叮咚~
“紐邁杯”江南大學優秀案例解析第二期來啦！

感謝各位科研伙伴和行業同仁的持續關注，今天我們如約帶來大賽中的又一精彩研究——《不同冷凍儲藏期速凍米飯水分分布變化規律探究》

速凍米飯產業發展與挑戰

速凍米飯產業作為現代食品工業的重要分支，其發展源于消費者對方便、安全、營養且接近現煮米飯口感的安全用餐需求日益增長。冷凍技術能在最大程度上抑制微生物生長和生化反應，保障食品安全，延長保質期，契合現代快節奏生活對便捷健康主食的需求。產業發展趨勢表現為持續追求更高品質的產品，即要求速凍米飯在長期凍藏后仍能保持新鮮米飯的保水性、質構（如軟硬度、粘彈性）和口感。

然而，該產業面臨的核心產業衍生問題是米飯在冷凍、凍藏及解凍過程中發生的品質劣變。其中，水分的遷移和重結晶是關鍵因素。凍藏過程中，米飯內部水分會形成冰晶，導致水分分布不均，自由水含量增加，進而造成水持水能力下降、米飯顆粒變硬、口感粗糙（如粘硬比變化）、整體質構劣化，最終影響消費者的接受度。解決凍藏過程中水分狀態和質構的穩定性問題，是提升速凍米飯品質、推動產業升級的關鍵挑戰。

米飯凍后水分差異探究

研究利用先進技術探究不同處理方式（保留胚乳 vs. 完全碾磨）的米飯在凍藏過程中水分狀態變化的差異，并解釋其與質構穩定性的關聯。采用了 低場核磁共振（LF-NMR） 和 磁共振成像（MRI） 技術來無損、非侵入性地分析米飯樣品中水分子的狀態（如結合水、不易流動水、自由水的相對含量和分布）及其在凍藏過程中的動態變化。

圖1 LF-NMR技術分析原理

實驗過程

研究選取了三個代表性的米飯品種/處理進行對比：完全碾磨的南京9108米（NJ9108）、秋田小町米（QTXT）以及保留胚乳的南京9108米（PYM）。

1、樣品處理：將米飯煮熟后，進行冷凍處理，并在設定的凍藏時間點（0d, 14d, 30d, 60d）取樣。

2、水分狀態分析： 使用低場核磁共振（LF-NMR）技術檢測不同凍藏時間點樣品的水分弛豫特性，計算不同狀態水分的比例（特別是自由水含量T22的變化），并通過MRI觀察水分空間分布的均勻性。

圖2 速凍米飯T2弛豫時間分布譜圖

圖3水分分布核磁成像

3、對比核心：米飯在長期凍藏過程中，其水分狀態（尤其是自由水含量、水分分布均勻性）差異。

實驗結果：

1、速凍米飯水合作用降低和水分流動性增加。

2、胚芽米飯水合作用相對穩定，流動性略微增加。

3、由冰重結晶引發的水合作用差異不易因復熱消失。

4、長期凍藏米飯內部水分分布不均勻。

5、普通白米有限水合區域增大呈橫向裂紋狀。

6、胚芽米樣品凍藏后水分分布更接近新米。

圖4凍融曲線圖譜和可凍結水含量變化

圖5凍后米飯SEM結構觀察

圖6.顯示留胚米胚芽部分蒸煮后油相溢出可能造成差異

通過進一步的研究發現，冷藏后，保留胚乳的碾磨大米（PYM）的微觀結構中形成的冰晶尺寸更小，且分布更均勻。而完全碾磨的米飯冰晶更大且分布不均，嚴重破壞米飯的細胞結構和凝膠網絡，導致水分流失和質構劣化。其核心機制在于保留胚乳可能通過“油相重吸收”效應，有效抑制了自由水含量的增加，維持了水分分布的均勻性，并形成了更小、更均勻的冰晶，從而保護了米飯的微觀結構。這一研究成果為速凍米飯產業解決凍藏品質劣變的關鍵挑戰提供了重要的科學依據和技術思路，指明了通過原料預處理（保留胚乳）來提升速凍米飯品質的新方向，具有重要的理論意義和應用價值。