真空冷却处理对冷藏米饭货架期的影响研究

管 骁，曹 慧，李保国，刘宝林

(上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093)

真空冷却处理对冷藏米饭货架期的影响研究

管 骁，曹 慧，李保国，刘宝林

(上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093)

以感官评价结合细菌总数为评判指标，定量评价了真空冷却处理以及后续的储藏温度对米饭货架期的影响，为货架期快速有效的估测提供了有效手段。将刚烹制的米饭分别通过自然冷却以及真空冷却处理冷却至25℃和10℃后，再分别在4、10、15℃条件下进行储藏，测定不同处理方案对米饭感官、细菌生长情况的影响，并由此建立了冷藏米饭微生物生长数学模型和货架期预测模型。结果表明:冷却方式与储藏温度对米饭的货架期均有较大影响。与自然冷却相比，真空冷却处理能显著减少米饭中细菌总数，延长米饭货架期;同时，储藏温度升高不利于米饭的保存，会导致微生物生长延滞时间显著缩短，生长速率加快，产品货架期缩短。因此，为保证冷藏米饭7d的货架期要求，可采取真空冷却至25℃，并在不高于4℃下储藏，或真空冷却至10℃，并在不高于10℃条件下储藏。

真空冷却，冷藏米饭，货架期

世界上许多国家的人们都喜食米饭，但米饭加工烹饪时间较长，难以适应现代人快生活节奏的需要。近年来，方便、快捷、经济的盒饭给都市上班族就餐带来了新的方式和极大的便利，深受他们的青睐。据保守估计，上海市盒饭的日供应量超过200万盒［1］，盒饭中又以冷藏盒饭占有较大的份额。冷藏米饭是组成冷藏盒饭的主要材料，冷藏米饭货架期的长短直接关系到冷藏盒饭的品质安全。按照冷藏盒饭的相关加工标准，盒饭烧煮后应充分冷却并分装，并在10℃以下条件进行储存、运输［2］，一般情况下要求冷藏米饭的保质期应在7d以上。然而在实际情况中，很多冷藏食品所经历的实际温度过程往往波动较大，极易造成食品品质的安全隐患。真空冷却技术是通过抽真空降压的方法，使食品内水分快速蒸发吸收自身热量，从而达到快速冷却的目的［3］，具有温降均匀、冷却环境清洁卫生、能快速通过微生物易繁殖温度区间(20～50℃)等优点［4－6］，因此，真空冷却技术现已在多种食品，包括熟肉、酱汤乳类等得到广泛应用［7－8］，并有望进一步扩大其应用领域。基于此，本文尝试将真空冷却技术应用于冷藏米饭的品质安全控制中，深入探讨该技术应用在冷藏米饭冷链过程中的可行性，并对真空冷却后的米饭在不同储藏温度下的货架期问题进行了研究，初步推导建立了冷藏米饭货架期的预测模型，为提高冷藏盒饭的食用安全性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大米 购自当地超市。

真空冷却实验机VCE－15 上海锦立新能源科技有限公司;恒温培养箱 上海跃进医疗器械厂;YXQ－LS－SⅡ型全自动立式电热压力蒸汽灭菌锅、BJ－2CD净化工作台 上海博讯实业有限公司;冰箱

松下电器(中国)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 米饭的制作与冷却 大米→淘洗→电饭锅蒸煮(米水比例1∶1.3)→冷却(包括真空冷却和自然冷却两种方式)→无菌分装→置于不同温度条件下的冰箱或培养箱中进行存放实验。自然冷却即米饭在25℃的室温环境下存放至中心温度接近25℃。

1.2.2 米饭的不同处理方案设计 为考察真空冷却处理及储藏温度的变化对米饭品质的影响，并结合实际情况，设计了如下六种方案的米饭处理方式，如表1所示。

表1 米饭的处理方案

对每种方案处理的米饭样品连续存放9d，每天进行感官质量评价与菌落总数检测，每个实验数据取3个平行样品的测定平均值，若样品出现明显变质现象，则该样品不再继续检测。

1.2.3 感官评定 在不同的储藏时间节点取出米饭，用微波炉(800W)加热2min后进行感官评定。感官评定小组由10名评定员组成，按照标准感官评定操作，从米饭的色泽、气味、滋味和口感四个方面进行米饭品质评价(权重均为0.25)，评分标准如表2所示。总评分为10分，8分以上者品质良好，低于3分为感官拒绝点。

表2 米饭的感官品质评分标准

1.2.4 细菌总数测定 按照国标GB/T 4789.2－2003《食品微生物学检验:菌落总数测定》规定的方法进行操作。

1.2.5 微生物生长动力学模型 不同处理方案的米饭细菌总数的动态变化采用修正的Gompertz方程进行描述［9－11］。修正的 Gompertz方程表达式如式(1)所示:

式中:N(t)为t时刻的细菌总数，lg(cfu/g);N0为t=0时的初始细菌总数，lg(cfu/g);Nmax为增加到稳定期时的最大菌数，lg(cfu/g);μmax为微生物生长的最大比生长速率，d－1;λ为微生物生长延滞期，d;t为储藏时间，d。

1.2.6 米饭货架期预测模型 米饭的货架期可以根据建立的微生物生长动力学模型，通过初始菌数(N0)到最小腐败量(Ns)所需要的增殖时间来预测。根据已颁布的米饭卫生标准［2］，可以确定最小腐败量Ns的对数值为5。货架期(SL)预测公式如式(2)所示:

将不同处理方案的米饭的货架期按照方程(2)分别进行统计。

1.2.7 数据处理与回归分析 实验数据回归拟合与方差分析采用SPSS18.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同处理方案的米饭感官质量变化

表3 冷藏米饭的感官质量评分表

经过不同处理的冷藏米饭的感官质量变化情况如表3所示。从表3结果可以看出，不同样品的品质变化均存在较大差异，说明无论是样品初始冷却方式，还是储藏温度的变化均对产品货架期有较大影响。方案A为自然冷却方式，在储藏初始时感官品质得分为10分，而真空冷却产品(方案B～F)得分为9～9.5分，品质稍有下降的主要原因是真空冷却导致米饭失水，失水后容易导致米饭粘结，口感稍变硬，香味也有部分损失，且品质劣变的程度随真空冷却温度的降低而增大，但至少冷却至10℃时仍属高品质区间(得分大于8分)，说明合适的真空冷却处理对米饭的品质影响仍在可接受范围内。另一方面，储藏温度的不同对米饭品质的影响也较大。方案B在4℃下储藏，高品质期为4d，达到感官可接受最高限达到9d;而方案D(储藏温度为15℃)的高品质期只有2d，感官可接受最高限更是只有3d。当然，较低的真空冷却温度结合较低的储藏温度(方案E)条件会带来更长的保质期(大于9d)。值得重点指出的是，方案A与B的区别仅为冷却方式的不同，但储藏品质也出现明显差异，这可能是由于真空冷却过程为抽真空环境，卫生条件好于自然冷却的缘故，这一点可从表4的结果中得到证实。

表4 不同方案下的冷藏米饭中细菌总数随储藏时间的变化(cfu/g)

表5 不同方案的冷藏米饭微生物生长动力学模型

表6 不同处理条件下米饭中微生物生长动力学参数

2.2 冷藏米饭中细菌生长情况及动力学模型

表4所示为不同处理方案的米饭中细菌总数随储藏时间的变化情况。从表4可以看出，方案A的初始细菌总数达到104cfu/g，远远高于真空冷却(方案B～F)的样品(约20～40cfu/g)，这可能是由于真空冷却时间较短，由自然冷却的3h左右缩短到6～7min即可完成，同时真空冷却过程所产生的真空环境都能有效减少细菌污染的机会;另外较快的真空冷却温降过程也可能导致部分细菌的死亡，这一点也被Brosnan所证实［5］。显而易见，不管哪种方案的处理，米饭中细菌总数都呈现不断增长的趋势，储藏温度越低细菌增长速度越慢。根据上海市2005年发布的盒饭卫生标准规定，冷藏米饭中总菌数不得超过105cfu/g。由此判定，方案D的米饭在储藏第3d后细菌总数就已超标，不能保证食用安全性，而方案B和E的货架期应该超过8d。另外，对照表3和表4的结果，发现以细菌总数作为判定冷藏米饭货架期终点较感官评定方法要短1～2d，说明感官指标存在一定的滞后性，而微生物指标则能更灵敏地反映米饭的真实品质变化。

不少研究表明，食品的品质变化过程往往遵循一定的动力学过程，国内外也已提出不少反映食品中化学或微生物变化过程的动力学模型［12－13］，效果理想。本实验中，将不同处理方案的米饭中的微生物生长情况利用修正的Gompertz方程，拟合得到回归方程，结果如表5所示。从表5的结果可以看出，利用Gompertz方程能很好地描述本实验中细菌生长的S形曲线，所得到的回归方程相关系数都较高，在0.986～0.999之间，说明米饭中的细菌生长情况是适合利用S形函数进行模拟的。

2.3 微生物生长的动力学参数

表6所示为不同处理方案的米饭中微生物生长的动力学参数，从表中可以看出，同为4℃的储藏温度条件下，自然冷却方式(方案A)的米饭细菌最大比生长速率为0.675d－1，而通过真空冷却处理(方案B、E)的米饭分别为0.661d－1和0.589d－1，明显有所减小;同时真空冷却的米饭微生物生长延滞期也较长，分别为2.795d和2.954d，远高于自然冷却的0.440d;真空冷却导致米饭货架期也明显延长，由自然冷却的6.12d增加到8.01d和9.32d，说明相同储藏温度条件下，真空冷却处理方式能较大程度上提高米饭的货架期。

除了冷却方式对米饭货架期有影响外，储藏温度的不同对米饭中微生物的生长情况也有显著的影响。方案B、C、D为真空冷却的米饭分别在4、10、15℃下的储藏情况，随着储藏温度由 4℃升高到15℃，最大比生长速率显著增大，同时延滞期由2.795d缩短到0.586d，货架期由8.01d缩短到3.26d。说明米饭在低温条件下储藏时，微生物的生长大多受到抑制，而在较高的温度条件下，微生物很容易生长，易导致产品的腐败变质。从货架期的计算公式可知，货架期的长短与多种因素有关，包括微生物生长的延滞时间(λ)、最大比生长速率(μmax)、初始细菌总数(N0)、最小腐败量(Ns)和最大菌数(Nmax)等。一般情况下，货架期与初始菌量呈负相关，低的初始菌量有利于货架期的延长;货架期与最大比生长速率呈负相关，最大比生长速率越大，货架期越短;延滞时间对货架期的影响也较大，它是微生物适应外界环境和为生长作准备的时间，此阶段越长越有利于延长产品的货架期［14］。实际情况中，对食品的货架期进行测定往往存在较多困难，而通过预测计算是一条快捷、准确、有效的方式。

按照规定的冷藏米饭7d保质期的标准，本实验中只有方案B、E、F能达到要求，说明米饭制作好以后至少应该通过真空冷却方式冷却至25℃，并在不高于4℃的条件下储藏，或真空冷却至10℃，并在不高于10℃的条件下储藏，才能保证米饭的货架期要求。

3 结论

本文通过对比自然冷却与真空冷却方式以及储藏温度的变化对冷藏米饭货架期的影响实验，得到以下结论:

3.1 和自然冷却相比，真空冷却处理的米饭感官品

质略有下降，但在可接受范围内;真空冷却处理能大大减少米饭的初始储藏菌量，从而延长冷藏米饭的货架期。另外储藏温度对冷藏米饭的货架期同样影响显著，较高的储藏温度不利于米饭的保藏。

3.2 不同处理方案冷藏米饭中微生物生长情况可通

过Gompertz函数进行拟合，拟合优度很高，回归系数(R2)均在0.986以上，通过拟合的微生物生长动力学

参数可对米饭的货架期进行预测，结果良好。

3.3 刚烹制的米饭通过真空冷却处理冷却至25℃，

并在不高于4℃的条件下储藏，或真空冷却至10℃，并在不高于10℃的条件下储藏能保证冷藏米饭的7d的货架期要求。

［1］张宜友，王克利，胡亚雄.盒饭的食品卫生安全问题与对策［J］.中国公共卫生管理，2005，21(4):297－299.

［2］上海市地方标准 盒饭卫生与营养要求DB31/160－2005［S］.上海市质量技术监督局，2005.

［3］董梅.熟食豆制品的真空冷却工艺研究［J］.食品科学，2009，30(22):74－76

［4］Briley G C.Vacuum cooling of vegetables and flowers［J］.American Society of Heating Refrigerating and Air－conditioning Engineers，2004，46(4):52－53.

［5］Brosnan T，Sun D W.Precooling techniques and applications for horticultural products:a review［J］.International Journal of Refrigeration，2001，24:154－170.

［6］Sun Da wen，LI Jun wang.Heat transfer characteristics of cooked meat using different cooling methods［J］.International Journal of Refrigeration，2000，23(7):508－516.

［7］马志英.真空冷却技术在熟肉制品工业化生产中的应用研究［J］.食品科学，2003，24(10):110－113.

［8］金听祥，朱鸿梅，肖尤明，等.熟肉真空冷却过程的数值模拟［J］.农业工程学报，2004，20(6):142－145.

［9］Zanoni B，Pagliarini E，Galli A，et al.Shelf－life prediction of fresh blood orange juice［J］.Journal of Food Engineering，2005，70:512－517.

［10］Zwietering M H，Jongenberger I，Rombouts F M.Modeling of the bacterialgrowth curve ［J］.Application Environment Microbiology，1990，56:1875－1881.

［11］李博，李里特.豆腐(豆浆)中屎肠球菌生长的温度预测模型［J］.中国农业大学学报，2003，8(2):49－54.

［12］Martins R C，Lopes V V，Vicente A A，et al.Computational shelf－life dating:complex systems approaches to food quality and safety［J］.Food Bioprocess Technology，2008(1):207－222.

［13］汪琳，应铁进.番茄果实采后贮藏过程中的颜色动力学模型及其应用 ［J］.农业工程学报，2001，17(3):118－121.

［14］李除夕，董明盛，陈晓红，等.豆腐中库特氏菌生长动力学模型和货架期预测［J］.农业工程学报，2009，25(S1):82－86.

Effect of vacuum cooling on shelf－life of chilled rice

GUAN Xiao，CAO Hui，LI Bao－guo，LIU Bao－lin
(School of Medical Instrument and Food Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China)

The effect of vacuum cooling and consecutive storage temperature on the shelf－life of rice was evaluated quantitatively with sensory quality and total bacterial count as indicators.It was helpful to provide effective method for rapid and effective estimation of shelf－life.In the experiment，fresh cooked rice was chilled to 25℃ and 10℃respectively by natural cooling and vacuum cooling method，and stored at 4，10，15℃，respectively.Consecutively，sensory quality and microbial growth of rice by different treatment was determined.Based on these，the microbial growth model and shelf－life prediction model of chilled rice were developed.The results suggested that both cooling method and storage temperature could affect the shelf－life of rice significantly.Compared with natural cooling，vacuum cooling could reduce the bacterial count in rice greatly and prolong the shelf－life.Meanwhile，higher temperature made against the storage of rice，which could reduce the lag phase of microbial growth，quicken the growth rate，and reduce the shelf－life.Therefore，vacuum cooling to 25℃combined with not higher than 4℃storage temperature，or vacuum cooling to 10℃ combined with not higher than 10℃ storage temperature could assure the shelf－life of rice no less than 7d.

vacuum cooling;chilled rice;shelf－life

TS210.1

A

1002－0306(2011)04－0352－04

2010－10－13

管骁(1979－)，男，博士，讲师，研究方向:食品安全。

上海市联盟计划项目(09LM42);上海市松江区博士后创新基地项目。