全 文 ：%!#
籼米’粳米及泰国香米
吸水性质及其动力学研究
余世锋!马!莺!张海玲
!哈尔滨工业大学食品科学与工程学院黑龙江哈尔滨 &HJ#
摘%要以籼米$粳米及泰国香米为研究对象探讨了籼米$粳米及泰国香米的吸水性质及其影响因素% 并用 )3A3/方
程计算了浸泡吸水常数4& 和4-确定了籼米$粳米及泰国香米的吸水动力学方程运用方程计算的预测数据与实验
数据有较好的一致性% 因此可运用吸水动力学方程对大米浸泡过程中的近似水分含量进行预测%
关键词浸泡吸水动力学)3A3/方程
N$’$,2%/(+6,&$2,9’(21&.(+12(1$2&.$’
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中图分类号?1-&+&%%%%文献标识码I%%%%文 章 编 号&-0!’#-J$J0K’0H
收稿日期-K0&-0&
作者简介余世锋!&JK-0#男博士研究生研究方向&方便及休闲食
品$食品工程及其自动化控制%
基金项目&黑龙江省自然基金资助!G-K##%
%%浸泡处理是大米湿法碾磨生产淀粉必不可少的
步骤$&% !也是大米方便食品加工生产关键步骤之一#
因此!研究大米吸水性质及其动力学!对大米深加工
有重要实际意义和工业指导价值# 近年来!国外学
者曾研究过稻谷和褐米的浸泡性质$-% 大米颗粒浸泡
过程中的吸水性质和米粒中淀粉凝胶性质$!% 大豆的
浸泡性质$#% 小麦和大麦浸泡性质$H%及鸡豆浸泡过程
中的水传递和淀粉与水反应的模拟$’% !雄善柏$$%等也
曾研究过浸泡处理对方便米饭品质的影响# 而)3A3/
方程$K%由于其在一定的温度范围内!预测数据与实验
数据有很好一致性!已应用于红肾豆浸泡过程的吸
水特性的模拟$J% 鸡豆浸泡过程中吸水特征的描
述$&%以及小麦浸泡吸水动力学的模拟$&&% !预测效果
很好# 尚未见文献报道用 )3A3/方程来研究籼米粳
米及泰国香米的浸泡吸水特性及吸水动力学参数#
因此!本文运用 )3A3/模型研究了籼米粳米及泰国
香米浸泡过程中的吸水特征!并求出了籼米粳米及
泰国香米吸水动力学参数!建立了籼米粳米及泰国
香米的吸水动力学方程!为大米深加工中浸泡处理
工艺提供理论参考#
;!材料与方法
;<;!实验材料
粳米(五常大米)%来自黑龙江省五常市水稻研
究所&泰国香米籼米(丝苗米)%购于哈尔滨市沃尔
玛超市&化学试剂%均为化学纯#
;<=!浸泡过程和方法
实验前!手工除去碎米有裂纹的米粒以及恶白
米粒!挑选颗粒完整的大米粒作为实验材料!以减少
实验误差# 为了浸泡实验!每份取大约 -+/左右的
大米粒!称重并记录# 取 - 只 -H,6的具塞试管!加
入 &,6去离子水!在浸泡温度下预热 !,=># 然后
把米粒轻轻倒入试管中!在不同温度下浸泡!浸泡一
定时间后取出试管!排净试管中的水!倒出米粒于吸
水纸上!上下颠簸 ![H 次!然后放在纸巾上来回摆动
#[’ 次!除去米粒表面的水$-0!% !迅速放入电子天平上
称量!记录吸水后的重量#
;<>!测定方法
%$#
表 &%籼米粳米及泰国香米的主要化学组成(V)
大米品种 淀粉总量 直链淀粉含量(干基) 蛋白质含量(干基) 水分含量(湿基)
籼米(丝苗米) $&+!’*f&+K- -!+J#*f&+-& K+!!*f+-& &-+J f+&#
粳米(五常米) $&+HH*f&+&# &$+J!7 f+# ’+J!7 f+-# &&+!$ f+-
泰国香米 $&+#K*f&+!K &!+J$
淀粉总量测定’参照S‘.?HJ+J0-!&水分含
量测定’参照S‘.?&#$$0J!&直链淀粉含量测定’参
照S‘$’#K0K$&蛋白质含量测定’采用半微量凯氏定
氮法S‘.?&#$$&0J!#
;
通过WE=/=>$+ 软件统计分析和计算#
=!结果与讨论
=<;!籼米’粳米和泰国香米的化学组成
籼米粳米及泰国香米的主要化学组成如表 &
所示# 籼米粳米及泰国香米的总淀粉含量没有显
著性差异!直链淀粉含量有显著性差异!籼米蛋白质
含量与泰国香米没有显著性差异!与粳米有差异
()Z+H)#
=<=!籼米’粳米和泰国香米的吸水特性比较
-+-+&%籼米粳米及泰国香米的浸泡特征曲线%籼
米粳米及泰国香米在浸泡过程中!要经历吸水膨胀
的过程!吸水速率的快慢取决于很多因素!吸水过程
总体特征是’先快速吸水!曲线直线上升!而后吸水
速率减缓!曲线趋于水平!最终达到饱和# 籼米粳
米及泰国香米不同温度下的吸水特征曲线如图 &[图 !
所示!这与文献$-0!!&!0&#%中大米浸泡吸水特征曲
线非常相似!但有别于大豆与小麦的吸水特征曲
线$#0’!J0&&% !可能是由大米与大豆及小麦的颗粒外部细
胞壁结构及内部结构差别造成#
-+-+-%大米品种对大米吸水性质的影响%从图 &[图 !
可以看出!浸泡过程中!籼米在 &@ 内基本达到饱和
状态!粳米和泰国香米的吸水速率较快!+H@ 内基本
达到了饱和状态# 而且同一浸泡时间下!泰国香米
图 !%泰国香米浸泡过程中水分含量随时间的变化
的水分含量高于五常米和丝苗米# 从表 & 中可知!
三种大米最主要的差别为直链淀粉含量’籼米直链
淀粉含量最高!粳米较低!泰国香米最低# 由此可
知’直链淀粉含量越高!吸水速率越慢!达到水分平
衡的时间越长# 可能是由于大米直链淀粉含量越
高!内部淀粉颗粒越致密!水分不容易进入!减慢了
大米的吸水速率!延长了水分达到平衡的时间# 而
文献$-0!!&!0&#%中的大米吸水性质及饱和水分数
据不同于本实验中籼米粳米和泰国香米的数据!主
要差别在于大米品种的不同!由此可见大米品种对
大米的吸水性质影响很大!而且大米吸水速率与大
米中的直链淀粉含量呈负相关性!另外大米吸水性
质还可能与大米中其它成分 (蛋白质及脂类等)
有关#
-+-+!%浸泡时间和温度对大米吸水性质的影响%从
图 & 可以看出!’Y以下!籼米的水分含量在 &@基本
达到最大!而后随时间的延长趋近于水平!因此!对
于籼米浸泡时间选择为 &@ 较好&图 - 中粳米的水分
含量在 ![#,=>后基本趋于水平!粳米的浸泡时间
选择 #,=>比较合适&图 ! 中泰国香米的水分含量在
!,=> 后基本趋于水平!泰国香米的浸泡时间选择
!,=>较为合适# 从图 &[图 ! 中可以看出!温度越
高!水分含量随浸泡时间的延长增长越快# 而浸泡
温度为 ’Y时!浸泡曲线上升幅度很大!这可能由于
米粒内部部分直链淀粉颗粒糊化膨胀大量吸水引起
的!这就说明大米在浸泡处理过程中!为防止大米中
的部分淀粉糊化变性而影响产品品质!大米浸泡温
度选择 ’Y以下较为合适# 总之!大米深加工中如
果涉及到浸泡工艺!应根据实际要求!选择合适的温
度!以免影响进一步深加工产品的质量#
=<>!浸泡吸水动力学参数的比较
)3A3/方程$K%可以写成以下形式’
2.((0() 4^& d4-2
其中’4& 和 4- 为吸水动力学系数&(’2时间下
的水分含量!V(干基)&(’初始水分含量!V (干
基)&2’时间!@#
可以根据直线的斜率和截距计算出4& 和4-!籼
米粳米及泰国香米浸泡过程中(浸泡温度低于起始
凝胶温度)!4& 和4- 值如表 -#
%%#
表 -%籼米粳米及泰国香米不同温度下的4& 和4-
大米品种
浸泡温度
(Y)
动力学参数
4&( a&
0!)
动力学参数
4-
线性拟合
相关系数M
籼米
! !+H +#&$ +JJJJ
# !+&H +!J&- +JJJJ
H # +!’&# +JJJJ
’ H+$’ +-J’H +JJJ$
粳米
! &+!! +!# +JJJ$
# &+!K +!’$ +JJJJ
H !+& +-$&! +JJJ#
’ ’+&J +&’#- +JJ!
泰国香米
! +HJKJ +!K& +JJJ$
# +’#!K +!# +JJJ’
H +’#$’ +-J&- +JJJK
’ -+#K +-#& +JJJ#
注’动力学参数4& 和4- 均为平均值#
从表 - 中可以看出!相同温度下!籼米粳米及
泰国香米的吸水动力学参数 4& 和 4- 是不相同的!
这些数据说明籼米粳米及泰国香米有不同的吸水
动力学方程形式# 而且籼米粳米及泰国香米的 4&
和4- 不同于文献报道中褐米
$-%及豆类!这反映了物
种之间吸水性质的差别#
=
线发生突跃!可能部分淀粉开始糊化膨胀!因此!本
论文对温度(?)#’Y进行研究# 籼米(丝苗米)4&
和4- 与温度的关系如图 #图 H# 通过曲线求得4&!
4- 与温度(?)关系分别为 4& H^+& a&
0H d?aK+JK
a& 0H!4- ^+#’H#0?a-+&H a&
0#!把 4& 和 4- 分
别带入)3A3/方程!可得到具体方程’( (^ d2.$H+&
a& 0H d?aK+JK a& 0H d(+#’H# 0?a-+&H a
& 0#)2%!用此方程计算不同温度下的数据(预测数
据)和不同温度下的实验数据!如图 ’[图 J 所示#
%%从图 ’[图 J 可以看出!实验数据和预测数据有
很好的一致性(’Y略有偏差)# 因此!浸泡方程’
( (^ d2.$+H!0?a#+$H a&
0H d(+#’H#0?a
-+&H a& 0#) a2%!可以用来描述浸泡过程中籼米的
水分含量与温度和时间的关系!并可以通过此方程
求出相应温度和时间下的近似含水量#
-+#+-%粳米浸泡方程的确定%粳米 4& 和 4- 与温度
的关系如图 &图 &&# 通过曲线求得 4& 和 4- 与温
度(?)关系为 4& 0^+#!- d?a&+’-& a&
0#!4- ^
+#’’-0?a#+H#K a& 0#!把4& 和4- 分别带入)3A3/
方程!可得到具体方程’
(^( d2.$0+#!- d?a&+’-& a&
0# d
(+#’’-0?a#+H#K a& 0#) a2%
用此方程计算不同温度下的数据(预测数据)和
不同温度下的实验数据!如图 &-[图 &H 所示#
%%从图 &-[图 &H 可以看出!实验数据和预测数据
基本相一致# 因此!浸泡方程’( (^ d2.$0+#!-
d?a&+’-& a& 0# d(+#’’-0?a#+H#K a& 0#) a2%!
可以用来描述浸泡过程中大米的水分含量与温度和
时间的关系!并可以通过此方程求出相应温度和时
间下的近似含水量#
%&#
-+#+!%泰国香米浸泡方程的确定%泰国香米 4& 和
4- 与温度的关系如图 &’图 &$# 通过曲线求得 4&
和4- 与温度 (?) 关系为 4& $^+!’# a?a&
0’0
-+!!&# a& 0K!4- ^+!K-#0?a-+&#& a&
0#!把 4&
和4- 分别带入)3A3/方程!可得到近似方程’
(^( d2.$$+!’# a?a&
0’ d(+!K-#0?a
-+&#& a& 0#) a2%!
用此方程计算不同温度下的数据(预测数据)和
不同温度下的实验数据!如图 &K[图 -& 所示#
&’#
图 -&%’Y下实验数据与预测数据的关系
>!结论
><;%大米品种影响大米的浸泡吸水性质!直链淀粉
含量对大米吸水性质有显著性影响!由于直链淀粉
含量不同!致使米粒内部结构致密程度不同# 粳米
的适宜浸泡时间为 ![#,=>!籼米的适宜浸泡时间
为 ’[$,=>&泰国香米的适宜浸泡时间为 !,=>#
><=%温度越高!米粒吸水越快!达到水分平衡的时间
越短&浸泡初期!米粒吸水较快!但水分达到饱和平
衡后!浸泡时间对水分含量影响不大#
><>%运用 )3A3/方程!建立了籼米(丝苗米)粳米
(五常米)及泰国香米在 ![’Y范围内的吸水动力
学方程#
籼米(丝苗米)的吸水特征方程为’
(^( d2.$ H+& a&
0H d?aK+JK a& 0H d
(+#’H#0?a-+&H a& 0#) a2%
粳米(五常米)的吸水特征方程为’
(^( d2.$0+#!- d?a&+’-& a&
0# d
(+#’’-0?a#+H#K a& 0#) a2%
泰国香米的吸水特征方程为’
(^( d2.$$+!’# a?a&
0’ d(+!K-#0?a
-+&#& a& 0#) a2%
本方程可以用来描述浸泡过程中大米的水分含
量与温度和时间的关系!并可以通过此方程求出相
应温度和时间下的近似含水量#
参考文献
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影响 (U)+粮食与油脂&JJK!-#&-#0-’+
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!上接第 KH 页#
性!从而影响它的溶解性&另外也可能影响色素前体
与其它物质的反应性# 所有这些结果表明’色素前
体对侧链有着严格的要求!更详细的原因还有待进
一步研究#
参考文献
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