摘要：針對糙米蒸煮時間長、口感粗糙等問題，應用輝光放電等離子體技術對糙米進行處理，利用質構儀、掃描電鏡、傅里葉近紅外圖譜和X射線衍射儀等分析不同電流強度對米飯蒸煮特性、感官品質、質構特性、微觀結構和晶體結構的影響。研究結果表明：低溫等離子體技術在一定程度上可以改善糙米的蒸煮性能和食用品質，顯著提高了糙米飯的浸泡吸水率、加熱吸水率、體積膨脹率和固形物損失率(P<0.05)，分別增加了3%、30%、50%和0.5%左右，而顯著縮短蒸煮時間到24.8min(P<0.05);相比于對照組糙米，低溫等離子體處理后糙米飯質構特性的硬度、咀嚼性和膠黏性顯著減小到1566.60g、451和709.11(2.0A)，而感官評分、彈性、黏附性和回復性顯著增大，當電流強度在1.5A時糙米飯質構特性和感官品質最佳(P<0.05)。

　　通過掃描電鏡觀察到低溫等離子體處理后糙米表面出現凹陷和裂縫，進一步解釋了吸水率增加的原因。利用X射線衍射儀分析發現，輝光放電等離子體處理后的糙米結晶度下降，在1.5A時達到最小值31.19%，但結晶類型未發生改變，仍為典型的A型;傅里葉近紅外儀分析發現糙米親水基團的峰值含量增加，親水性能增加。綜合來看，當電流強度處于1.5A時糙米的食用品質最佳。研究結果表明低溫等離子體技術在改善糙米食用品質方面具有潛在的應用前景。

　　關鍵詞：低溫等離子體;電流強度;糙米;食用品質

　　糙米是由稻谷直接脫殼而成，包括麩皮層、胚及胚乳[1]。糙米營養價值豐富，除了蛋白質、碳水化合物等基本營養成分外，還含有谷胱甘肽和γ-氨基丁酸等保健功能因子，但由于糙米皮層含有較多的粗纖維和蠟質層，嚴重阻礙了蒸煮過程中水分吸收，導致糙米存在口感粗糙、蒸煮時間長、食用不方便等問題[2]。目前對糙米皮層最常見的處理方法是研磨法，但會導致大量的營養物質損失。

　　除此之外，預糊化法[3]、萌芽法[4-5]、酶解法[6]、超聲波處理[7]、高溫流化技術[8]、乳酸菌發酵法[9]和超高壓處理[10-11]也是目前常用的處理方法，但仍存在處理時間長、成本高和品質下降嚴重等問題。因此，尋求一種既可以最大限度保持糙米營養物質又能有效的改善其食用品質的糙米處理方法具有重要的意義。低溫等離子體技術作為一種非熱改性方法，憑借其能耗低、安全、操作簡便等特點在食品加工領域中引起廣泛關注。等離子體作為一種準中性的電離氣體，可通過體系中大量的帶電粒子、活性成分和紫外線的物理化學作用實現對樣品的加工處理[12]。

　　Chen等[13]通過對糙米進行不同電壓的等離子體處理試驗，發現隨著處理電壓的升高蒸煮時間會出現先上升后下降的趨勢，在1kV時糙米的蒸煮時間最短，僅為17.2min。隨后Chen等[14]又以長粒秈糙米為研究對象，發現蒸煮時間隨著電壓增大呈現逐漸減小的趨勢。Thirumdas等[1通過研究發現此技術可以有效縮短糙米的最佳蒸煮時間，改善糙米的食用品質。而目前國內關于低溫等離子體改善糙米食用品質的研究仍處于初級階段，區別于已有的研究，本試驗以長粒香粳稻糙米為研究對象，將糙米置于真空狀態下排除其他離化氣體的影 響，重點分析不同電流強度的輝光放電等離子體對糙米食用品質的影響，包括糙米飯的感官品質和質構特性，并對不同電離強度處理下糙米的結晶度、微觀結構和結構變化進行分析，闡述低溫等離子體技術對糙米改性的機理，為低溫等離子體技術在糙米加工業中的應用提供理論依據。

　　1材料與方法

　　1.1材料與儀器

　　長粒香糙米：黑龍江五常市;收獲年份：2018年;低溫密閉冷藏。PL3002-IC電子分析天平：梅特勒托利多公司;DGG-9000型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海森信試驗儀器有限公司;TA.XT2iPlus質構儀：英國StableMicroSystem公司;RVA4500快速粘度分析儀：Rigaku;D/max-rB型X射線衍射儀：日本理學公司;XDS型近紅外分析儀：丹麥福斯儀器有限公司;S-300N型電鏡：日本Hitachi公司;FW-135型中草藥粉碎機：天津泰斯特公司;QGWB-PM001全谷物低溫等離子體專用振動布料器：河北航興機械科技有限公司。

　　1.2試驗方法

　　1.2.1糙米的等離子體處理

　　首先將樣品放入真空度為3Pa的真空腔中除去樣品表面的水分和氣體，對照樣品同樣需要真空處理。本試驗通過調整不同電流水平(0、0.5、1.0、1.5、2.0A)對樣品進行等離子體處理，以研究不同電流強度對糙米食用品質的影響。每次處理樣品為200g，作用時間為2min。整套裝置底部安裝有振動機，可以保證所有試驗樣品接受均勻而全面的處理。

　　1.2.2浸泡吸水率準確稱取糙米7份，每份10.00g，置于容器中加入30mL蒸餾水，于室溫(25℃)條件下浸泡，每隔1h取樣，測定不同電流強度條件下浸泡后的糙米質量，按公式(1)計算浸泡吸水率。浸泡吸水率/%=(mi-m0)/m0×100(1)式中：m0為浸泡前糙米質量，g;mi為浸泡后糙米質量，g。

　　1.2.3糙米的蒸煮特性蒸煮特性的測定參考王肇慈[16]的方法。

　　1.2.3.1蒸煮時間使用玻璃板-白芯法進行米飯蒸煮時間的測定。稱取5g樣品，加入到250mL沸水中進行蒸煮。蒸煮時，每隔2min隨機取出10粒米，將其在玻璃板上進行擠壓。米粒擠壓時無不透明白芯出現的時間為蒸煮時間。

　　1.2.3.2加熱吸水率稱取5g樣品，加入50mL純凈水，置于鋁盒中并在電飯鍋中蒸制至最適蒸煮時間，濾出米粒并冷卻至室溫(約25℃)后稱量。

　　2結果與分析

　　2.1低溫等離子體電流強度對糙米浸泡吸水率的影響

　　同一浸泡時間的糙米浸泡吸水率隨著低溫等離子體電流強度的增加不斷增加;1h內浸泡吸水率均相差不大，此時低溫等離子體對其影響不大;浸泡時間在1h～12h內糙米的浸泡吸水率呈現逐步上升的趨勢，12h后糙米的浸泡吸水率趨于穩定。低溫等離子體處理后糙米的浸泡吸水率明顯高于對照組糙米，這表明低溫等離子體促進糙米浸泡吸水，這一趨勢是由于等離子體內部的電子、光子等物質破壞了糙米表面的碳碳鍵，導致糙米表面出現凹陷和裂縫，從而增加了吸水率[19];而且電流強度越大，蝕刻效果越強，越有利于水分的進入;另外浸泡過程中糙米粒自身吸水膨脹，胚乳中的淀粉內外存在水分梯度差，導致裂縫出現，也有利于內部淀粉吸收水分[20]。

　　2.2低溫等離子體電流強度對糙米蒸煮特性的影響

　　2.2.1低溫等離子體電流強度對糙米蒸煮時間的影響

　　糙米蒸煮時間隨著等離子體產生電流的增加而不斷縮短。當電流為2.0A時，糙米最佳蒸煮時間達到最低(24.8min)，顯著低于未處理樣品(P<0.05)。上述結果與Chen等[13]試驗結果相同。這是因為低溫等離子體產生的高能粒子刻蝕了糙米表面的纖維皮層，導致糙米表面產生凹陷和裂縫，使水分更容易滲透到糙米內部，而更強的表面刻蝕效果導致表面比其他樣品更親水，從而加快了淀粉的糊化，縮短了蒸煮時間。

　　食品論文投稿刊物：食品科學作為中央級專業刊物，面向食品行業科研人員、企業工程技術人員和生產管理人員，全面集中地反映了我國食品科學各專業領域的科研與實踐活動。

　　3結論

　　本文研究了不同低溫等離子體電流強度對糙米食用品質的影響，得出以下結論。

　　1)隨著電流強度的增加，糙米浸泡吸水率、體積膨脹率、加熱吸水率和固形物損失率不斷增大，而蒸煮時間顯著減小(P<0.05)。2)低溫等離子體處理后糙米飯的彈性和回復性均隨著電流強度的增加呈現先增加后減小的趨勢，而硬度、咀嚼性和膠黏性逐漸減小。

　　3)感官評分結果表明，低溫等離子體處理后的糙米飯感官評分隨著電流強度的增加先增加后降低。相比較于對照組糙米，低溫等離子體處理后糙米的黏性、彈性和冷飯質地得分更高。4)低溫等離子體處理后糙米表面出現凹陷和裂縫，晶體結構發生改變，結晶度由對照組的38.56%降至31.19%(1.5A)，但糙米粉的淀粉晶型未發生變化;紅外分析結果表明，糙米粉的親水基團峰值隨著電流強度的增大呈現先增大后減少的趨勢，低溫等離子體處理后親水性能增強。綜上所述，低溫等離子體技術是一種可行的改善糙米食用品質的方式，也進一步證明了低溫等離子體技術在全谷物加工領域的應用前景，為低溫等離子體改性糙米的產業化開發提供理論依據。

　　參考文獻：

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　　[2]SIRISOONTARALAKP,NAKORNPANOMNN,KOAKIETDUM-RONGKULK,etal.Developmentofquickcookinggerminatedbrownricewithconvenientpreparationandcontaininghealthbene-fits[J].LWT-FoodScienceandTechnology,2015,61(1):138-144.

　　[3]劉慶慶,朱松明,張潔,等.預糊化條件對萌芽糙米蒸煮質構特性及品質的影響[J].農業工程學報,2017,33(21):289-297.

　　[4]劉俊飛,湯曉智,扈戰強,等.超聲波輔助酶預處理對糙米發芽及發芽糙米理化特性的影響[J].食品科學,2015,36(4):11-18.

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　　[6]安紅周,張瑞莉,孟佳,等.糙米酶解工藝參數的優化研究[J].食品科技,2013,38(3):152-156.

　　作者：孟寧1，2，劉明1，劉艷香1，昝學梅1，3，張培茵2，譚斌1*，翟小童1