蒸谷晚秈米的制備及其無機元素和農(nóng)藥殘留分析

付桂明，陳建芳，萬 茵，*，劉成梅，王九菊，付桂珍，趙江鋒，羅陽帆，柴建新

（1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西南昌330047；2.南昌大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江西南昌330047；3.南昌大學(xué)中德食品工程中心，江西南昌330047；4.中糧（江西）米業(yè)有限公司，江西南昌331721）

蒸谷晚秈米的制備及其無機元素和農(nóng)藥殘留分析

付桂明1，2，3，陳建芳1，2，萬 茵1，2，*，劉成梅1，2，3，王九菊4，付桂珍4，趙江鋒1，2，羅陽帆1，2，柴建新1，2

（1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西南昌330047；2.南昌大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江西南昌330047；3.南昌大學(xué)中德食品工程中心，江西南昌330047；4.中糧（江西）米業(yè)有限公司，江西南昌331721）

對蒸谷晚秈米加工工藝中的浸泡、汽蒸、干燥三個重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了實驗，并對蒸谷晚秈米中重要無機元素含量和有機磷農(nóng)藥殘留進(jìn)行了分析。實驗結(jié)果表明，蒸谷晚秈米制備過程中浸泡、汽蒸和干燥的工藝條件為：在70℃水中浸泡2.5h，于100℃下汽蒸30min，先在110℃下干燥3h后，再在60℃下干燥4h。在此條件下生產(chǎn)的蒸谷晚秈米爆腰率為7.6%，遠(yuǎn)低于普通白米加工的爆腰率；蒸谷后晚秈米總灰分含量比未蒸谷前增加了34.5%，其中Ca、Fe、Zn等重要無機元素的含量明顯增加；此外蒸谷晚秈米中未檢出有機磷農(nóng)藥，說明蒸谷晚秈米食用安全性高。

蒸谷晚秈米，無機元素，火焰原子吸收法，農(nóng)藥殘留

蒸谷米是以稻谷為原料，經(jīng)清理、浸泡、蒸煮、干燥等處理，再按常規(guī)稻谷碾米加工方法生產(chǎn)的大米制品[1]。由于加工工藝的特殊性，具有營養(yǎng)價值高、易消化吸收、出飯率高、米糠出油率高、耐儲存等優(yōu)點[2]。因而，蒸谷米在國外以健康米、綠色食品著稱，在歐美、中東地區(qū)非常暢銷，全球年貿(mào)易量約在500萬t，而且呈逐年擴大的趨勢。但由于我國蒸谷米主要以南方早秈稻為原料生產(chǎn)而成，不太符合我國居民飲食習(xí)慣，所以在國內(nèi)市場上蒸谷米的消費量很小，但隨著健康、營養(yǎng)等消費理念的強化，使得國內(nèi)蒸谷米市場具有很大的發(fā)展?jié)摿?，且國?nèi)消費者對蒸谷米提出了更高要求。國內(nèi)消費者偏好晚秈米的粘稠適中，松軟的口感。但晚秈稻谷殼表面有機磷農(nóng)藥殘留量往往高于早秈稻谷的。蒸谷處理過程中，皮層和胚中豐富的無機鹽大部分隨水分滲透到胚乳內(nèi)部，可提高蒸谷米中重要無機元素含量，但谷殼表面殘留有機磷農(nóng)藥是否能穿透谷殼、米皮滲透到蒸谷米中，造成農(nóng)藥超標(biāo)，這是影響到蒸谷晚秈米食用安全性的主要因素之一。因此對蒸谷晚秈米中有機磷農(nóng)藥殘留的分析檢測很有必要。本文以晚秈稻為原料生產(chǎn)蒸谷米，對蒸谷晚秈米加工工藝中的浸泡、汽蒸、干燥三個生產(chǎn)關(guān)鍵控制點進(jìn)行了工藝參數(shù)研究，分析檢測了蒸谷晚秈米中重要無機元素的含量變化，并檢測了其中有機磷農(nóng)藥殘留，為中國人接受蒸谷晚秈米打下良好基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

江西產(chǎn)晚秈稻金優(yōu)桂99 中糧（江西）米業(yè)有限公司提供；有機磷混合標(biāo)準(zhǔn)樣品 購于農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所；二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、磷酸、氯化銨、氯化鈉、無水硫酸鈉、助濾劑celite 545、濃鹽酸、KOH、NaOH、Na2CO3、CuSO4、冰醋酸、酒石酸、乙醇、Fe粉、CaCO3、Zn粉等 國產(chǎn)分析純；HNO3、高氯酸 國產(chǎn)優(yōu)級純；水 超純水；脫支酶 Sigma公司，No.A-7255，濃度12100單位/g，生化試劑。

GC-2010氣相色譜儀 配有FPD檢測器，日本島津儀器有限公司；TAS-990原子吸收分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；LTJM-8型精米機 上海隆拓儀器有限公司；T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；RTX-1色譜柱（30m） 上海洽姆儀器科技有限公司；DHG-9145A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；FW80型粉碎機 天津泰斯特儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 單因素實驗 分別對蒸谷晚秈米加工工藝中浸泡、汽蒸、干燥三個重要環(huán)節(jié)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行單因素實驗。其中汽蒸溫度100℃，干燥溫度分別為第一階段110℃，第二階段60℃。

1.2.2 蒸谷晚秈米的生產(chǎn)[3]原料稻谷→清理、分級→浸泡→汽蒸→干燥→冷卻→礱谷→碾米→蒸谷米

1.2.3 水分含量的測定[4]按GB 5009.3-2010執(zhí)行。

1.2.4 爆裂率的測定 取100粒浸泡后的樣品兩份，在燈光下肉眼觀察，凡有露出稻米1/8者均屬爆裂粒。樣品爆裂粒數(shù)的平均值與100之比值，為樣品爆裂率。

1.2.5 糊化度的測定 參照參考文獻(xiàn)[5]進(jìn)行。

1.2.6 爆腰率的測定 取100粒（完整子粒）樣品三份，在正常溫度下，剝?nèi)ネ鈿ぃ诒鼰粝聶z查。凡有裂紋的糙米均屬爆腰粒。樣品爆腰粒數(shù)的平均值與100之比值，為樣品爆腰率。

1.2.7 總灰分的測定[6]按GB/T 5009.3-2010執(zhí)行。1.2.8 原子吸收火焰法（FAAS）測定無機元素[7-10]

1.2.8.1 樣品的濕法消解 蒸谷晚秈米干燥，粉碎。取3個瓷坩堝，各加入0.5g蒸谷晚秈米樣品、10mL濃HNO3，在電爐上加熱至白煙冒盡，溶液近干，冷卻。加入10mL濃HNO3和1mL高氯酸，繼續(xù)加熱。溶液近干時，加入5mL濃HNO3，繼續(xù)加熱。出現(xiàn)黃色濃煙時向溶液中滴加濃HNO3，直至溶液變得無色透明停止加熱，冷卻后向坩堝中加入0.5mL濃HNO3，轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶用超純水定容。用同樣的方法制作普通晚秈米樣品和空白樣品。

1.2.8.2 測定條件 原子吸收分析的主要測定參數(shù)見表1。

表1 原子吸收分光光度計的主要測定參數(shù)Table 1 The main determination parameters of atomic absorption spectrophotometer

1.2.9 GC檢測農(nóng)藥殘留[11-12]稱取蒸谷晚秈米50g，置于300mL具塞錐形瓶中，加入45mL蒸餾水，搖勻，靜置10min，再加100mL 80%丙酮浸泡7h，振蕩1h。過濾，取80mL濾液于500mL分液漏斗中，加入凝結(jié)液助濾劑，凝結(jié)2～3次，過濾，在濾液中加入3g氯化鈉，用二氯甲烷萃取3次，合并有機相，流過裝有1g無水硫酸鈉和1g助濾劑的筒形漏斗進(jìn)行干燥，收集濾液于250mL平底燒瓶中，加0.5mL乙酸乙酯，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至1mL。在室溫下用空氣吹至近干，用丙酮定容至5mL，供色譜測定用。

GC檢測器的條件：氮氣流速34.0mL/min；氫氣流速50.0mL/min；空氣流速400.0mL/min；進(jìn)樣口溫度：290℃；檢測器溫度：300℃；色譜柱升溫程序：40℃保持1min，然后以30℃/min程序升溫至130℃，再以5℃/min升溫至250℃，接著以10℃/min升溫至280℃，最后保持5min；進(jìn)樣量：1μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒸谷晚秈米生產(chǎn)過程中浸泡、汽蒸和干燥的實驗

2.1.1 浸泡 圖1、圖2分別是不同浸泡條件下的稻谷的水分含量和爆裂率。從圖1中可以看出，隨著浸泡溫度的增加和浸泡時間的延長，浸泡后稻谷的水分含量不斷增加；75℃條件下浸泡的稻谷的水分含量明顯高于其他溫度條件下的。從圖2可以看出，60、65℃條件下浸泡的稻谷基本沒有爆裂，70℃ 2.5h條件下浸泡的稻谷基本沒有爆裂，隨著浸泡時間的延長，爆裂率有所提高，但都低于5%。而在75℃浸泡條件下浸泡的稻谷爆裂率很高，且隨著浸泡時間的增加，爆裂率急劇上升，這主要是稻谷吸水過多的結(jié)果。根據(jù)生產(chǎn)實踐，浸泡后稻谷的高水分含量是保證汽蒸過程中淀粉能完全糊化的重要條件。浸泡過程中，稻谷吸水過多產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，會使得水溶性維生素如VB1流失，從而降低蒸谷米的營養(yǎng)價值。而且浸泡溫度高于淀粉的最高糊化溫度時，淀粉繼續(xù)吸水膨脹，米粒外水分不能均勻地滲透到稻谷顆粒內(nèi)部，使稻谷在蒸煮過程中容易開裂，導(dǎo)致米粒各部分強度有差異，碾米過程容易爆腰，影響蒸谷晚秈米的品質(zhì)[13]。因此綜合各種因素，本文選擇的較佳浸泡條件為：浸泡溫度70℃、時間為2.5h。此時，稻谷中的水分含量達(dá)到40.15%且吸水飽滿基本沒出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。

圖1 不同浸泡條件下的稻谷的水分含量Fig.1 Rice moisture content under different soaking conditions

圖2 不同浸泡條件下的稻谷的爆裂率Fig.2 Rice crack rate under different soaking conditions

2.1.2 汽蒸 汽蒸是為了使稻谷浸泡后胚乳內(nèi)部吸收了相當(dāng)水分的淀粉充分糊化，以增加稻谷籽粒的強度，提高出米率，減少產(chǎn)品的煮飯時間，殺滅微生物，改善儲藏性能和食用品質(zhì)。從表2可以看出，稻谷的糊化度隨著時間的延長先升高后降低。這可能是因為汽蒸時間過長，當(dāng)時稻谷內(nèi)糊化度高，但干燥后回生度也高，造成蒸谷米糊化度反而降低。本實驗所得最適汽蒸條件為：汽蒸溫度100℃，時間為30min。此時，淀粉的糊化度達(dá)到89.8%。

表2 汽蒸過程單因素實驗Table 2 Single factor experiment of steaming process

2.1.3 干燥 干燥與冷卻的目的就是使稻谷的水分含量降低到14%的安全水分，以便加工和儲存，并在碾米時能得到最大限度的整米率。國外主要采用蒸汽間接加熱干燥和加熱空氣干燥方法，干燥條件比較緩和，同時將蒸谷的干燥過程分為兩個階段：在水分降到16%～18%以前為第一階段，采用快速干燥脫水；水分降到16%～18%以下為第二階段，采用緩慢干燥或冷卻的方法[2]。從表3、表4可知，本實驗所得合適干燥條件為：干燥第一階段溫度110℃，時間3h，稻米中的水分含量降到17.6%；干燥第二階段溫度60℃，時間4h，稻米中的水分含量降到12.6%，爆腰率為7.6%。

表3 干燥過程單因素實驗（第一階段）Table 3 Single factor experiment of drying process（first stage）

表4 干燥過程單因素實驗（第二階段）Table 4 Single factor experiment of drying process（second stage）

2.2 最佳條件下的蒸谷晚秈米樣品

蒸谷晚秈米的蒸谷過程中有小部分稻谷稻殼開裂，但是糙米形狀基本完整，未對后期的干燥、礱谷及碾米造成影響。蒸谷晚秈米較未蒸谷晚秈米顏色更深一點，呈褐色，這是因為蒸谷晚秈米吸收了米糠中的B族維生素和礦物質(zhì)所致。

2.3 無機元素的分析

2.3.1 總灰分測定 總灰分的測定結(jié)果如表5所示，由表中數(shù)據(jù)可知，蒸谷晚秈米的總灰分含量比未蒸谷晚秈米增加了34.5%。晚秈米在蒸谷過程中，原皮層中的維生素、無機鹽等水溶性物質(zhì)隨水分?jǐn)U散到胚乳內(nèi)部，并在碾米過程中保留下來，從而使總灰分含量明顯增加，有效提高了蒸谷晚秈米的營養(yǎng)價值。

表5 總灰分測定結(jié)果Table 5 Results of total ash determination

2.3.2 無機元素分析 本文采用原子吸收法分析了江西晚秈稻米蒸谷前后主要無機元素含量，測定結(jié)果見表6。由表6中數(shù)據(jù)可知，蒸谷晚秈米中Ca、Fe、Zn的含量有大幅度提高，分別比未蒸谷晚秈米提高14.4%、195.03%、86.93%，營養(yǎng)價值更高。

表6 晚秈稻米蒸谷前后重要無機元素含量比較Table 6 Comparison of important inorganic elements in late indica rice before and after parboiled

2.3.3 有機磷農(nóng)藥殘留檢測 圖3、圖4分別為有機磷農(nóng)藥混標(biāo)和蒸谷晚秈米的GC色譜圖。由圖4可知，蒸谷晚秈米的色譜圖中除了溶劑峰外再沒有出現(xiàn)任何峰，這表明蒸谷晚秈米中不含混合標(biāo)樣中21種有機磷的任意一種，具有食用安全性。

圖3 混標(biāo)的色譜圖Fig.3 The chromatogram of mixture

各有機磷的出峰順序依次為：敵敵畏、乙酰甲胺磷、甲拌磷、異稻瘟凈、敵稗、甲基對硫磷、撲草凈、皮蠅磷、殺螟硫磷、馬拉硫磷、倍硫磷、毒死蜱、對硫磷、水胺硫磷、溴硫磷、奎硫磷、稻豐散、殺撲磷、乙硫磷、三硫磷、苯腈磷。

圖4 蒸谷晚秈米的色譜圖Fig.4 The chromatogram of late indica rice

3 結(jié)論

本文通過單因素實驗得到了蒸谷晚秈米生產(chǎn)過程中浸泡、汽蒸和干燥的最佳條件：在70℃溫水中浸泡2.5h，在100℃下汽蒸30min，在110℃下干燥3h，再在60℃下干燥4h。在此最佳條件下生產(chǎn)蒸谷晚秈米的爆腰率為7.6%，遠(yuǎn)低于普通白米加工的爆腰率；與未蒸谷白米相比，由于在蒸谷過程中米皮中的礦物質(zhì)元素被米粒吸收，蒸谷晚秈米總灰分含量從0.333%增加到0.448%，其中Ca、Fe、Zn等人體所需的無機元素的含量分別提高14.41%、195.03%、86.93%，有機磷農(nóng)殘的GC檢測結(jié)果證明此蒸谷晚秈米沒有有機磷農(nóng)藥殘留。

研究表明，蒸谷晚秈米加工能顯著提高蒸谷晚秈米中重要無機元素含量，而且蒸谷加工過程中有機磷農(nóng)藥不會穿透谷殼、米皮滲透到蒸谷晚秈米中。由于蒸谷晚秈米具有營養(yǎng)價值高、食品安全性高等特點，蒸谷晚秈米的推廣生產(chǎn)對改善我國晚秈米的營養(yǎng)價值和解決稻谷資源的充分利用有積極意義。

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Preparation of parboiled late indica rice and analysis of its inorganic elements and pesticide residue

FU Gui-ming1，2，3，CHEN Jian-fang1，2，WAN Yin1，2，*，LIU Cheng-mei1，2，3，WANG Jiu-ju4，F(xiàn)U Gui-zhen4，ZHAO Jiang-feng1，2，LUO Yang-fan1，2，CHAI Jian-xin1，2
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China；2.Food Engineering Department of Life Science and Food Engineering College，Nanchang University，Nanchang 330047，China；3.Sino-German Food Engineering Center，Nanchang University，Nanchang 330047，China；4.Cofco Jiangxi Rice Processing Limited，Nanchang 331721，China）

By means of single-factor analysis the processing parameters for soaking，steaming，drying in the preparation of the parboiled late indica rice had been decided.The content of inorganic elements as well as the pesticide residues in the parboiled rice was analyzed with Flame Atomic Absorption Spectrometry and Gas Chromatography respectively.The results suggested that the optimal parameters were：soaking in 70℃ warm water for 2.5h，steaming at 100℃ for 30min，drying at 110℃ for 3h，then at 60℃ for 4h.Under the optimal conditions，the crack rate of the parboiled rice was 7.6%，which far less than that of the general rice.Compared with the unparboiled rice，the total ash content in the parboiled rice was rised by more than 30%，in which the content of Ca，F(xiàn)e，Zn elements increased significantly.Besides，there was no organic phosphorus pesticides found in the parboiled rice，which indicated its high edible safety.

parboiled rice；inorganic elements；flame atomic absorption；pesticide residues

TS210.4

B

1002-0306（2012）05-0177-04

2011－03－01 *通訊聯(lián)系人

付桂明（1972-），男，博士，教授，研究方向：食品科學(xué)、農(nóng)產(chǎn)品加工及發(fā)酵工程。

江西省教育廳2009年科技項目（GJJ09061）。