大米的真空冷卻研究

車 麗 謝 靜 吳 考 趙思明

大米的真空冷卻研究

車 麗 謝 靜 吳 考 趙思明

(華中農業大學食品科技學院，武漢 430070)

將微波處理后的大米進行真空冷卻，對大米的溫度、含水量、碘藍值、游離脂肪酸、水溶性蛋白質等品質指標進行測定，研究不同微波處理條件下真空抽氣冷卻時間對大米品質的影響。結果表明:隨著真空抽氣時間的延長，大米的含水量、碘藍值、游離脂肪酸含量降低，但水溶性蛋白質含量基本不變。微波處理條件會影響大米品質及大米真空冷卻效果，以長時間低劑量微波處理對大米品質影響較小。大米經長時間低劑量微波處理后，真空抽氣45 s，溫度可降低到40℃以下，且爆腰率和碎米率較低，品質較好。

大米 真空冷卻 抽氣時間 品質

微波作為一種高效安全的防蟲技術在糧食儲藏中的應用前景廣闊［1－3］。但大米等糧食采用微波處理后，其溫度可高達62℃［4］，需采取一定方式進行冷卻后才能較好保存。目前，工業上主要采用的冷卻方法為自然冷卻，耗時長，需30 min以上，且存在再次感染有害生物的危險。為解決以上問題，真空冷卻技術以其冷卻速度快，冷卻均勻、干凈衛生、能量消耗少、操作方便等優點已逐步被研究和開發［5］。真空冷卻是將物料置于一定真空度的環境中，使物料中的水分在較低的壓力和溫度下蒸發，由于蒸發吸熱，導致物料溫度降低，從而達到冷卻的目的。目前，真空冷卻技術已廣泛應用于果蔬貯藏［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卻技術雖已有報道［8］，但真空冷卻對大米品質的影響有待進一步的探索和研究。

本試驗以大米為原料，將大米微波處理后進行真空抽氣冷卻，研究不同微波處理條件下真空抽氣時間對大米溫度及品質的影響，為大米真空冷卻技術的研究與開發提供理論基礎。

1 材料與方法

1．1 試驗設備

WS2L－1型智能微波爐:南京本和微波科技有限公司;DZ400－ZD型余特真空(充氣)包裝機:上海余特包裝機械制造有限公司;AUY220型分析天平:日本島津公司;722S型分光光度計:上海精密科學儀器有限公司。

1．2 試驗材料

大米，市售。原料的相關指標見表1。

表1 原料大米的相關指標

1．3 試驗方法

1．3．1 大米的真空冷卻方法

稱取200 g大米，裝入規格為15 cm×20 cm的聚乙烯塑料袋中，用熱封口機不完全封口，留微孔便于抽真空［8］。將經上述方法包裝的大米于微波條件1(微波劑量0．50 W/g、處理時間13 min)，微波條件2(微波劑量0．65 W/g、處理時間9 min)和微波條件3(微波劑量0．70 W/g、處理時間7．5 min)下進行處理，處理后立即用真空包裝機抽氣，進行冷卻，調整真空抽氣時間分別為0、25、35、45 s，封口，測定大米各項指標。

1．3．2 溫度的測定

大米經微波處理后，立即進行真空抽氣冷卻，用點溫計迅速測其溫度，測量點如圖1所示。

圖1 大米溫度測定點示意圖

1．3．3 碎米率的測定

采用 GB/T 21719—2008 的方法［9］。

1．3．4 爆腰率的測定

參考 GB/T 5496—1985的方法［10］。隨機選取200粒的整精米，挑出裂紋粒，以裂紋粒數占總數的百分率表示。

1．3．5 含水量的測定

采用 GB 1350—1999 方法［11］。

1．3．6 碘藍值的測定

采用文獻［12］的方法。

1．3．7 水溶性蛋白質的測定

采用文獻［13］的方法。

1．3．8 游離脂肪酸的測定

［14］的方法。將經真空抽氣冷卻處理后的大米粉碎，過100目篩，得大米粉。精確稱取10 g大米粉于250 mL碘量瓶中，加50 mL無水乙醇，25℃恒溫振蕩10 min，靜置4 min后過濾，取濾液于250 mL三角瓶中用標準KOH乙醇溶液滴定。以每100 g絕干大米粉消耗的KOH毫克數表示大米游離脂肪酸的含量。

1．4 數據處理

應用SAS軟件和Excel軟件進行數據分析［15］。顯著性檢驗為鄧肯檢驗，顯著水平設置為α=0．05。所有試驗數據取3次平行結果的平均值。

圖2 不同真空抽氣時間大米的溫度曲線

2．2 真空抽氣時間對大米品質的影響

2．2．1 真空抽氣時間對大米含水量的影響

圖3為不同真空抽氣時間大米含水量的變化。由圖3可知，隨抽氣時間延長，大米含水量呈下降趨勢。不同微波條件下，相同真空抽氣時間大米的含水量存在差異，以較高劑量微波處理(微波條件3)大米含水量下降更快。經微波條件3處理，真空抽氣25 s后，大米的含水量顯著下降，這是由于高劑量微波處理后大米溫度更高［13］，此時水分處于更活躍的狀態，真空抽氣過程中水分更容易蒸發。

2 結果與分析

2．1 不同真空抽氣時間大米的溫度曲線

文獻報道，采用微波在線殺蟲方法處理后大米的溫度可達到65℃左右［4］，當壓力為20 kPa時，水的沸點可降低到60．1℃［16］，所以大米經微波處理后再真空抽氣至壓力降低到20 kPa以下時，大米中的水分即可快速蒸發，并吸收大量的熱量使大米的溫度降低。本試驗采用不同的真空抽氣時間對大米進行冷卻，考察了130 s內大米的溫度變化情況，如圖2所示。由圖2可知，抽氣時間越長，大米溫度降幅越大。抽氣時間為15 s時，120 s之后大米的溫度仍然在50℃以上，而抽氣時間為45 s時，80 s后大米溫度即可降低到40℃以下，這是因為抽氣時間越長，真空室內的壓力越小，水的沸點越低，大米中水分的蒸發量越大，從而帶走更多的熱量，使溫度下降更多。因此可知，較長的抽氣時間能夠達到快速冷卻的目的。

圖3 不同真空抽氣時間大米含水量的變化

2．2．2 真空抽氣時間對大米碎米率和爆腰率的影響

不同真空抽氣時間大米的碎米率和爆腰率見表2。由表2可知，大米采用微波條件1和微波條件3處理時，真空抽氣時間對碎米率的影響差異不顯著(P＜0．05);而經微波條件2處理，真空抽氣后，碎米率有所上升(P＜0．05)，抽氣45 s后，碎米率較未抽氣高0．46%。微波處理條件對碎米率的影響較大，以微波條件1處理的大米碎米率最低，這是由于微波條件1的微波劑量最低，微波處理后大米含水量稍高，大米韌性高，脆性低，不易破碎。對于爆腰率來講，采用較低的微波劑量(微波條件1)時，真空處理對爆腰率的影響差異不顯著(P＜0．05);經微波條件2處理，真空抽氣45 s后大米的爆腰率較低。

表2 不同真空抽氣時間大米的碎米率和爆腰率(n=3，珋x±std)

2．2．3 真空抽氣時間對大米碘藍值的影響

圖4為真空抽氣時間對大米碘藍值的影響。圖4表明，隨抽氣時間延長，大米碘藍值下降。微波條件對大米碘藍值的影響也有差異，以微波條件3處理的大米的碘藍值最高，微波條件1次之，微波條件2最低。這可能是因為微波處理可以使直鏈淀粉和支鏈淀粉之間的作用力降低，使直鏈淀粉的檢出率增加，最終導致碘藍值增加［14］。

圖4 不同真空抽氣時間大米碘藍值的變化

2．2．4 真空抽氣時間對大米游離脂肪酸含量的影響

不同真空抽氣時間大米游離脂肪酸含量變化如圖5。由圖5可知，隨抽氣時間的延長，大米中游離脂肪酸含量略有降低。這是因為隨抽氣時間的延長，大米中水分蒸發量增大，而大米中的一部分游離脂肪酸會隨水分的蒸發而散失，從而使大米中檢測到的游離脂肪酸含量降低;同時，低水分活度下，大米中的脂肪酶的活性下降，也會導致游離脂肪酸含量降低。不同微波劑量處理后大米的游離脂肪酸含量也不相同，隨微波處理劑量的增大，大米中的游離脂肪酸含量有降低趨勢。這是由微波處理后大米中脂肪酶、過氧化物酶等酶的活性降低所致［14，17］。

圖5 不同真空抽氣時間大米游離脂肪酸含量變化

2．2．5 真空抽氣時間對水溶性蛋白質含量的影響

高水溶性蛋白質含量有利于大米的吸水膨脹和糊化，使米飯的黏性增加［17］。不同真空抽氣時間大米水溶性蛋白質含量如表3所示。由表3可知，隨抽氣時間的延長，大米中的水溶性蛋白質變化不大，且無明顯的變化規律。但微波條件對大米中水溶性蛋白質含量影響顯著。隨微波劑量的增大，水溶性蛋白質含量降低;這是由于高劑量微波條件下蛋白質發生變性，導致蛋白質水溶性降低［18］。

表3 不同真空抽氣時間大米水溶性蛋白含量/mg/g

3 討論與結論

真空冷卻可快速、有效的降低微波處理后大米的溫度，但會對大米的品質造成一定的影響。隨著真空抽氣時間的延長，大米的含水量、碘藍值、游離脂肪酸含量降低，水溶性蛋白質含量變化不大。微波處理條件會影響真空冷卻效果及大米品質，長時間低劑量微波處理對大米品質影響較小。鑒于此，可以結合適宜的微波工藝，將真空冷卻技術應用于大米的儲藏保鮮中;這樣不僅可防止大米再次感染有害生物，而且能提高生產效率。但目前大米等的真空冷卻技術仍處于理論研究階段，對于微波處理后大米的真空冷卻工藝參數、真空冷卻對大米食用品質的影響等方面的研究有待深入。

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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

車麗，女，1987年出生，碩士，食品科學

趙思明，女，1963年出生，教授，博士生導師，糧食加工