真空冷卻處理對冷藏米飯貨架期的影響研究

管 驍，曹 慧，李保國，劉寶林

(上海理工大學醫療器械與食品學院，上海200093)

真空冷卻處理對冷藏米飯貨架期的影響研究

管 驍，曹 慧，李保國，劉寶林

(上海理工大學醫療器械與食品學院，上海200093)

以感官評價結合細菌總數為評判指標，定量評價了真空冷卻處理以及后續的儲藏溫度對米飯貨架期的影響，為貨架期快速有效的估測提供了有效手段。將剛烹制的米飯分別通過自然冷卻以及真空冷卻處理冷卻至25℃和10℃后，再分別在4、10、15℃條件下進行儲藏，測定不同處理方案對米飯感官、細菌生長情況的影響，并由此建立了冷藏米飯微生物生長數學模型和貨架期預測模型。結果表明:冷卻方式與儲藏溫度對米飯的貨架期均有較大影響。與自然冷卻相比，真空冷卻處理能顯著減少米飯中細菌總數，延長米飯貨架期;同時，儲藏溫度升高不利于米飯的保存，會導致微生物生長延滯時間顯著縮短，生長速率加快，產品貨架期縮短。因此，為保證冷藏米飯7d的貨架期要求，可采取真空冷卻至25℃，并在不高于4℃下儲藏，或真空冷卻至10℃，并在不高于10℃條件下儲藏。

真空冷卻，冷藏米飯，貨架期

世界上許多國家的人們都喜食米飯，但米飯加工烹飪時間較長，難以適應現代人快生活節奏的需要。近年來，方便、快捷、經濟的盒飯給都市上班族就餐帶來了新的方式和極大的便利，深受他們的青睞。據保守估計，上海市盒飯的日供應量超過200萬盒［1］，盒飯中又以冷藏盒飯占有較大的份額。冷藏米飯是組成冷藏盒飯的主要材料，冷藏米飯貨架期的長短直接關系到冷藏盒飯的品質安全。按照冷藏盒飯的相關加工標準，盒飯燒煮后應充分冷卻并分裝，并在10℃以下條件進行儲存、運輸［2］，一般情況下要求冷藏米飯的保質期應在7d以上。然而在實際情況中，很多冷藏食品所經歷的實際溫度過程往往波動較大，極易造成食品品質的安全隱患。真空冷卻技術是通過抽真空降壓的方法，使食品內水分快速蒸發吸收自身熱量，從而達到快速冷卻的目的［3］，具有溫降均勻、冷卻環境清潔衛生、能快速通過微生物易繁殖溫度區間(20～50℃)等優點［4－6］，因此，真空冷卻技術現已在多種食品，包括熟肉、醬湯乳類等得到廣泛應用［7－8］，并有望進一步擴大其應用領域?；诖?，本文嘗試將真空冷卻技術應用于冷藏米飯的品質安全控制中，深入探討該技術應用在冷藏米飯冷鏈過程中的可行性，并對真空冷卻后的米飯在不同儲藏溫度下的貨架期問題進行了研究，初步推導建立了冷藏米飯貨架期的預測模型，為提高冷藏盒飯的食用安全性提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米 購自當地超市。

真空冷卻實驗機VCE－15 上海錦立新能源科技有限公司;恒溫培養箱 上海躍進醫療器械廠;YXQ－LS－SⅡ型全自動立式電熱壓力蒸汽滅菌鍋、BJ－2CD凈化工作臺 上海博訊實業有限公司;冰箱

松下電器(中國)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 米飯的制作與冷卻 大米→淘洗→電飯鍋蒸煮(米水比例1∶1.3)→冷卻(包括真空冷卻和自然冷卻兩種方式)→無菌分裝→置于不同溫度條件下的冰箱或培養箱中進行存放實驗。自然冷卻即米飯在25℃的室溫環境下存放至中心溫度接近25℃。

1.2.2 米飯的不同處理方案設計 為考察真空冷卻處理及儲藏溫度的變化對米飯品質的影響，并結合實際情況，設計了如下六種方案的米飯處理方式，如表1所示。

表1 米飯的處理方案

對每種方案處理的米飯樣品連續存放9d，每天進行感官質量評價與菌落總數檢測，每個實驗數據取3個平行樣品的測定平均值，若樣品出現明顯變質現象，則該樣品不再繼續檢測。

1.2.3 感官評定 在不同的儲藏時間節點取出米飯，用微波爐(800W)加熱2min后進行感官評定。感官評定小組由10名評定員組成，按照標準感官評定操作，從米飯的色澤、氣味、滋味和口感四個方面進行米飯品質評價(權重均為0.25)，評分標準如表2所示。總評分為10分，8分以上者品質良好，低于3分為感官拒絕點。

表2 米飯的感官品質評分標準

1.2.4 細菌總數測定 按照國標GB/T 4789.2－2003《食品微生物學檢驗:菌落總數測定》規定的方法進行操作。

1.2.5 微生物生長動力學模型 不同處理方案的米飯細菌總數的動態變化采用修正的Gompertz方程進行描述［9－11］。修正的 Gompertz方程表達式如式(1)所示:

式中:N(t)為t時刻的細菌總數，lg(cfu/g);N0為t=0時的初始細菌總數，lg(cfu/g);Nmax為增加到穩定期時的最大菌數，lg(cfu/g);μmax為微生物生長的最大比生長速率，d－1;λ為微生物生長延滯期，d;t為儲藏時間，d。

1.2.6 米飯貨架期預測模型 米飯的貨架期可以根據建立的微生物生長動力學模型，通過初始菌數(N0)到最小腐敗量(Ns)所需要的增殖時間來預測。根據已頒布的米飯衛生標準［2］，可以確定最小腐敗量Ns的對數值為5。貨架期(SL)預測公式如式(2)所示:

將不同處理方案的米飯的貨架期按照方程(2)分別進行統計。

1.2.7 數據處理與回歸分析 實驗數據回歸擬合與方差分析采用SPSS18.0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 不同處理方案的米飯感官質量變化

表3 冷藏米飯的感官質量評分表

經過不同處理的冷藏米飯的感官質量變化情況如表3所示。從表3結果可以看出，不同樣品的品質變化均存在較大差異，說明無論是樣品初始冷卻方式，還是儲藏溫度的變化均對產品貨架期有較大影響。方案A為自然冷卻方式，在儲藏初始時感官品質得分為10分，而真空冷卻產品(方案B～F)得分為9～9.5分，品質稍有下降的主要原因是真空冷卻導致米飯失水，失水后容易導致米飯粘結，口感稍變硬，香味也有部分損失，且品質劣變的程度隨真空冷卻溫度的降低而增大，但至少冷卻至10℃時仍屬高品質區間(得分大于8分)，說明合適的真空冷卻處理對米飯的品質影響仍在可接受范圍內。另一方面，儲藏溫度的不同對米飯品質的影響也較大。方案B在4℃下儲藏，高品質期為4d，達到感官可接受最高限達到9d;而方案D(儲藏溫度為15℃)的高品質期只有2d，感官可接受最高限更是只有3d。當然，較低的真空冷卻溫度結合較低的儲藏溫度(方案E)條件會帶來更長的保質期(大于9d)。值得重點指出的是，方案A與B的區別僅為冷卻方式的不同，但儲藏品質也出現明顯差異，這可能是由于真空冷卻過程為抽真空環境，衛生條件好于自然冷卻的緣故，這一點可從表4的結果中得到證實。

表4 不同方案下的冷藏米飯中細菌總數隨儲藏時間的變化(cfu/g)

表5 不同方案的冷藏米飯微生物生長動力學模型

表6 不同處理條件下米飯中微生物生長動力學參數

2.2 冷藏米飯中細菌生長情況及動力學模型

表4所示為不同處理方案的米飯中細菌總數隨儲藏時間的變化情況。從表4可以看出，方案A的初始細菌總數達到104cfu/g，遠遠高于真空冷卻(方案B～F)的樣品(約20～40cfu/g)，這可能是由于真空冷卻時間較短，由自然冷卻的3h左右縮短到6～7min即可完成，同時真空冷卻過程所產生的真空環境都能有效減少細菌污染的機會;另外較快的真空冷卻溫降過程也可能導致部分細菌的死亡，這一點也被Brosnan所證實［5］。顯而易見，不管哪種方案的處理，米飯中細菌總數都呈現不斷增長的趨勢，儲藏溫度越低細菌增長速度越慢。根據上海市2005年發布的盒飯衛生標準規定，冷藏米飯中總菌數不得超過105cfu/g。由此判定，方案D的米飯在儲藏第3d后細菌總數就已超標，不能保證食用安全性，而方案B和E的貨架期應該超過8d。另外，對照表3和表4的結果，發現以細菌總數作為判定冷藏米飯貨架期終點較感官評定方法要短1～2d，說明感官指標存在一定的滯后性，而微生物指標則能更靈敏地反映米飯的真實品質變化。

不少研究表明，食品的品質變化過程往往遵循一定的動力學過程，國內外也已提出不少反映食品中化學或微生物變化過程的動力學模型［12－13］，效果理想。本實驗中，將不同處理方案的米飯中的微生物生長情況利用修正的Gompertz方程，擬合得到回歸方程，結果如表5所示。從表5的結果可以看出，利用Gompertz方程能很好地描述本實驗中細菌生長的S形曲線，所得到的回歸方程相關系數都較高，在0.986～0.999之間，說明米飯中的細菌生長情況是適合利用S形函數進行模擬的。

2.3 微生物生長的動力學參數

表6所示為不同處理方案的米飯中微生物生長的動力學參數，從表中可以看出，同為4℃的儲藏溫度條件下，自然冷卻方式(方案A)的米飯細菌最大比生長速率為0.675d－1，而通過真空冷卻處理(方案B、E)的米飯分別為0.661d－1和0.589d－1，明顯有所減小;同時真空冷卻的米飯微生物生長延滯期也較長，分別為2.795d和2.954d，遠高于自然冷卻的0.440d;真空冷卻導致米飯貨架期也明顯延長，由自然冷卻的6.12d增加到8.01d和9.32d，說明相同儲藏溫度條件下，真空冷卻處理方式能較大程度上提高米飯的貨架期。

除了冷卻方式對米飯貨架期有影響外，儲藏溫度的不同對米飯中微生物的生長情況也有顯著的影響。方案B、C、D為真空冷卻的米飯分別在4、10、15℃下的儲藏情況，隨著儲藏溫度由 4℃升高到15℃，最大比生長速率顯著增大，同時延滯期由2.795d縮短到0.586d，貨架期由8.01d縮短到3.26d。說明米飯在低溫條件下儲藏時，微生物的生長大多受到抑制，而在較高的溫度條件下，微生物很容易生長，易導致產品的腐敗變質。從貨架期的計算公式可知，貨架期的長短與多種因素有關，包括微生物生長的延滯時間(λ)、最大比生長速率(μmax)、初始細菌總數(N0)、最小腐敗量(Ns)和最大菌數(Nmax)等。一般情況下，貨架期與初始菌量呈負相關，低的初始菌量有利于貨架期的延長;貨架期與最大比生長速率呈負相關，最大比生長速率越大，貨架期越短;延滯時間對貨架期的影響也較大，它是微生物適應外界環境和為生長作準備的時間，此階段越長越有利于延長產品的貨架期［14］。實際情況中，對食品的貨架期進行測定往往存在較多困難，而通過預測計算是一條快捷、準確、有效的方式。

按照規定的冷藏米飯7d保質期的標準，本實驗中只有方案B、E、F能達到要求，說明米飯制作好以后至少應該通過真空冷卻方式冷卻至25℃，并在不高于4℃的條件下儲藏，或真空冷卻至10℃，并在不高于10℃的條件下儲藏，才能保證米飯的貨架期要求。

3 結論

本文通過對比自然冷卻與真空冷卻方式以及儲藏溫度的變化對冷藏米飯貨架期的影響實驗，得到以下結論:

3.1 和自然冷卻相比，真空冷卻處理的米飯感官品

質略有下降，但在可接受范圍內;真空冷卻處理能大大減少米飯的初始儲藏菌量，從而延長冷藏米飯的貨架期。另外儲藏溫度對冷藏米飯的貨架期同樣影響顯著，較高的儲藏溫度不利于米飯的保藏。

3.2 不同處理方案冷藏米飯中微生物生長情況可通

過Gompertz函數進行擬合，擬合優度很高，回歸系數(R2)均在0.986以上，通過擬合的微生物生長動力學

參數可對米飯的貨架期進行預測，結果良好。

3.3 剛烹制的米飯通過真空冷卻處理冷卻至25℃，

并在不高于4℃的條件下儲藏，或真空冷卻至10℃，并在不高于10℃的條件下儲藏能保證冷藏米飯的7d的貨架期要求。

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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

管驍(1979－)，男，博士，講師，研究方向:食品安全。

上海市聯盟計劃項目(09LM42);上海市松江區博士后創新基地項目。