大米的真空冷却研究

车 丽 谢 静 吴 考 赵思明

大米的真空冷却研究

车 丽 谢 静 吴 考 赵思明

(华中农业大学食品科技学院，武汉 430070)

将微波处理后的大米进行真空冷却，对大米的温度、含水量、碘蓝值、游离脂肪酸、水溶性蛋白质等品质指标进行测定，研究不同微波处理条件下真空抽气冷却时间对大米品质的影响。结果表明:随着真空抽气时间的延长，大米的含水量、碘蓝值、游离脂肪酸含量降低，但水溶性蛋白质含量基本不变。微波处理条件会影响大米品质及大米真空冷却效果，以长时间低剂量微波处理对大米品质影响较小。大米经长时间低剂量微波处理后，真空抽气45 s，温度可降低到40℃以下，且爆腰率和碎米率较低，品质较好。

大米 真空冷却 抽气时间 品质

微波作为一种高效安全的防虫技术在粮食储藏中的应用前景广阔［1－3］。但大米等粮食采用微波处理后，其温度可高达62℃［4］，需采取一定方式进行冷却后才能较好保存。目前，工业上主要采用的冷却方法为自然冷却，耗时长，需30 min以上，且存在再次感染有害生物的危险。为解决以上问题，真空冷却技术以其冷却速度快，冷却均匀、干净卫生、能量消耗少、操作方便等优点已逐步被研究和开发［5］。真空冷却是将物料置于一定真空度的环境中，使物料中的水分在较低的压力和温度下蒸发，由于蒸发吸热，导致物料温度降低，从而达到冷却的目的。目前，真空冷却技术已广泛应用于果蔬贮藏［6］、肉制品［5］和焙烤食品加工［7］中，而基于大米等谷物的真空冷却技术虽已有报道［8］，但真空冷却对大米品质的影响有待进一步的探索和研究。

本试验以大米为原料，将大米微波处理后进行真空抽气冷却，研究不同微波处理条件下真空抽气时间对大米温度及品质的影响，为大米真空冷却技术的研究与开发提供理论基础。

1 材料与方法

1．1 试验设备

WS2L－1型智能微波炉:南京本和微波科技有限公司;DZ400－ZD型余特真空(充气)包装机:上海余特包装机械制造有限公司;AUY220型分析天平:日本岛津公司;722S型分光光度计:上海精密科学仪器有限公司。

1．2 试验材料

大米，市售。原料的相关指标见表1。

表1 原料大米的相关指标

1．3 试验方法

1．3．1 大米的真空冷却方法

称取200 g大米，装入规格为15 cm×20 cm的聚乙烯塑料袋中，用热封口机不完全封口，留微孔便于抽真空［8］。将经上述方法包装的大米于微波条件1(微波剂量0．50 W/g、处理时间13 min)，微波条件2(微波剂量0．65 W/g、处理时间9 min)和微波条件3(微波剂量0．70 W/g、处理时间7．5 min)下进行处理，处理后立即用真空包装机抽气，进行冷却，调整真空抽气时间分别为0、25、35、45 s，封口，测定大米各项指标。

1．3．2 温度的测定

大米经微波处理后，立即进行真空抽气冷却，用点温计迅速测其温度，测量点如图1所示。

图1 大米温度测定点示意图

1．3．3 碎米率的测定

采用 GB/T 21719—2008 的方法［9］。

1．3．4 爆腰率的测定

参考 GB/T 5496—1985的方法［10］。随机选取200粒的整精米，挑出裂纹粒，以裂纹粒数占总数的百分率表示。

1．3．5 含水量的测定

采用 GB 1350—1999 方法［11］。

1．3．6 碘蓝值的测定

采用文献［12］的方法。

1．3．7 水溶性蛋白质的测定

采用文献［13］的方法。

1．3．8 游离脂肪酸的测定

［14］的方法。将经真空抽气冷却处理后的大米粉碎，过100目筛，得大米粉。精确称取10 g大米粉于250 mL碘量瓶中，加50 mL无水乙醇，25℃恒温振荡10 min，静置4 min后过滤，取滤液于250 mL三角瓶中用标准KOH乙醇溶液滴定。以每100 g绝干大米粉消耗的KOH毫克数表示大米游离脂肪酸的含量。

1．4 数据处理

应用SAS软件和Excel软件进行数据分析［15］。显著性检验为邓肯检验，显著水平设置为α=0．05。所有试验数据取3次平行结果的平均值。

图2 不同真空抽气时间大米的温度曲线

2．2 真空抽气时间对大米品质的影响

2．2．1 真空抽气时间对大米含水量的影响

图3为不同真空抽气时间大米含水量的变化。由图3可知，随抽气时间延长，大米含水量呈下降趋势。不同微波条件下，相同真空抽气时间大米的含水量存在差异，以较高剂量微波处理(微波条件3)大米含水量下降更快。经微波条件3处理，真空抽气25 s后，大米的含水量显著下降，这是由于高剂量微波处理后大米温度更高［13］，此时水分处于更活跃的状态，真空抽气过程中水分更容易蒸发。

2 结果与分析

2．1 不同真空抽气时间大米的温度曲线

文献报道，采用微波在线杀虫方法处理后大米的温度可达到65℃左右［4］，当压力为20 kPa时，水的沸点可降低到60．1℃［16］，所以大米经微波处理后再真空抽气至压力降低到20 kPa以下时，大米中的水分即可快速蒸发，并吸收大量的热量使大米的温度降低。本试验采用不同的真空抽气时间对大米进行冷却，考察了130 s内大米的温度变化情况，如图2所示。由图2可知，抽气时间越长，大米温度降幅越大。抽气时间为15 s时，120 s之后大米的温度仍然在50℃以上，而抽气时间为45 s时，80 s后大米温度即可降低到40℃以下，这是因为抽气时间越长，真空室内的压力越小，水的沸点越低，大米中水分的蒸发量越大，从而带走更多的热量，使温度下降更多。因此可知，较长的抽气时间能够达到快速冷却的目的。

图3 不同真空抽气时间大米含水量的变化

2．2．2 真空抽气时间对大米碎米率和爆腰率的影响

不同真空抽气时间大米的碎米率和爆腰率见表2。由表2可知，大米采用微波条件1和微波条件3处理时，真空抽气时间对碎米率的影响差异不显著(P＜0．05);而经微波条件2处理，真空抽气后，碎米率有所上升(P＜0．05)，抽气45 s后，碎米率较未抽气高0．46%。微波处理条件对碎米率的影响较大，以微波条件1处理的大米碎米率最低，这是由于微波条件1的微波剂量最低，微波处理后大米含水量稍高，大米韧性高，脆性低，不易破碎。对于爆腰率来讲，采用较低的微波剂量(微波条件1)时，真空处理对爆腰率的影响差异不显著(P＜0．05);经微波条件2处理，真空抽气45 s后大米的爆腰率较低。

表2 不同真空抽气时间大米的碎米率和爆腰率(n=3，珋x±std)

2．2．3 真空抽气时间对大米碘蓝值的影响

图4为真空抽气时间对大米碘蓝值的影响。图4表明，随抽气时间延长，大米碘蓝值下降。微波条件对大米碘蓝值的影响也有差异，以微波条件3处理的大米的碘蓝值最高，微波条件1次之，微波条件2最低。这可能是因为微波处理可以使直链淀粉和支链淀粉之间的作用力降低，使直链淀粉的检出率增加，最终导致碘蓝值增加［14］。

图4 不同真空抽气时间大米碘蓝值的变化

2．2．4 真空抽气时间对大米游离脂肪酸含量的影响

不同真空抽气时间大米游离脂肪酸含量变化如图5。由图5可知，随抽气时间的延长，大米中游离脂肪酸含量略有降低。这是因为随抽气时间的延长，大米中水分蒸发量增大，而大米中的一部分游离脂肪酸会随水分的蒸发而散失，从而使大米中检测到的游离脂肪酸含量降低;同时，低水分活度下，大米中的脂肪酶的活性下降，也会导致游离脂肪酸含量降低。不同微波剂量处理后大米的游离脂肪酸含量也不相同，随微波处理剂量的增大，大米中的游离脂肪酸含量有降低趋势。这是由微波处理后大米中脂肪酶、过氧化物酶等酶的活性降低所致［14，17］。

图5 不同真空抽气时间大米游离脂肪酸含量变化

2．2．5 真空抽气时间对水溶性蛋白质含量的影响

高水溶性蛋白质含量有利于大米的吸水膨胀和糊化，使米饭的黏性增加［17］。不同真空抽气时间大米水溶性蛋白质含量如表3所示。由表3可知，随抽气时间的延长，大米中的水溶性蛋白质变化不大，且无明显的变化规律。但微波条件对大米中水溶性蛋白质含量影响显著。随微波剂量的增大，水溶性蛋白质含量降低;这是由于高剂量微波条件下蛋白质发生变性，导致蛋白质水溶性降低［18］。

表3 不同真空抽气时间大米水溶性蛋白含量/mg/g

3 讨论与结论

真空冷却可快速、有效的降低微波处理后大米的温度，但会对大米的品质造成一定的影响。随着真空抽气时间的延长，大米的含水量、碘蓝值、游离脂肪酸含量降低，水溶性蛋白质含量变化不大。微波处理条件会影响真空冷却效果及大米品质，长时间低剂量微波处理对大米品质影响较小。鉴于此，可以结合适宜的微波工艺，将真空冷却技术应用于大米的储藏保鲜中;这样不仅可防止大米再次感染有害生物，而且能提高生产效率。但目前大米等的真空冷却技术仍处于理论研究阶段，对于微波处理后大米的真空冷却工艺参数、真空冷却对大米食用品质的影响等方面的研究有待深入。

参考文献

［1］吴磊，高群玉，石英．大米储藏保鲜技术研究新进展［J］．粮油食品科技，2008，16(6):3－7

［2］Siming Zhao，Chengguang Qiu，Shanbai Xiong，et al．A ther-mal lethal model of rice weevils subjected to microwave irradiation［J］．Journal of Stored Products Research，2007，43(4):430－434

［3］邵小龙，赵思明，汪正洁．稻米仓储害虫的微波致死作用研究［J］．农业工程学报，2003，19(Z1):215－217

［4］赵思明，孙庆杰，熊善柏，等．大米或稻谷的微波在线杀虫方法:中国，200310110440．4［P］．2003－10－17

［5］熊燕子．真空冷却技术在熟肉制品加工中的应用［J］．肉类研究，2008(6):70－73

［6］金听祥，朱鸿梅，李改莲，等．真空冷却技术的研究进展［J］．食品科学，2005，26(6):276－280

［7］王海鸥，姜松．真空冷却技术及其在食品工业的研究和应用［J］．制冷，2004，23(1):33－36

［8］赵思明，熊善柏，谢静，等．谷物的微波真空保鲜方法:中国，201010239482．8［P］．2010－08－06

［9］GB/T 21719—2008稻谷整精米率检验法［S］

［10］GB/T 5496—1985粮食、油料检验黄粒米及裂纹粒检验法［S］

［11］GB 1350—1999 稻谷［S］

［12］熊善柏，赵思明，李建林，等．米饭理化指标与感官品质的相关性研究［J］．华中农业大学学报，2002，21(1):83－87

［13］张习军，熊善柏，赵思明．微波处理对稻谷品质的影响［J］．中国农业科学，2009，42(1):224－229

［14］Siming Zhao，Shanbai Xiong，Chengguang Qiu，et al．Effect of microwaves on rice quality［J］．Journal of Stored Products Research，2007，43(4):496－502

［15］赵思明．食品科学与工程中的计算机应用［M］．北京:化学工业出版社，2005

［16］赵思明，熊善柏，林向东．食品工程原理［M］．北京:科学出版社，2008:572

［17］严梅荣，顾华孝，马云，等．微波加热稳定米糠研究［J］．中国粮油学报，2002，17(4):18－23

［18］孙明，严梅荣，陈菁，等．微波加热不同水分米糠对其储藏和功能性质的影响［J］．食品科学，2005，26(9):76－79

［19］扶雄，罗志刚，徐晓玲，等．微波对玉米淀粉性质影响的研究［J］．中国粮油学报，2007，22(5):36－39

［20］汪正洁，赵思明，何新益．大米保鲜技术研究及应用进展［J］．粮油加工与食品机械，2007，32(3):59－62

［21］杨振东．大米储藏保鲜技术研究进展［J］．粮食与油脂，2009，10:1－4

［22］M Martin，M A Fitzgerald．Proteins in Rice Grains Influence Cooking Properties［J］．Journal of Cereal Science，2002，36(3):285－294

［23］郑先哲．我国大米品质现状＆最新实用保鲜技术［J］．粮油加工与食品机械，2004(4):11－12．

Study on Vacuum Cooling on Rice Quality

Che Li Xie Jing Wu Kao Zhao Siming
(College of Food Science and Tech－nology，Hua Zhong Agricultural University，Wuhan 430070)

Use vacuum cooling to reduce rice temperature after microwave treatment，and rice temperature，water content，blue value，free fatty acids and soluble － protein content were analyzed after different vacuum pumping times．The results showed that:with the extension of the vacuum pumping time，the moisture content，blue value，free fatty acid content were reduced，but the water－soluble protein content was basically unchanged．Microwave radiation will affect rice quality and vacuum cooling effects．Lower power with a longer treatment time has less effect on rice quality．After lower power with a longer treatment time by microwave，vacuum pumping for 45 s，the rice temperature can be reduced to below 40 ℃，and the rice have a better quality with lower kernel cracking rate and rice broken rate．

rice，vacuum cooling，air exhausting time，quality

TS205．9

A

1003－0174(2012)05－0001－04

2011－07－04

车丽，女，1987年出生，硕士，食品科学

赵思明，女，1963年出生，教授，博士生导师，粮食加工