《Journal of Stored Products Research》：Development of rice quality during multi-stage industrial milling: A comprehensive analysis
編輯推薦：
稻米多階段加工中，硅碳磨輥初磨去除37.25%麩皮層和10.85%胚芽，鐵磨輥次磨再去除67.20%剩余麩皮和58.91%胚芽，致脂肪、粗纖維、維生素B1、維生素E分別下降48.61%、60.00%、59.43%、76.79%，碎米率增至9.00%。終拋光僅微調米粒微觀結構，使烹煮時間縮短至16.66分鐘，吸水率293.41%，溶質固形物5.62%，碘值0.459，而硅碳磨輥、鐵磨輥和拋光三階段共同提升米粒適口值87.00和硬度16.59N，實現外觀與口感的協同優化。
Lele Lu|秦森|劉穎|王長遠|王立東|池曉星
黑龍江八一農業大學食品科學學院，大慶，163319，中國
摘要
本研究系統地闡明了 japonica 品種稻谷 Daohuaxiang 在多階段工業加工過程中品質的逐步變化。在最初的碾磨階段，碳化硅滾筒磨機通過強烈的剪切作用去除了37.25%的糠層和10.85%的胚芽。隨后的鐵滾筒磨機去除了剩余的58.20%的糠層和58.91%的胚芽，從而完全暴露了內部胚乳。碳化硅滾筒磨機和鐵滾筒磨機的共同作用導致了顯著的營養損失，脂肪、粗纖維、維生素B1和維生素E的含量分別減少了48.61%、60.00%、59.43%和76.79%。同時，碎米率進一步增加到9.00%。最后的拋光階段對谷粒的微觀結構和烹飪性能影響較小，但顯著改善了整體外觀。拋光后，最佳烹飪時間縮短至16.66分鐘，吸水率、可溶性固形物含量和碘值分別達到293.41%、5.62%和0.459，這些指標與碳化硅滾筒磨機階段后的結果沒有顯著差異。碳化硅碾磨、鐵滾筒碾磨和拋光階段都對口感價值和硬度的形成有顯著貢獻，使得硬度從42.96牛頓降低到16.59牛頓，口感價值從71.33增加到87.00�？傮w而言，多階段大米加工逐漸去除了從糠層到胚乳的外層，使得谷粒結構更加松散，營養成分持續流失。碾磨階段中主導機械應力的變化是導致大米品質變化的關鍵因素。本研究為多階段大米碾磨系統的精確優化提供了理論基礎。
引言
大米（Oryza sativa L.）是全球超過一半人口的主食（Bagchi等人，2023年）。大米最終的品質不僅取決于其固有的遺傳、生理和生化特性，還取決于收獲后的加工過程。大米碾磨的主要目的是去除外殼、糠層和胚芽，以生產出外觀和口感令人滿意的白米（Lu等人，2025年）。然而，碾磨不可避免地會導致營養成分的損失，并可能造成物理損傷，從而顯著降低最終產品的經濟價值和消費者接受度（Kim等人，2020年；Zhang等人，2025年）。為了提高產量和品質，現代大米加工廠通常采用多單元串聯配置。一種常見的系統包括兩個碳化硅滾筒磨機、兩個鐵滾筒磨機和一個最終拋光單元。這種設計的理念是不同的碾磨機器對谷粒施加不同的機械力（Du等人，2025年），它們的共同作用提高了大米品質，同時降低了總體能耗（Kang等人，2017年；Sandhu等人，2018年）。在最初的碾磨階段，碳化硅滾筒磨機使用快速旋轉的磨料滾筒與大米顆粒摩擦，去除糠層并去除大部分糠（Chung等人，2016年）。然而，這種強烈的剪切作用會產生大量的摩擦熱，可能會在谷粒表面產生微裂紋，導致后續加工階段碎米比例增加（Yang等人，2021年）。在隨后的碾磨階段，鐵滾筒磨機利用摩擦機制有效去除剩余的糠層，從而改善大米的外觀（Zeng等人，2018年）。盡管摩擦碾磨使谷粒具有明亮的光澤，但過大的壓力會加劇內部應力，導致微裂紋擴展甚至谷粒斷裂，最終降低整粒米的產量（Du等人，2025年）。最后，溫和的拋光階段使用柔軟的材料輕輕擦拭谷粒，通常水分含量很低，以進一步提高其光澤和整體外觀（Rosnaini和Abdullah，2016年）。
已經進行了大量研究來闡明大米加工對品質的影響，考察了碾磨程度、滾筒類型和工藝條件等因素。例如，Ma等人（2020年）提出適當控制碾磨參數可以提高大米的營養價值和感官品質。Lu等人（2025年）得出了類似的研究結果，認為糠層去除程度約為4%是大米加工的關鍵控制點。此外，Fei等人（2023年）發現，在摩擦碾磨機中糠層的去除有一定的順序，主要損傷幾乎只發生在大米顆粒的側面。總之，盡管集成多階段碾磨系統被廣泛采用，但對大米顆粒在每個特定階段所經歷的變化的全面理解仍然不足。迄今為止的大多數研究都集中在最終產品的整體品質上，而忽略了串聯碾磨過程中每個碾磨單元的相互作用。這一知識空白阻礙了各個單元的精確校準，也阻礙了在整個生產線中實現協同性能提升的努力。在本研究中，我們系統地研究了包含兩個碳化硅滾筒磨機、兩個鐵滾筒磨機和一個最終拋光機的多階段碾磨系統中大米顆粒的變化過程。為此，我們分解了整個串聯過程，并分析了每個碾磨階段的貢獻，以闡明控制大米加工的潛在機制。這些發現有望為優化多階段大米碾磨系統提供堅實的基礎，從而生產出滿足多樣化市場和工業需求的定制大米產品。
部分摘錄
材料
本研究使用了 japonica 品種稻谷 Daohuaxiang。稻谷顆粒來自中國哈爾濱的黑龍江北大荒稻業集團有限公司。稻谷于2024年10月收獲，干燥至含水量約為14%，然后儲存在10-15°C的倉庫中待進一步使用。
樣品制備
大米采用標準的工業碾磨程序進行加工，包括依次脫殼、磨料碾磨和拋光。首先，顆粒被
樣品尺寸和外觀的差異
大米的工業加工通常采用多階段碾磨系統。稻谷經過連續的碾磨步驟，并逐步進行拋光。相應地，顆粒的長度、寬度和厚度逐漸減�。ū�1）。數據顯示，每個碾磨階段的顆粒尺寸差異在統計上不顯著；然而，隨著碾磨的進行，這些尺寸呈現出一致的下降趨勢。一方面，糠層占
結論
本研究闡明了 Daohuaxiang 稻谷在多階段碾磨過程中的品質變化。在初始階段，兩個碳化硅滾筒磨機通過強烈的剪切和碾磨作用去除了37.25%的糠層。這一過程還使碎米比例增加到了5.37%。在隨后的階段，兩個鐵滾筒磨機通過摩擦和壓縮作用去除了額外的67.20%的糠層和58.91%的胚芽。這一階段完全暴露了
作者貢獻聲明
Lele Lu：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，軟件使用，實驗研究。秦森：資源獲取，項目管理，實驗研究。劉穎：軟件使用，數據管理。王長遠：資源獲取，概念構思。王立東：監督，資金獲取，概念構思。池曉星：監督，資源管理。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本研究報告的工作。
致謝
作者衷心感謝中國國家重點研發計劃（2021YFD2100902）、青巖人才支持計劃項目（DQLY202401）以及黑龍江省粗糧生產和加工優勢專項學科項目（2022-78）提供的財政支持。
