粒的含水量降至标准水平16%，从而便于脱壳。使用CD1磨机（CHOPIN Technologies，法国巴黎）进行脱壳和研磨。所得到的米粉（WR），分为未浸泡（U）和浸泡（S）样品，平衡至14±1%的湿度，并储存在4°C。通过相同的研磨过程从原始米粒获得的整粒米粉样品用作测试对照。

面粉的颗粒大小分布和颜色参数：
使用Matersizer 2000（Malvern Instruments Ltd，英国马尔文）测定了面粉样品的直径（D50）和粒度分散 [(D90–D10)/D50]，具体方法参照Vela等人（2023年）。每个面粉样品进行了三次测量。颜色参数使用CIE L*a*b*色空间和D65标准光源及10°标准观察者获取。数据采集使用CIE CSM 5色度计（PCE Instruments，德国梅舍德）和CQCS3软件3.2版本（深圳ThreeNH Technology Co. Ltd，中国深圳）。每个样品至少进行了五次测量。色调（h）和色度（C*）根据CIELAB坐标确定，每个样品相对于原始面粉的颜色差异使用以下公式计算：ΔE = {(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2}1/2。

面粉的微观结构：
使用扫描电子显微镜（SEM，Quanta 200-F，FEI，奥地利格拉茨）研究了改良 rice面粉的结构形态，并与原始大米进行了比较。在低真空模式下，X射线装备的显微镜在12 keV的加速电压下进行显微观察，放大倍数为×3000、×5000和×10,000。

面粉的功能特性：
面粉样品的水分吸收能力（WAC）和油吸收能力（OAC）根据Abebe等人（2015年）描述的方法测定，并表示为每克整粒大米（WR）面粉保留的水或油的克数。水分吸收指数（WAI，g gel/g 样品）、水溶性指数（WSI，g 可溶性固体/100 g 样品）和膨胀能力（SP，g gel/g 不溶性固体）根据Calix-Rivera等人（2023年）报告的程序进行测量。乳化活性（EA）按乳化层体积占面粉、水和油混合物初始总体积的百分比进行评估，方法依据Vela等人（2023年）。乳化稳定性（ES）通过80°C加热30分钟后剩余的乳化层百分比来确定。泡沫容量（FC）是使用Vicente等人（2023年）描述的方法进行评估的，并以每克WR面粉产生的毫升泡沫体积来表示。所有结果都是基于干重（dw）报告的，分析过程进行了三次重复。

**糊化性质**
面粉的糊化行为是根据AACC国际方法76–21.01标准2（AACC，2017年）以及Gutiérrez等人（2022年）描述的程序，使用Kinexus Pro+流变仪（Kinexus Pro+，Malvern Instruments Ltd，Malvern，英国）进行研究的。使用Rspace 1.72软件（Malvern Instruments Ltd，英国）获得了粘度曲线和以下糊化参数：糊化温度（PT）、糊化时间（Pt）、峰值粘度（PV）、最低粘度（TV）、断裂粘度（BV）、最终粘度（FV）和恢复粘度（SV）。每种面粉都进行了两次测量。

**凝胶的流变性质**
从糊化测试中获得的样品凝胶的流变性质也被确定了。这些凝胶被放置在直径为40毫米、间隙为1毫米的锯齿板上，在25°C下使用Kinexus Pro+流变仪（Malvern Instruments Ltd，Malvern，英国）进行振荡测量前静置5分钟。通过0.1%到100%的应变扫描，确定了线性粘弹性区域（LVR）。凝胶在不破坏结构的情况下所能承受的最大应力（τmax）被确定为LVR的极限，并根据Abebe和Ronda（2014年）的程序计算得出。在交叉点（G′=G″）处的应力也被收集。还进行了频率扫描（从10到1Hz，恒定应变1%），以获得G′1、G″1和tan δ1系数，这些系数使用Abebe和Ronda（2014年）描述的幂律模型进行拟合，分别代表1Hz下的弹性模量和粘性模量以及损耗正切。从潜在方程式中还得到了指数“a”、“b”和“c”，这些指数表明了模量对振荡频率的依赖性。复模量（G*1）也是通过[(G′1)2 + (G″1)2]1/2计算得出的。测量也进行了两次重复。

**面粉的营养性质**
根据Rico等人（2020年）的程序，测定了每种面粉样品中B族维生素（硫胺素、烟酸和吡哆醇）的含量。结果以每100克干重（dw）的毫克维生素表示。

**灰分**
通过焚烧每种面粉样品获得灰分，并使用Gutiérrez等人（2022年）描述的方法进行处理，然后放入Varian SpectrAA 240 FS原子吸收分光光度计（Agilent Technologies，Santa Clara，CA）中分析矿物质含量（P、Ca、Fe、Mn、K、Zn）。结果以每100克干重（dw）的毫克表示。样品进行了两次测量。

**总酚含量（TPC）和总抗氧化能力（TAC）**
根据Rico等人（2021年）的方法，准备面粉提取物：将1克每种面粉样品与10毫升甲醇/水溶液（1:1，v/v）混合，用0.1 M HCl酸化至pH 2。混合物在250 rpm的轨道摇床中摇晃30分钟，然后在4000 rpm下离心10分钟。所得上清液通过Whatman No. 1滤纸过滤并收集。通过加入10毫升相同的溶剂对残留物进行第二次提取并重复该过程，接着使用5毫升溶剂进行第三次提取。合并的上清液调整到最终体积25毫升，并在-80°C下储存以供进一步分析。根据Rico等人（2021年）的方法确定提取物的总酚含量（TPC）。使用微孔板读数器（Fluostar Omega，BMG，Ortenberg，德国）在765 nm处测量吸光度。使用没食子酸（98–699 μM）作为标准品制备校准曲线，结果以每100克干重（dw）的毫克没食子酸当量（GAE）表示。

**抗氧化能力**
遵循Rico等人（2021年）描述的程序，综合评估了面粉提取物的总抗氧化能力（TAC），考虑了不同的抗氧化机制。ORAC（氧自由基吸收能力）测定用于测量样品抑制过氧自由基的能力，而FRAP测定评估了它们的还原铁能力。此外，还进行了DPPH?自由基清除测定，以确定提取物中和常见自由基种类的能力。这些互补方法的结合提供了更完整和可靠的TAC估计，因为每种测定反映了不同的抗氧化机制，它们共同促进了整体活性。

**固体样品中的抗氧化活性**
还使用Q-DPPH?和Q-ABTS?+测定评估了固体样品中的抗氧化活性（淬灭剂，Q-），以提供关于样品中不可溶性抗氧化化合物存在的信息。数据是使用微孔板读数器（Fluostar Omega，BMG）获得的。结果以干重（dw）为基础表示，DPPH?、Q-DPPH?、ABTS?+和ORAC以每100克样品的毫克Trolox当量（TE）表示，FRAP以每100克样品的毫摩尔Fe2?表示。每个样品至少进行了两次评估。

**统计分析**
进行了多因素方差分析，以确定所研究各个因素的影响及其相互作用。还使用Fisher最小显著差异（LSD）进行了方差分析（ANOVA），以在95%的置信水平上确定样品之间的显著差异。使用Statgraphics Centurion 19-X64软件（Bitstream，Cambridge，MN，美国）进行统计数据分析。

**结果与讨论**
**颗粒大小分布和面粉颜色特性**
面粉的粒径分布显示在表1中。 holding时间因素显著影响了中位数颗粒大小（D50）（p < 0.05），尽管原始面粉和改性面粉之间没有发现显著差异。然而，浸泡和高压处理（HHP）的holding时间影响了颗粒大小的分散。未经预浸泡处理、仅在HHP下处理5分钟和15分钟的样品显示出显著更高的颗粒大小分散（p < 0.05），与原始和预浸泡样品相比。在这些时间内进行的加压处理可能影响了稻谷的结构完整性，导致颗粒大小分布的变化。Ahmed等人（2017年）也发现，在600 MPa下HHP处理的稻浆中颗粒大小分布存在变化，尤其是在面粉与水的比例降低时。表1显示了来自原始和HHP处理稻谷的面粉样品的颗粒大小分布和比色参数。

**颜色特性**
表1还显示了所得面粉的颜色参数。holding时间显著影响了样品的亮度（p < 0.01），30分钟处理的样品显示出显著更高的亮度值（p < 0.05），与处理时间较短和原始面粉相比。色调（h）不受holding时间的影响，但色度（C*）值随处理时间的延长显著增加（p < 0.01）。Yu等人（2017年）在加压处理的红米中也观察到了亮度和色度的轻微但显著变化，他们将这些变化归因于HHP处理减压阶段水和色素的迁移。

**面粉的微观结构**
图1显示了HHP处理对WR面粉微观结构的影响，处理时间为延长holding时间（15分钟和30分钟），使用了预浸泡和未浸泡的稻谷。原始面粉样品的显微照片（图1A）显示出不规则的多面体形状的淀粉颗粒，以密集、紧密的结构排列，这与Zhu等人（2016年）之前的报道一致。相比之下，未经预浸泡处理的样品中的淀粉颗粒的多面体形状不那么明显（图1B和D）。而在HHP处理前进行预浸泡的样品中，淀粉颗粒发生了更明显的变化，呈现出圆形、均匀的球状外观（图1C和E）。此外，联合处理样品中的淀粉颗粒直径大于通常报告的2-6 μm（Li等人，2012年）。这些结果与先前的研究一致，表明HHP处理诱导了淀粉颗粒的膨胀（Stolt等人，2000年；Rumpold，2005年）。Rumpold（2005年）认为，糊化的初始阶段涉及淀粉颗粒的膨胀和其晶体结构的破坏，随后转变为更开放的晶体结构，允许水渗透。颗粒内部观察到的更重要的结构变化被认为是HHP处理样品中变化的原因（Li等人，2012年；Zhu等人，2016年）。HHP处理可能由于颗粒外部的较高有序状态而保持了淀粉颗粒的完整性，这部分更能够抵抗压力。在预浸泡样品中观察到的更大变化可能归因于浸泡过程中含水量的增加，这促进了水在高压力下渗透到颗粒核心。因此，更多的淀粉颗粒与水接触，触发了压力诱导的糊化过程（Balakrishna等人，2020年）。类似地，Ravichandran等人（2018年）报告称，预浸泡的HHP处理稻谷的糊化程度高于未浸泡的稻谷。

**功能性质**
表2展示了面粉的水合、乳化和发泡性质的结果。浸泡预处理显著影响了面粉样品的水分和油分吸收能力（p < 0.05），预浸泡样品的水分吸收能力（WAC）高于原始和未浸泡样品。经过5分钟和15分钟HHP处理的预浸泡样品显示出相对于原始面粉显著提高的油分吸收能力（OAC）（p < 0.05）。之前的研究也报告称，与未浸泡样品相比，预浸泡样品的WAC值更高，特别是在HHP处理的荞麦颗粒中（Gutiérrez等人，2022年）。Cappa等人（2016年）观察到HHP处理（600 MPa）后稻米面粉浆的水分保持能力（WRC）提高，尽管当holding时间从5分钟延长到10分钟时没有进一步增加。有人提出，HHP处理后淀粉的亲水性增加与颗粒无定形区域的膨胀有关，导致无定形区和结晶区之间的氢键发生变化（Dominguez-Ayala等人，2022年）。在“面粉的微观结构”部分观察到的微结构变化，特别是那些经过预浸泡处理的样品，其特征是由于联合处理导致的淀粉颗粒膨胀，这与该机制一致。WAC也可能受到蛋白质亲水部分的影响，这些部分在加工过程中可能会发生结构变化（Vela等人，2021年）。HHP处理可以从300 MPa及以上改变食品蛋白质的构象，并根据压力水平和holding时间改变其功能性质（Balasubramaniam等人，2017年）。Zhu等人（2017年）发现，增加的压力水平提高了米糠蛋白质的吸水能力，将这一结果归因于蛋白质的展开和更多亲水基团的暴露。类似地，Lin和Fernández-Fraguas（2020年）以及Sosa等人（2020年）将HHP处理的普通豆类面粉和鸽子豌豆面粉的增强油分结合能力和油分保持能力分别与蛋白质结构的变化联系起来。

**浸泡处理和holding时间的影响**
浸泡处理和holding时间显著影响了所得面粉的水分吸收指数（WAI）、膨胀能力（SP）和水分溶解指数（WSI）（p < 0.05）。压力处理样品的WAI和SP值显著降低（分别为6%和16%）。预浸泡处理也影响了这些参数，但仅在5分钟的holding时间时，其中浸泡样品（5S）显示出显著较低的值（p < 0.05），与未浸泡的对应样品（5U）相比。一些作者将HHP处理后（在50°C）SP值的降低归因于糙米面粉中分散纤维对膨胀的抑制作用（Zhu等人，2016年）。其他研究表明，在高温（70–90°C）下的高压处理（HHP）会诱导淀粉分子重排，限制了淀粉的水合并减少了颗粒膨胀（Li等人，2012年）。仅对于5分钟预浸泡的样品观察到WSI指数的显著降低（p < 0.05），而对于15分钟HHP处理的样品和HHP处理30分钟的未浸泡样品则观察到显著增加（p < 0.05）。大米淀粉溶解度的降低与高压灭菌（HHP）处理过程中直链淀粉分子的聚集有关（Li等人，2012年）。在经过HHP处理的糙米中，溶解度的增加归因于压力作用下淀粉成分从颗粒中扩散出来的能力增强（Zhu等人，2016年）。预浸泡处理影响了所得面粉的界面特性，特别是乳化活性和稳定性（p < 0.01）。未浸泡处理的样品在各种保持时间内显示出显著（p < 0.05）更高的乳化活性。相比之下，经过超过5分钟处理的预浸泡样品的乳化活性和稳定性较低。在起泡性能方面，随着处理时间的延长，起泡能力显著提高，但任何样品中都没有发现泡沫稳定性。蛋白质在乳化和起泡性能中起着关键作用（Cao等人，2018年）。Zhu等人（2017年）报告称，在经过HHP（100 MPa）处理的米糠蛋白分散液中乳化活性和稳定性更高，这归因于蛋白质结构变得更加开放，露出了亲水性和疏水性基团。然而，他们也观察到在500 MPa下稳定性降低，这与更高压力下分子柔韧性的下降有关。同样，Qin等人（2013年）发现核桃蛋白分离物的乳化性能取决于HHP处理的强度。最强烈的处理（500–600 MPa）降低了样品的乳化活性，而较温和的处理则改善了乳化能力。作者推测，在这些条件下蛋白质发生了适度的 unfolding（变性），从而提高了乳化能力。结果的差异可能归因于糙米粉中的其他成分，如淀粉和纤维。这些成分会促进对水分的竞争失衡，而HHP处理会随着时间的延长和预浸泡条件的增加而加剧这种竞争，从而阻碍蛋白质在油-水界面的作用。在淀粉的情况下，这种失衡与颗粒膨胀有关，进而增加了额外的水结合位点。这种现象之前已经与WAC（水分吸收能力）的结果相关联，并且也被Jao和Wu（2024年）在毛豆粉的研究中报道过。

**糊化性能**
图2和附件S1中的表格显示了RVA糊化曲线和糊化参数。尽管观察到的研究因素（预浸泡和保持时间）的影响较小，但仍发现了一些糊化曲线的一般趋势。只有样品15S的糊化温度（PT）显著增加（p < 0.05）。较高的PT表明淀粉颗粒的膨胀阻力更大（Solaesa等人，2021年）。经过HHP处理的面粉的峰值粘度（PV）也显著降低（5–11%）。PV的降低与淀粉颗粒膨胀的减少一致，正如Li等人（2012年）在600 MPa下处理30分钟的大米淀粉中所观察到的，他们将这种减少归因于处理过程中形成了直链淀粉-脂质复合物，限制了膨胀。Cappa等人（2016年）也报告了HHP处理的大米面粉的PV降低，表明部分糊化。然而，在本研究中未发现糊化焓的显著差异（值分别在8.75至8.01 J/g之间，对应于原始和15S样品；数据未显示），这与Balakrishna和Farid（2020年）的发现一致。他们指出，米壳对HHP处理具有抵抗力，防止了可检测的糊化。已有研究表明，HHP处理后淀粉颗粒的膨胀具有降低PV的效果，因为在随后的糊化测试中淀粉颗粒的膨胀能力会减弱（Dominguez-Ayala等人，2022年）。PV的降低也可能源于纤维和蛋白质成分对水分的竞争增加，减少了淀粉膨胀所需的水分（Ronda等人，2017年）。水分吸收能力的增加（WAC，见表2）表明HHP处理改变了面粉的水分结合特性。考虑到这一机制，本研究中观察到的PV结果与处理后淀粉颗粒微观结构的变化一致（“面粉的微观结构”部分；图1C和E）。

**图2**
**面粉样品的糊化曲线。** A 未经处理的样品和在600 MPa下未经浸泡处理5、15和30分钟的糯米颗粒样品（5U、15U和30U）；B 经过预浸泡并在600 MPa下处理5、15和30分钟的糯米颗粒样品（5S、15S和30S）。

**凝胶的流变性能**
使用面粉样品制备的凝胶进行的动态振荡测试结果列在表3中。频率扫描显示，弹性模量G1’和粘性模量G1″显著受到浸泡因素的影响（p < 0.01）。比较改性面粉与原始面粉的凝胶样品时仅观察到微小差异。只有15S样品的弹性模量和粘性模量显著增加（p < 0.05），30S样品在粘性模量方面也表现出相同的行为。比较预浸泡和未浸泡样品时发现显著差异，因为在处理15分钟后，预浸泡样品的模量和复数模量（G*）显著增加（p < 0.05）。

**营养成分**
先前研究表明，在恒定压力水平（350–550 MPa）下对巴斯马蒂米面粉分散体进行HHP处理时，随着保持时间的延长（7.5–15分钟），弹性模量值有所增加（Ahmed等人，2007年）。Jiang等人（2015年）也报告了HHP处理后大米淀粉凝胶强度的增强。作者将这种效应归因于压力引起的大米淀粉颗粒结构的变化，从而影响了淀粉分子之间的氢键。Lin和Fernández-Fraguas（2020年）报告称，在高压（300–600 MPa）和延长保持时间（5–15分钟）处理后的豆粉浆中，粘弹性模量有所增加。他们报告在600 MPa的压力下，分子间的相互作用增强，促进了由于糊化淀粉和/或蛋白质变性而形成的牢固结构，从而强化了豆类的微观结构。本研究的结果也显示了损失正切（Tan（δ）1值随着处理时间的增加而增加的趋势，表明保持时间因素显著（p < 0.01）。在研究中测试的条件下，所有凝胶样品都表现出类似固体的行为，表现为损失正切值低于1。关于“a”和“b”值，仅观察到微小差异。30S凝胶样品的“b”值显著降低（p < 0.05），表明粘性组分G″1依赖于频率。

**线性粘弹性区域（LVR）的应变扫描**
通过线性粘弹性区域（LVR）进行的应变扫描显示，τmax显著受到处理因素的影响（p < 0.01）。对于最低强度的处理（5U），τmax增加了两倍以上。然而，将保持时间延长至30分钟后，预浸泡和未浸泡样品的τmax显著降低（p < 0.05）。因此，处理时间不超过15分钟（5U除外）的凝胶样品保持了抵抗应变力的能力。还在LVR之外进行了应变扫描，以测试凝胶样品在失去弹性特性之前的抗变形能力（拐点）。保持时间和浸泡因素对拐点都有显著影响（分别为p < 0.01和p < 0.05）。总体而言，所有HHP处理样品的拐点值随着保持时间的延长而降低。与原始样品相比，预浸泡5分钟的样品和未浸泡15分钟的样品的降低更为显著（p < 0.05）。

**面粉的营养成分**
表4显示了WR面粉样品中的维生素和矿物质含量。原始样品中的硫胺素含量在Balakrishna和Farid（2020年）之前报告的范围内。预浸泡处理、保持时间以及它们之间的相互作用显著影响了面粉中的硫胺素含量。这些因素对烟酸和吡哆醇没有显著影响。在改性的WR面粉中没有发现维生素的损失，尽管硫胺素（样品15S和30S增加了高达88%）、烟酸（样品5U增加了18%）和吡哆醇（样品30S增加了高达32%）有显著增加。之前的研究已经报告在高压（450至600 MPa）和处理温度（50至70°C）下对糙米进行HHP处理后硫胺素含量有所增加（Balakrishna和Farid，2020年）。他们没有观察到随着处理时间延长（15至30分钟）硫胺素水平的增加，这与本研究的结果一致。Balakrishna和Farid（2020年）将这种增加归因于HHP处理导致硫胺素从颗粒外层向内层扩散。表4显示了WR面粉样品中的矿物质含量。原始样品的矿物质含量在Wu等人（2013年）报告的糙米中的钙、磷、锰和钾的范围内。然而，锌（2.3 mg/100 g）和铁（9.3 mg/100 g）的水平高于Wu等人（2013年）报告的值，后者发现锌的含量在1.5至2.2 mg/100 g之间，铁的含量在0.7至5.4 mg/100 g之间。这些差异可能是由于水稻品种或生长条件的不同（Xia等人，2017a，2017b）。预浸泡处理显著影响了铁含量，而保持时间及其与预浸泡的相互作用对钙、铁和锰的水平也有显著影响（p < 0.05）。磷酸盐、钾或锌的含量没有显著变化。然而，大多数改性的WR面粉中的锰含量减少了5–14%。经过30分钟HHP处理或15分钟预浸泡处理的面粉显示出钙和铁的显著降低（p < 0.05）。

**HHP处理后糙米中矿物质的生物利用度增加**
HHP处理（300 MPa）后糙米中矿物质生物利用度的增加归因于压力破坏细胞并释放矿物质，尽管更高的压力可能会由于糊化淀粉的包合作用而降低生物利用度（Ding等人，2021年）。HHP处理的WR面粉中矿物质含量的降低也可能归因于它们溶解到传压流体中。此外，可以假设HHP处理的糙米中矿物质组成的变化受到空间分布、化学结构以及与其他生物分子的分子关联和化合物反应活性的影响（Xia等人，2017a，b）。然而，需要进一步的研究来深入理解这些观察到的效应。

**总酚含量（TPC）和总抗氧化能力（TAC）**
表5显示了使用DPPH?、ABTS?+、FRAP、ORAC、Q-DPPH?和Q-ABTS?+测试测得的WR面粉样品的总酚含量（TPC）和总抗氧化能力（TAC）。浸泡和保持时间显著影响了TPC和TAC（p < 0.01），以及Q-DPPH?和Q-ABTS?+（p < 0.05）。原始提取物的酚含量为107 mg GAE/100 g dw，高于Goffman和Bergman（2004）报告的糙米值（69 mg GAE/100 g dw），但低于Shen等人（2009）报告的全谷物白面粉值（151.8 mg GAE/100 g dw）。研究中酚含量的变化可能源于水稻品种和处理条件的不同。在WR面粉样品中观察到酚含量的显著改善（最高增加23%）（除了5U处理的样品）。改良后的WR面粉的总酚含量（TPC）范围为107至132毫克GAE/100克干物质（dw），经过预浸泡处理并保持时间达到15分钟后，TPC有所增加。更长的保持时间并未进一步提高TPC。此前已有研究表明，高压热处理（HHP）可以增加稻米中的TPC（Kim等人，2017年）。这些作者将酚含量的增加与稻米微观结构的变化联系起来，这种变化是由于HHP处理改变了酚类化合物的分布和聚集方式。HHP处理能够破坏细胞壁和疏水键，从而使溶剂更容易穿过更通透的细胞膜（Kim等人，2017年）。表5显示了从未处理和经过HHP处理的稻米颗粒中提取的面粉样品的总酚含量（TPC）和总抗氧化能力（TAC）。

与未浸泡的样品相比，浸泡过的样品的TPC显著增加，这表明浸泡可能增强了细胞壁的通透性，使其更容易受到HHP处理的影响。在经过两次高压处理的荞麦中也观察到了类似的TPC增加现象（Gutiérrez等人，2022年）。HHP处理导致这一增加的机制可能与同一样品中硫胺素含量增加的机制类似。

总抗氧化能力（TAC）也受到浸泡和保持时间的显著影响（p < 0.01）。总体而言，改良后的WR面粉的TAC水平与未处理样品相似，除了5U和15U样品，它们的DPPH?和Q-DPPH?值较低。随着保持时间的延长，TAC通常会有所提高，尤其是在经过预浸泡的面粉中。所有经过预浸泡的样品以及30U样品的DPPH?和Q-DPPH?值均有显著增加（p < 0.05）。此外，所有经过HHP处理的WR面粉的ABTS?+、Q-ABTS?+和FRAP值也显著上升（8-36%）。然而，仅经过30分钟HHP处理的样品或15S样品的ORAC值才有显著提高。HHP处理后的WR面粉具有更高的总抗氧化能力（TAC），这很可能与其较高的酚含量有关，因为酚类化合物是米糠提取物抗氧化活性的关键成分（Goffman & Bergman，2004年）。高压处理后糙米更高的抗氧化活性也可能是因为压力处理对细胞壁和细胞器的剪切作用，使抗氧化化合物释放到细胞外环境中，从而提高了自由抗氧化剂的生物可利用性（Xia等人，2017a, b）。

结论

对整粒大米进行HHP处理后，所得面粉的技术性能和营养价值得到了提升。研究发现，在600 MPa的压力下进行HHP处理之前，将大米预浸泡（4小时，40°C）可以提高面粉的吸水性。此外，这些面粉具有更高的热稳定性和更低的峰值粘度，这可能是由于淀粉与其他面粉成分之间对水的竞争加剧，从而抑制了淀粉颗粒的膨胀。相比之下，仅通过HHP处理（未经预浸泡）获得的面粉表现出更好的乳化活性，特别是经过5分钟处理的面粉，其乳化稳定性最高。这些直接经过HHP处理的面粉形成了更稳定的乳液，这可能是由于大米蛋白质和淀粉的结构变化，增强了它们与水和油脂的相互作用。

从营养角度来看，经过预浸泡和HHP联合处理的面粉在较长的保持时间（最长15分钟）内酚含量显著增加。这些面粉还表现出更高的抗氧化活性，这体现在抗氧化化合物的生物利用度优于未处理和未浸泡的样品。此外，联合处理还增加了硫胺素和吡哆醇的保留率，硫胺素含量增加了高达88%，吡哆醇含量增加了高达32%，同时尼古丁、磷、钾和锌的含量也有所增加。这些结果表明，HHP处理不仅提高了这些营养素的提取率和利用率，而且在加工过程中也增强了它们的稳定性。

总之，HHP处理已被证明是一种适用于复杂物料（如整粒谷物）的先进技术，能够生产出纯净、营养丰富且技术性能改进的原料，具有广泛用于无麸质产品的潜力。需要进一步的研究来验证改良面粉在实际复杂食品系统中的表现。