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(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，武漢 430070)

將微波處理后的大米進(jìn)行真空冷卻，對(duì)大米的溫度、含水量、碘藍(lán)值、游離脂肪酸、水溶性蛋白質(zhì)等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，研究不同微波處理?xiàng)l件下真空抽氣冷卻時(shí)間對(duì)大米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明:隨著真空抽氣時(shí)間的延長(zhǎng)，大米的含水量、碘藍(lán)值、游離脂肪酸含量降低，但水溶性蛋白質(zhì)含量基本不變。微波處理?xiàng)l件會(huì)影響大米品質(zhì)及大米真空冷卻效果，以長(zhǎng)時(shí)間低劑量微波處理對(duì)大米品質(zhì)影響較小。大米經(jīng)長(zhǎng)時(shí)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(zhì)較好。

大米 真空冷卻 抽氣時(shí)間 品質(zhì)

微波作為一種高效安全的防蟲技術(shù)在糧食儲(chǔ)藏中的應(yīng)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(dá)62℃［4］，需采取一定方式進(jìn)行冷卻后才能較好保存。目前，工業(yè)上主要采用的冷卻方法為自然冷卻，耗時(shí)長(zhǎng)，需30 min以上，且存在再次感染有害生物的危險(xiǎn)。為解決以上問題，真空冷卻技術(shù)以其冷卻速度快，冷卻均勻、干凈衛(wèi)生、能量消耗少、操作方便等優(yōu)點(diǎn)已逐步被研究和開發(fā)［5］。真空冷卻是將物料置于一定真空度的環(huán)境中，使物料中的水分在較低的壓力和溫度下蒸發(fā)，由于蒸發(fā)吸熱，導(dǎo)致物料溫度降低，從而達(dá)到冷卻的目的。目前，真空冷卻技術(shù)已廣泛應(yīng)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(shù)雖已有報(bào)道［8］，但真空冷卻對(duì)大米品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步的探索和研究。

本試驗(yàn)以大米為原料，將大米微波處理后進(jìn)行真空抽氣冷卻，研究不同微波處理?xiàng)l件下真空抽氣時(shí)間對(duì)大米溫度及品質(zhì)的影響，為大米真空冷卻技術(shù)的研究與開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)設(shè)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(jī):上海余特包裝機(jī)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(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1．2 試驗(yàn)材料

大米，市售。原料的相關(guān)指標(biāo)見表1。

表1 原料大米的相關(guān)指標(biāo)

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 大米的真空冷卻方法

稱取200 g大米，裝入規(guī)格為15 cm×20 cm的聚乙烯塑料袋中，用熱封口機(jī)不完全封口，留微孔便于抽真空［8］。將經(jīng)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(shí)間13 min)，微波條件2(微波劑量0．65 W/g、處理時(shí)間9 min)和微波條件3(微波劑量0．70 W/g、處理時(shí)間7．5 min)下進(jìn)行處理，處理后立即用真空包裝機(jī)抽氣，進(jìn)行冷卻，調(diào)整真空抽氣時(shí)間分別為0、25、35、45 s，封口，測(cè)定大米各項(xiàng)指標(biāo)。

1．3．2 溫度的測(cè)定

大米經(jīng)微波處理后，立即進(jìn)行真空抽氣冷卻，用點(diǎn)溫計(jì)迅速測(cè)其溫度，測(cè)量點(diǎn)如圖1所示。

圖1 大米溫度測(cè)定點(diǎn)示意圖

1．3．3 碎米率的測(cè)定

采用 GB/T 21719—2008 的方法［9］。

1．3．4 爆腰率的測(cè)定

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

1．3．5 含水量的測(cè)定

采用 GB 1350—1999 方法［11］。

1．3．6 碘藍(lán)值的測(cè)定

采用文獻(xiàn)［12］的方法。

1．3．7 水溶性蛋白質(zhì)的測(cè)定

采用文獻(xiàn)［13］的方法。

1．3．8 游離脂肪酸的測(cè)定

［14］的方法。將經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)KOH乙醇溶液滴定。以每100 g絕干大米粉消耗的KOH毫克數(shù)表示大米游離脂肪酸的含量。

1．4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SAS軟件和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析［15］。顯著性檢驗(yàn)為鄧肯檢驗(yàn)，顯著水平設(shè)置為α=0．05。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)取3次平行結(jié)果的平均值。

圖2 不同真空抽氣時(shí)間大米的溫度曲線

2．2 真空抽氣時(shí)間對(duì)大米品質(zhì)的影響

2．2．1 真空抽氣時(shí)間對(duì)大米含水量的影響

圖3為不同真空抽氣時(shí)間大米含水量的變化。由圖3可知，隨抽氣時(shí)間延長(zhǎng)，大米含水量呈下降趨勢(shì)。不同微波條件下，相同真空抽氣時(shí)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(jīng)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(shí)水分處于更活躍的狀態(tài)，真空抽氣過程中水分更容易蒸發(fā)。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同真空抽氣時(shí)間大米的溫度曲線

文獻(xiàn)報(bào)道，采用微波在線殺蟲方法處理后大米的溫度可達(dá)到65℃左右［4］，當(dāng)壓力為20 kPa時(shí)，水的沸點(diǎn)可降低到60．1℃［16］，所以大米經(jīng)微波處理后再真空抽氣至壓力降低到20 kPa以下時(shí)，大米中的水分即可快速蒸發(fā)，并吸收大量的熱量使大米的溫度降低。本試驗(yàn)采用不同的真空抽氣時(shí)間對(duì)大米進(jìn)行冷卻，考察了130 s內(nèi)大米的溫度變化情況，如圖2所示。由圖2可知，抽氣時(shí)間越長(zhǎng)，大米溫度降幅越大。抽氣時(shí)間為15 s時(shí)，120 s之后大米的溫度仍然在50℃以上，而抽氣時(shí)間為45 s時(shí)，80 s后大米溫度即可降低到40℃以下，這是因?yàn)槌闅鈺r(shí)間越長(zhǎng)，真空室內(nèi)的壓力越小，水的沸點(diǎn)越低，大米中水分的蒸發(fā)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(zhǎng)的抽氣時(shí)間能夠達(dá)到快速冷卻的目的。

圖3 不同真空抽氣時(shí)間大米含水量的變化

2．2．2 真空抽氣時(shí)間對(duì)大米碎米率和爆腰率的影響

不同真空抽氣時(shí)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(shí)，真空抽氣時(shí)間對(duì)碎米率的影響差異不顯著(P＜0．05);而經(jīng)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?xiàng)l件對(duì)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(duì)于爆腰率來講，采用較低的微波劑量(微波條件1)時(shí)，真空處理對(duì)爆腰率的影響差異不顯著(P＜0．05);經(jīng)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(shí)間大米的碎米率和爆腰率(n=3，珋x±std)

2．2．3 真空抽氣時(shí)間對(duì)大米碘藍(lán)值的影響

圖4為真空抽氣時(shí)間對(duì)大米碘藍(lán)值的影響。圖4表明，隨抽氣時(shí)間延長(zhǎng)，大米碘藍(lán)值下降。微波條件對(duì)大米碘藍(lán)值的影響也有差異，以微波條件3處理的大米的碘藍(lán)值最高，微波條件1次之，微波條件2最低。這可能是因?yàn)槲⒉ㄌ幚砜梢允怪辨湹矸酆椭ф湹矸壑g的作用力降低，使直鏈淀粉的檢出率增加，最終導(dǎo)致碘藍(lán)值增加［14］。

圖4 不同真空抽氣時(shí)間大米碘藍(lán)值的變化

2．2．4 真空抽氣時(shí)間對(duì)大米游離脂肪酸含量的影響

不同真空抽氣時(shí)間大米游離脂肪酸含量變化如圖5。由圖5可知，隨抽氣時(shí)間的延長(zhǎng)，大米中游離脂肪酸含量略有降低。這是因?yàn)殡S抽氣時(shí)間的延長(zhǎng)，大米中水分蒸發(fā)量增大，而大米中的一部分游離脂肪酸會(huì)隨水分的蒸發(fā)而散失，從而使大米中檢測(cè)到的游離脂肪酸含量降低;同時(shí)，低水分活度下，大米中的脂肪酶的活性下降，也會(huì)導(dǎo)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(shì)。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(shí)間大米游離脂肪酸含量變化

2．2．5 真空抽氣時(shí)間對(duì)水溶性蛋白質(zhì)含量的影響

高水溶性蛋白質(zhì)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(shí)間大米水溶性蛋白質(zhì)含量如表3所示。由表3可知，隨抽氣時(shí)間的延長(zhǎng)，大米中的水溶性蛋白質(zhì)變化不大，且無明顯的變化規(guī)律。但微波條件對(duì)大米中水溶性蛋白質(zhì)含量影響顯著。隨微波劑量的增大，水溶性蛋白質(zhì)含量降低;這是由于高劑量微波條件下蛋白質(zhì)發(fā)生變性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)水溶性降低［18］。

表3 不同真空抽氣時(shí)間大米水溶性蛋白含量/mg/g

3 討論與結(jié)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(huì)對(duì)大米的品質(zhì)造成一定的影響。隨著真空抽氣時(shí)間的延長(zhǎng)，大米的含水量、碘藍(lán)值、游離脂肪酸含量降低，水溶性蛋白質(zhì)含量變化不大。微波處理?xiàng)l件會(huì)影響真空冷卻效果及大米品質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間低劑量微波處理對(duì)大米品質(zhì)影響較小。鑒于此，可以結(jié)合適宜的微波工藝，將真空冷卻技術(shù)應(yīng)用于大米的儲(chǔ)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(chǎn)效率。但目前大米等的真空冷卻技術(shù)仍處于理論研究階段，對(duì)于微波處理后大米的真空冷卻工藝參數(shù)、真空冷卻對(duì)大米食用品質(zhì)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(xué)

趙思明，女，1963年出生，教授，博士生導(dǎo)師，糧食加工