微波處理對(duì)儲(chǔ)藏大米成分影響的研究進(jìn)展

張崇彬，萬(wàn)忠民，李心悅

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023）

大米作為人類的主要食物，為人類提供了豐富的碳水化合物、蛋白等營(yíng)養(yǎng)成分[1-2]。但因其富含淀粉和蛋白質(zhì)等親水膠體物，極易受濕、熱、氧、蟲(chóng)、霉等影響而變質(zhì)，出現(xiàn)吸濕、返潮、霉變、蟲(chóng)害、鼠害等，導(dǎo)致酸度增加、黏性下降、品質(zhì)變劣、甚至喪失食用價(jià)值。

目前我國(guó)使用的儲(chǔ)糧新技術(shù)較少，主要是因?yàn)樾录夹g(shù)具有成本高、污染相對(duì)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。微波是常見(jiàn)的電磁波，具有反射、穿透和吸收等特性，因其具有加熱速度快、時(shí)間短、操作安全、易于操作和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在食品加工與儲(chǔ)藏中逐漸被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用微波技術(shù)對(duì)食品進(jìn)行烹飪處理、干燥處理和殺菌處理等也已成為食品行業(yè)的重要部分。微波技術(shù)在加熱、殺菌和解凍方面有著許多優(yōu)勢(shì)[3]。微波處理大米后會(huì)對(duì)大米產(chǎn)生不同的影響，通過(guò)使用不同微波功率、不同微波處理時(shí)間，在不同儲(chǔ)藏時(shí)間、儲(chǔ)藏條件下，大米的品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分也會(huì)受到不同程度的影響[4]，研究微波處理大米進(jìn)行儲(chǔ)藏后的成分變化具有重要意義。

1 影響微波處理大米儲(chǔ)藏的因素

大米經(jīng)加工后失去了外層的保護(hù)組織，胚乳全部暴露，易受外界濕、熱等不良條件的影響和微生物、蟲(chóng)的侵害[5]。大米的損失途徑主要包括在采收、除雜、運(yùn)輸、干燥、儲(chǔ)藏和銷售等過(guò)程中質(zhì)量的損耗及在此過(guò)程中品質(zhì)的下降。大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)變化主要表現(xiàn)在陳化、發(fā)熱霉變、吸濕返潮、蟲(chóng)害和鼠害等[6]。在微波處理大米時(shí)，影響大米品質(zhì)的因素主要有大米水分含量、微波設(shè)備及微波處理使用的功率和處理時(shí)間等。

1.1 水分含量

大米的水分含量將直接影響大米的食用口感[7]，使用微波技術(shù)加熱的過(guò)程是一個(gè)水分蒸發(fā)的過(guò)程。如果大米水分損失過(guò)多，則會(huì)變得過(guò)硬，降低食用的口感，造成糧食的浪費(fèi)。在儲(chǔ)存品質(zhì)方面，大米水分含量過(guò)高，在儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致大米霉變、蟲(chóng)蛀、陳化等[8]，影響大米的食用安全和食味。袁道驥等[9]以不同水分梯度（11.5%、12.5%、13.5%、14.5%、15.5%、16.5%）的優(yōu)質(zhì)稻為研究對(duì)象進(jìn)行儲(chǔ)藏，含水量為12.5%～15.5%都能保證脂肪酸值在較好水平，含水量對(duì)稻谷糊化特性影響較顯著，含水量較低時(shí)峰值黏度較低，含水量升高峰值黏度逐漸升高。對(duì)于上市大米中水分含量的控制，GB 1354—2018規(guī)定秈米的水分含量需≤14.5%，粳米≤15.5%。Devi等[10]發(fā)現(xiàn)受微波加熱時(shí)間的影響，稻米的顏色變化和褐變指數(shù)隨著鹽/水分比的增加而非線性增加。

1.2 微波設(shè)備及參數(shù)

除了大米自身因素影響品質(zhì)外，還有微波設(shè)備的影響[11]。多數(shù)研究者使用商用微波爐作為微波源，其輸出的微波頻率隨機(jī)變化較大，微波場(chǎng)中并非單一的2 450 MHz，可間歇性變?yōu)? 430、2 460 MHz等其他頻率的微波，而微波頻率的變化將導(dǎo)致微波穿透深度以及微波熱點(diǎn)位置的變化，進(jìn)而影響加熱效果[12]。石睿[13]以固態(tài)微波源輸出微波的方式保證了微波功率恒定，通過(guò)行波加熱的方式減少波導(dǎo)加熱盒內(nèi)的微波反射，改善了大米加熱均勻性。

不同微波參數(shù)也會(huì)對(duì)大米產(chǎn)生不同的影響[14]。一般短時(shí)間或低功率內(nèi)微波加熱和普通處理無(wú)明顯差異，但長(zhǎng)時(shí)間或使用高功率微波處理會(huì)產(chǎn)生顯著差異。豁銀強(qiáng)等[15]采用不同的微波方式對(duì)大米進(jìn)行輻照處理，并利用電子鼻檢測(cè)揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果表明微波輻照大米會(huì)引起烹制米飯的風(fēng)味特征發(fā)生改變，高劑量連續(xù)微波處理大米烹制的米飯風(fēng)味輪廓與未處理大米烹制米飯的差異最大，而脈沖微波輻照大米烹制米飯的風(fēng)味輪廓與未處理大米烹制米飯較接近。張曉紅等[16]研究了微波處理對(duì)大米的保鮮效果，結(jié)果表明：微波時(shí)間、水分含量對(duì)大米保鮮有極顯著性影響（P＜0.01），微波功率有顯著影響（P＜0.05）。陳培棟等[17]采用微波改性處理提高糙米的蒸煮品質(zhì)，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定微波時(shí)間、微波功率和糙米初始水分含量對(duì)糙米蒸煮品質(zhì)的影響程度，并結(jié)合響應(yīng)面分析法與期望函數(shù)優(yōu)化微波改性處理工藝。結(jié)果表明，微波改性處理糙米的最佳工藝參數(shù)為：微波功率2 400 W、微波時(shí)間75 s、初始水分含量14.5%，在該條件下期望函數(shù)值最高為0.76。鄧樹(shù)華等[18]研究了不同微波處理溫度、微波處理功率對(duì)不同水分的供試秈米的品質(zhì)影響，結(jié)果表明供試大米碎米總量、直鏈淀粉含量、黃粒米、品嘗評(píng)分值和堊白粒率等質(zhì)量等指標(biāo)均不會(huì)發(fā)生顯著性變化，脂肪酸值顯著下降，有利于改善大米品質(zhì)。

2 微波處理對(duì)大米淀粉的影響

淀粉是許多食物中的關(guān)鍵常量營(yíng)養(yǎng)素，也是人體碳水化合物和葡萄糖的主要來(lái)源[19]。淀粉是大米含量最高的組分，約占大米的75%～85%。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種主要成分組成，直鏈淀粉是一種線性長(zhǎng)鏈葡聚糖，帶有幾個(gè)長(zhǎng)鏈分支；支鏈淀粉是一種高度分支的葡聚糖，具有許多鏈長(zhǎng)相對(duì)較短的葡聚糖分支，這兩種組分結(jié)合形成半結(jié)晶淀粉結(jié)構(gòu)[20]。直鏈淀粉含量和支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)直接決定了大米的品質(zhì)，大米淀粉結(jié)構(gòu)、糊化特性、流變特性及熱力學(xué)特性也能反映微波對(duì)其處理的影響[21]。微波處理會(huì)影響大米淀粉的顆粒形貌、結(jié)晶特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大米淀粉的理化性質(zhì)（如溶解度、膨脹度、糊化特性、消化特性等）變化。

2.1 微波處理對(duì)大米淀粉結(jié)構(gòu)的影響

淀粉在大米營(yíng)養(yǎng)成分中所占比例最大，在儲(chǔ)藏期間質(zhì)量有所減少，其所占的比例也不會(huì)發(fā)生顯著變化，但是淀粉的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)會(huì)有一定的變化。在儲(chǔ)藏中適當(dāng)強(qiáng)度的微波預(yù)處理可以顯著改善大米淀粉的結(jié)構(gòu)。微波處理后淀粉多級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，表面出現(xiàn)裂痕且有淀粉聚集的現(xiàn)象，導(dǎo)致淀粉粒徑增大[22]。

目前，許多研究人員已經(jīng)利用X射線衍射、小角X射線衍射、低頻核磁共振、傅立葉紅外光譜等技術(shù)對(duì)大米淀粉的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，闡釋淀粉糊化、回生等過(guò)程中淀粉分子的變化機(jī)制[23]。Wang等[24]采用掃描電鏡、低頻核磁共振和質(zhì)構(gòu)儀等技術(shù)研究了微波處理對(duì)膨化大米的影響，結(jié)果表明隨著微波功率的增加(280、420 W)，大米表面開(kāi)始變得起皺、粗糙，甚至破裂明顯。當(dāng)微波功率為560 W時(shí)，大米表面顯示出更多的皺紋和一些不均勻尺寸的氣孔，并且在700 W下的微波處理導(dǎo)致比560 W下更多和更大的孔隙；微波功率從140 W增加到700 W導(dǎo)致硬度和咀嚼性下降，而彈性和韌性呈先上升后下降的趨勢(shì)；核磁共振結(jié)果表明微波處理后水更容易滲透到膨化大米的顆粒內(nèi)部。Villanueva等[25]研究結(jié)果表明微波處理過(guò)的米粉含水量增加，大米淀粉顆粒簇似乎與相鄰的淀粉顆粒粘在一起，在大米粉中可見(jiàn)的淀粉顆粒簇之間的縫隙很淺，并被微波處理過(guò)的淀粉顆粒填充。這種表現(xiàn)可能是大米粉熱處理過(guò)程中直鏈淀粉滲出的結(jié)果。X光衍射圖譜顯示微波處理后由于更快和更均勻的熱作用以及局部過(guò)熱和過(guò)程中的水損失，導(dǎo)致其他結(jié)構(gòu)重排。Zhong等[26]研究了微波輻射對(duì)不同碾米程度大米組成、結(jié)構(gòu)的影響，微觀結(jié)構(gòu)分析表明，微波輻照后米粒產(chǎn)生應(yīng)力裂紋和一些“爆炸”，與未經(jīng)處理的米粒橫截面的微觀結(jié)構(gòu)相比，處理后糙米粒的果皮邊緣產(chǎn)生并擴(kuò)展了一些應(yīng)力裂紋。Li[27]通過(guò)對(duì)大米淀粉分級(jí)結(jié)構(gòu)變化的研究，結(jié)果顯示高功率微波處理促進(jìn)了具有中等密度淀粉鏈結(jié)構(gòu)域的形成，易于酶的擴(kuò)散、吸收和催化，并且主要表現(xiàn)出緩慢消化的特征。Villanueva等[28]利用微波輻射對(duì)大米淀粉進(jìn)行物理改性，改善其功能性質(zhì)。在濕潤(rùn)的大米淀粉中，能量引起的分子間結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致其吸水能力、溶解度和膨脹力以及淀粉糊化、脫水收縮和糊黏度的變化。Han等[29]利用微波恒功率均勻加熱裝置，系統(tǒng)研究了快速微波加熱和慢速微波加熱兩種加熱模式下，大米淀粉(含水率30%)的多尺度結(jié)構(gòu)相變。其中掃描電鏡結(jié)果表明，快速微波加熱造成的淀粉顆粒表面損傷比慢速微波加熱更明顯；SAXS、XRD和13C核磁共振結(jié)果表明，恒功率微波連續(xù)處理降低了淀粉的結(jié)晶度和雙螺旋含量。Rockembach等[30]研究了微波輻射對(duì)稻米結(jié)構(gòu)特性的影響，結(jié)果顯示微波加熱會(huì)導(dǎo)致淀粉復(fù)合體破裂。Fan等[31]采用電子順磁共振和拉曼光譜對(duì)微波處理下大米淀粉中自由基的產(chǎn)生及相關(guān)化學(xué)鍵的變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明微波功率和含水量會(huì)影響大米淀粉自由基的數(shù)量以及自由基的組成，拉曼光譜顯示了化學(xué)鍵振動(dòng)特征的相應(yīng)變化。微波輻射下淀粉中自由基的生成速率與微波功率和時(shí)間長(zhǎng)短均不呈正比。淀粉自由基的電子順磁共振結(jié)果表明，自由基的形成在100 ℃左右有一個(gè)顯著的快速增長(zhǎng)期，表明微波處理產(chǎn)生的熱量是決定長(zhǎng)期自由基最終數(shù)量的重要因素。Guo等[32]研究結(jié)果表明，微波-濕熱聯(lián)合處理導(dǎo)致淀粉顆粒表面凹陷，片狀螺旋排列減弱，非晶區(qū)鏈排列松散，晶粒出現(xiàn)一定程度的斷裂。

2.2 微波處理對(duì)大米淀粉糊化、流變及熱力學(xué)特性的影響

大米在儲(chǔ)藏期間口感會(huì)發(fā)生變化，這與米粉功能性有關(guān)，如儲(chǔ)藏期間直鏈淀粉含量高、蛋白質(zhì)與淀粉結(jié)合等情況會(huì)抑制淀粉糊化，從而降低淀粉糊化黏度，提高淀粉糊化溫度和凝膠化焓變，導(dǎo)致大米質(zhì)地變硬[22]。

糊化特性是反映大米淀粉品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，糊化特征值與大米食味具有高度相關(guān)性[33]。Shen等[34]研究了在微波干燥下，由于水分在內(nèi)部的強(qiáng)烈擴(kuò)散而產(chǎn)生的微觀孔隙有利于水分的擴(kuò)散和蒸發(fā)，并提高干燥速率。在干燥的后期，由于逐漸積累的熱引起的大米溫度上升導(dǎo)致內(nèi)部淀粉顆粒部分糊化，在干燥結(jié)束時(shí)完全糊化。并且干燥速率在干燥后期的降低可能與淀粉完全糊化時(shí)微觀結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。袁璐等[35]研究了不同水分含量、溫度和時(shí)間的微波處理?xiàng)l件對(duì)大米淀粉的直鏈淀粉含量、糊化特性和熱特性等理化性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)特性的影響，結(jié)果表明微波處理會(huì)使大米淀粉的糊化溫度升高，糊化焓降低。相對(duì)于微波處理溫度和時(shí)間，微波處理過(guò)程中的樣品水分含量對(duì)淀粉理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性影響較小。Solaesa等[21]研究了微波輔助干熱和濕熱處理對(duì)米粉的功能特性和凝膠黏彈性的影響，結(jié)果表明微波處理提高了米粉凝膠穩(wěn)定性和增強(qiáng)黏彈性模量，特別是在含水量8%和20%的樣品中。經(jīng)微波輔助處理后可以調(diào)節(jié)米粉的技術(shù)功能特性及其凝膠的流變和熱特性。由于微波介電加熱效應(yīng)和電磁極化效應(yīng)的存在，淀粉顆粒內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，致使糊化溫度上升，糊化焓下降。張吉軍等[36]測(cè)試了微波干燥前后高粱淀粉含量、官能團(tuán)、老化性質(zhì)及糊化特性等品質(zhì)特性，結(jié)果表明總淀粉、直鏈淀粉含量有增加趨勢(shì)；淀粉未產(chǎn)生新的官能團(tuán)；部分淀粉顆粒形貌產(chǎn)生一定變化；回生值最大增加量達(dá)到267 mPa·s，淀粉更易老化；淀粉相變溫度差異不明顯，糊化焓值下降顯著。李婷等[37]研究了微波處理對(duì)留胚米儲(chǔ)藏過(guò)程中理化性質(zhì)的影響，結(jié)果顯示微波處理留胚米時(shí)出現(xiàn)部分糊化，微波處理留胚米的最低黏度從1 819 cP升高到1 838 cP，最終黏度從3 038 cP升高到3 145 cP。微波處理時(shí)留胚米的食用品質(zhì)受到影響，微波處理與未處理留胚米相比崩解值變化較大，微波處理改變了留胚米的糊化性質(zhì)。Hassan等[38]研究了不同溫度下微波加熱對(duì)不同初始含水量的玉米籽粒發(fā)芽率、顏色、組成和糊化特性的影響，結(jié)果表明微波處理的谷物具有較低的峰值和最終黏度，最終黏度的降低可能是由于直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成，這導(dǎo)致了糊化溫度的延遲。Shi等[39]研究了大米谷蛋白和脂質(zhì)氧化對(duì)大米貯藏過(guò)程中淀粉理化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明大米貯藏期間谷蛋白和脂質(zhì)的氧化程度與峰值黏度、衰減值和回升值均呈顯著負(fù)相關(guān)，羰基化合物含量和脂肪酸氧化與大米淀粉的理化性質(zhì)顯著相關(guān)。

3 微波處理對(duì)大米蛋白質(zhì)的影響

蛋白質(zhì)是大米中含量第二高的組分，其含量與結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)大米影響較大，且大米在儲(chǔ)藏期間容易發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)大米品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[40]。從大米蛋白性質(zhì)及結(jié)構(gòu)的角度可以探究微波處理對(duì)大米的影響，目前在微波處理大米蛋白的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化和自由基反應(yīng)的研究較少。

胡博等[41]對(duì)微波處理大米蛋白產(chǎn)生的自由基進(jìn)行研究，驗(yàn)證了大米蛋白在微波處理后產(chǎn)生以碳為中心的自由基，并推測(cè)微波加熱至80 ℃以上，以碳為中心自由基的增長(zhǎng)速率顯著上升。大米陳化過(guò)程中成分變化與作用于脂肪、蛋白及淀粉的內(nèi)源性酶有著密切的關(guān)系[42]。大米儲(chǔ)藏過(guò)程中，新米的淀粉酶、過(guò)氧化氫酶活性明顯高于陳米，脂肪酶隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)有上升的趨勢(shì)[43]。α-、β-淀粉酶以大米淀粉為底物、改變淀粉分子質(zhì)量與結(jié)構(gòu)，影響大米口感；過(guò)氧化氫酶以脂類氧化形成的H2O2為底物，能減少過(guò)氧化物對(duì)大米的毒害作用；而脂肪酶則以大米少量脂類為底物，催化形成復(fù)雜的脂肪酸體系。劉雅婧等[44]研究了微波干燥對(duì)高水分稻谷中脂肪酶、脂肪氧化酶和過(guò)氧化物酶活性的影響，結(jié)果表明微波處理對(duì)稻谷脂肪酶、脂肪氧化酶和過(guò)氧化物酶的反應(yīng)最適溫度和熱穩(wěn)定性、最適pH和pH穩(wěn)定性均有影響，微波處理對(duì)稻谷內(nèi)酶的活力有明顯抑制作用。李欣等[45]研究了微波處理對(duì)大米脂質(zhì)和脂氧合酶活性的影響，結(jié)果顯示：微波處理的大米的脂氧合酶活性明顯低于對(duì)照大米。微波處理大米的游離脂肪酸值的增加不顯著，與微波能夠顯著鈍化稻米的脂肪氧化酶活性、延緩稻米脂肪的氧化有關(guān)。

現(xiàn)階段微波處理對(duì)大米蛋白影響的研究還較少，但針對(duì)微波處理其他谷物的蛋白質(zhì)還較為廣泛。李忍等[46]采用微波技術(shù)對(duì)高粱進(jìn)行處理，結(jié)合掃描電鏡和傅里葉變換紅外光譜儀等方法，測(cè)定微波處理對(duì)高粱理化性質(zhì)及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特性影響，結(jié)果表明微波處理對(duì)高粱蛋白質(zhì)等理化性質(zhì)具有顯著影響。微波處理減小了高粱蛋白粒徑，蛋白表面出現(xiàn)縫隙，但處理前后的紅外光譜具有相似的結(jié)構(gòu)特征，屬于物理變性。微波處理顯著提高了高粱的總蛋白質(zhì)含量約0.6%，持水力提高但持油力降低。為谷物食品的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用提供一定的參考。劉海波等[47]研究了微波處理對(duì)小麥面粉中蛋白性質(zhì)的影響，結(jié)果表明微波會(huì)使面筋蛋白中的游離巰基、二硫鍵含量減少，二級(jí)結(jié)構(gòu)中的α-螺旋含量減少，β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲的總含量相對(duì)增多，并且使得面筋蛋白緊密有序的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得疏松多孔，適度微波處理可以改善面粉的品質(zhì)，也為微波處理大米蛋白提供了依據(jù)。大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特性可能會(huì)隨著儲(chǔ)藏條件的變化而變化，需要更深進(jìn)一步研究來(lái)更好地了解儲(chǔ)藏對(duì)大米蛋白質(zhì)的影響，蛋白質(zhì)組學(xué)可以揭示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、豐度、翻譯后修飾和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。Zhao等[48]利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究了儲(chǔ)藏大米中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，并確定了大米品質(zhì)劣變的機(jī)理。與新收獲的大米蛋白相比，儲(chǔ)藏大米蛋白的游離巰基含量顯著降低，二硫鍵含量和表面疏水性較高。儲(chǔ)存導(dǎo)致α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)的損失，以及β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的增加。30 ℃貯藏的大米中有120個(gè)蛋白上調(diào)，37個(gè)蛋白下調(diào)，70 ℃貯藏的大米中有240個(gè)蛋白上調(diào)，155個(gè)蛋白下調(diào)。這從蛋白質(zhì)組學(xué)角度對(duì)大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)變化機(jī)制提供了新的方向。

4 微波處理對(duì)大米脂質(zhì)的影響

相比于淀粉和蛋白質(zhì)，雖然大米脂類含量較少，但是脂類在儲(chǔ)藏期間受空氣中氧氣、高溫、高濕等環(huán)境因素影響，更容易促使大米陳化，一般認(rèn)為大米中脂類降解是儲(chǔ)藏過(guò)程稻谷品質(zhì)劣變的主要原因[49]。大米是脂肪含量較少的糧食，現(xiàn)在工藝加工精度越來(lái)越高，脂肪積聚的胚芽和糊粉層基本被去除，導(dǎo)致脂肪含量下降。由于脂肪酸值可準(zhǔn)確反映出稻谷中游離脂肪酸的含量，因此成為判斷稻谷劣變的重要指標(biāo)。在儲(chǔ)藏過(guò)程中，脂肪酸值會(huì)先上升，后因自身的消耗和微生物的利用而降低[50]。

張志慧等[51]研究表明低強(qiáng)度的微波條件處理稻谷，脂肪酶活力和游離脂肪酸的含量均有提高，亞油酸含量降低，對(duì)于穩(wěn)定稻谷的儲(chǔ)藏品質(zhì)具有一定作用。微波處理大米可鈍化脂肪酶的活性，降低游離脂肪酸的產(chǎn)生，從而延長(zhǎng)儲(chǔ)藏時(shí)間。大米的脂質(zhì)與大米的風(fēng)味、儲(chǔ)藏性能緊密相關(guān)。脂肪水解酶是脂肪分解代謝中第一個(gè)參與反應(yīng)的酶，一般認(rèn)為它對(duì)脂肪的轉(zhuǎn)化速率起著調(diào)控作用，是大米儲(chǔ)藏過(guò)程中脂肪酸腐敗變質(zhì)的主要原因之一[52]。大米中脂肪含量雖然少于淀粉、蛋白質(zhì)等成分，但其最易發(fā)生變化，經(jīng)酯酶的催化能分解成甘油和游離脂肪酸，從而使大米游離脂肪酸增加，而游離脂肪酸含量增加會(huì)導(dǎo)致大米異味的產(chǎn)生，所以游離脂肪酸含量是影響大米品質(zhì)劣變的重要因素。但目前關(guān)于微波處理大米對(duì)脂類的影響研究較少，王立峰等[53]采用不同儲(chǔ)藏方式，測(cè)定了大米儲(chǔ)藏過(guò)程中脂肪酸值、總酸值的變化，利用氣相色譜分析脂肪酸組成及含量變化。結(jié)果表明脂肪酸中含量最多的是亞油酸、油酸和棕櫚酸，這3種脂肪酸含量占總脂肪90%以上，包裝方式及儲(chǔ)藏溫度對(duì)各脂肪酸組成影響不大，高不飽和脂肪酸含量隨溫度升高而降低，多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。謝巖黎等[54]研究了微波處理后的全麥粉在儲(chǔ)藏過(guò)程中脂類的穩(wěn)定性，結(jié)果表明微波處理的全麥粉在儲(chǔ)藏過(guò)程中能夠有效地抑制全麥粉在儲(chǔ)藏過(guò)程中脂肪酸值的增加，還可有效降低全麥粉儲(chǔ)藏過(guò)程中脂肪酶和脂肪氧化酶的活性。然而對(duì)大米的游離態(tài)、結(jié)合態(tài)脂質(zhì)及其脂肪酸組成的影響研究仍不夠充分，需要進(jìn)一步研究探討。

5 微波處理大米的優(yōu)勢(shì)及微波對(duì)大米品質(zhì)的不利影響

微波處理大米可以較好地保持儲(chǔ)藏大米蒸煮及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，同時(shí)也能保持大米中營(yíng)養(yǎng)成分不流失或流失較少[55-56]。生活中人們較常使用的大米常規(guī)儲(chǔ)藏方式包括常溫儲(chǔ)藏、低溫或準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏、氣調(diào)儲(chǔ)藏、包裝儲(chǔ)藏、化學(xué)儲(chǔ)藏、生物技術(shù)儲(chǔ)藏，還有一些新型儲(chǔ)藏方式包括臭氧處理儲(chǔ)藏、紅外輻射儲(chǔ)藏、γ-射線輻照儲(chǔ)藏、微波輻射儲(chǔ)藏等。

5.1 常規(guī)儲(chǔ)藏方式

在日常生活中最常使用常溫儲(chǔ)藏法。將大米25 ℃常溫放置或放入恒溫恒濕培養(yǎng)箱模擬常溫儲(chǔ)藏，操作簡(jiǎn)單且使用廣泛，但需要以控制大米的含水量和環(huán)境相對(duì)濕度為主，會(huì)導(dǎo)致大米數(shù)量和品質(zhì)的損失比較嚴(yán)重[57]。低溫或準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏是將大米放入冷庫(kù)或者冰箱4 ℃儲(chǔ)藏，或放入15～20 ℃機(jī)械通風(fēng)或恒溫恒濕培養(yǎng)箱準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏，其可有效延緩大米的品質(zhì)劣變、抑制霉菌生長(zhǎng)和害蟲(chóng)繁殖，但低溫儲(chǔ)藏成本高，能耗大[58-59]。氣調(diào)儲(chǔ)藏一般選擇氣調(diào)儲(chǔ)藏類型有純N2，純CO2，真空，＞99%、98%、95%、90% N2，大米在缺氧條件下，呼吸強(qiáng)度下降，品質(zhì)劣變速率減緩，可有效控制霉菌和害蟲(chóng)的侵害，但氣調(diào)儲(chǔ)藏因其技術(shù)含量高、費(fèi)用高、外環(huán)境不夠成熟，在大米糧庫(kù)中尚未大量推廣[51,60]。包裝儲(chǔ)藏一般研究使用普通包裝、真空包裝、充氮包裝、納米包裝、殼聚糖保鮮劑包裝、竹炭保鮮劑包裝，硅窗氣調(diào)包裝，在材料方面采用聚乙烯-尼龍-PP復(fù)合材料、聚氯乙烯、聚乙烯材料，包裝也可采用安全無(wú)毒的材料如殼聚糖海藻糖和天然植物提取物等，利用其成膜性、抗菌性等生產(chǎn)出純天然的大米生物保鮮劑噴涂在大米表面形成保護(hù)膜，阻隔空氣，從而抑制大米表面微生物和蟲(chóng)卵的生長(zhǎng)繁殖[57]，但缺點(diǎn)是可能某些包裝材料難以降解，從該物理性能測(cè)試結(jié)果分析，防霉效果較差[54,61]?；瘜W(xué)儲(chǔ)藏使用的化學(xué)藥劑主要為磷化鋁，抑制大米本身和微生物的生命活動(dòng)，防止大米發(fā)熱，目前多用磷化氫氣體儲(chǔ)藏高水分的大米，在小包裝米中放入大量蟲(chóng)樣，只要加入化學(xué)農(nóng)藥緩釋片，就可以在幾天內(nèi)將害蟲(chóng)熏蒸殺死，并保持無(wú)活蟲(chóng)期達(dá)3個(gè)月以上，但產(chǎn)生的副作用對(duì)大米安全起到危害作用，且有些藥物國(guó)家已經(jīng)明令禁止[62]。生物技術(shù)儲(chǔ)藏中生物防治主要包括物理撞擊、輻照殺蟲(chóng)、氣調(diào)殺蟲(chóng)、低溫冷凍、熏蒸處理等，可以通過(guò)生物防治的方法對(duì)大米儲(chǔ)藏過(guò)程中的害蟲(chóng)、霉菌等及時(shí)除去，但可能會(huì)污染大米甚至殘留物污染環(huán)境[62]。常規(guī)儲(chǔ)藏方式與微波處理儲(chǔ)藏相比，存在儲(chǔ)藏效果不佳、污染大、成本高等缺點(diǎn)。

5.2 新型儲(chǔ)藏方式

隨著科技進(jìn)步，新型儲(chǔ)藏方式逐漸被人們熟知。臭氧處理儲(chǔ)藏是使用臭氧發(fā)生器通入臭氧并密封儲(chǔ)藏、也與氣調(diào)、包裝儲(chǔ)藏聯(lián)合使用，臭氧具有殺菌廣譜、高效、無(wú)污染和無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到食品行業(yè)，而且臭氧具有強(qiáng)氧化性，可以通過(guò)破壞微生物細(xì)胞壁，分解有機(jī)物質(zhì)，改變細(xì)胞膜通透性起到殺菌的作用，但臭氧可能會(huì)氧化產(chǎn)生溴酸根，是致癌物質(zhì)[63-64]。紅外輻射紅處理可以不借助介質(zhì)而直達(dá)物料表面，能量不會(huì)損失，能量利用率高，且溫度易于控制、方法簡(jiǎn)易，在較高紅外輻射功率下處理可能會(huì)對(duì)大米的營(yíng)養(yǎng)成分及大米品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[65-66]。γ-射線輻照儲(chǔ)藏輻照殺菌，一般與包裝、氣調(diào)儲(chǔ)藏聯(lián)合處理，γ-射線輻照能減少微生物的生長(zhǎng)、有效殺滅糧食中所有害蟲(chóng)，延長(zhǎng)貨架壽命。它具有無(wú)殘留、無(wú)污染、穿透力強(qiáng)的特性，可均勻穿透谷粒，殺滅谷粒內(nèi)部及大包裝產(chǎn)品內(nèi)部的各發(fā)育階段的害蟲(chóng)，效果較明顯，其防霉效果可能提高，但會(huì)使糧食出現(xiàn)一定程度的褐變，且褐變程度隨輻照劑量的增加而加重[67]。

微波處理儲(chǔ)藏是在適宜的功率及時(shí)間進(jìn)行，可采用微波爐、連續(xù)式隧道微波干燥滅菌機(jī)等進(jìn)行處理，具有速度快，不污染食品和環(huán)境等特點(diǎn)，而且殺菌徹底，可有效控制農(nóng)產(chǎn)品中的病蟲(chóng)害[10]。

5.3 微波儲(chǔ)藏的不利影響

盡管微波處理在大米貯藏中應(yīng)用廣泛、優(yōu)勢(shì)眾多，但若處理?xiàng)l件和處理方式不當(dāng)，反而會(huì)對(duì)大米及其制品造成不利影響。因?yàn)榇竺字械乃?、蛋白質(zhì)、淀粉、酶等大分子物質(zhì)容易受其影響，同時(shí)高濕高溫條件還會(huì)影響大米的淀粉結(jié)構(gòu)，致使淀粉顆粒排列更緊密以及與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合，從而導(dǎo)致米飯硬度提高，黏性下降[68]。長(zhǎng)時(shí)間微波處理不僅會(huì)使大米脂肪酶和脂肪氧化酶部分失活，會(huì)使大米胚乳表面崩裂，大米內(nèi)復(fù)合淀粉粒崩解，產(chǎn)生膨化大米[69]。

為了減少或避免微波處理對(duì)大米品質(zhì)的影響，需要探究其在微波處理中的變化規(guī)律，并以此改善大米品質(zhì)[70]。而大米水分含量、微波處理時(shí)間、微波處理功率及微波設(shè)備是熱處理過(guò)程中影響大米品質(zhì)的主要因素，為了避免對(duì)其產(chǎn)生不利影響，需根據(jù)所需要求嚴(yán)格控制這幾個(gè)工藝參數(shù)。此外，微波處理溫度越高，大米籽粒內(nèi)部出現(xiàn)淀粉顆粒崩解等現(xiàn)象，導(dǎo)致大米品質(zhì)降低。因此，在保障達(dá)到所需要求的前提下，可以縮短微波處理時(shí)間或降低微波處理溫度。

6 展 望

隨著儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏條件的改變，稻米的食用品質(zhì)也會(huì)發(fā)生明顯的變化，主要表現(xiàn)在黏度下降、口感變劣、香味不純[71]，隨著人們生活水平的提高，對(duì)大米的口感、品質(zhì)提出了越來(lái)越高的要求，這就需要盡可能保質(zhì)、保鮮地儲(chǔ)藏大米，延緩大米品質(zhì)的劣變一直是大米儲(chǔ)藏的主要工作[72]?，F(xiàn)有研究多停留在儲(chǔ)糧方法對(duì)霉變、蟲(chóng)害、鼠害等物理?yè)p失的影響方面，鮮有研究對(duì)比分析不同儲(chǔ)糧方法對(duì)大米營(yíng)養(yǎng)成分、食味品質(zhì)的影響[73]。

微波是一種高效、環(huán)保的殺蟲(chóng)防霉技術(shù)，它能在較低溫度和較短時(shí)間內(nèi)殺滅有害生物，保持食品的色香味及營(yíng)養(yǎng)成分，且無(wú)化學(xué)殺蟲(chóng)劑帶來(lái)的食品安全隱患和環(huán)境污染問(wèn)題[74-75]。微波儲(chǔ)藏的大多數(shù)相關(guān)研究仍處在實(shí)驗(yàn)階段，很少有關(guān)于中試與規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道。在大米儲(chǔ)藏中應(yīng)用微波處理技術(shù)，要針對(duì)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一是明確微波技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用，按照微波技術(shù)規(guī)范對(duì)大米進(jìn)行處理，確保大米的營(yíng)養(yǎng)成分在微波處理后盡可能的保留，還能將其應(yīng)用至大型工廠或者糧倉(cāng)中，將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力；一是要加大對(duì)微波技術(shù)的優(yōu)化和革新，不斷探索降低微波對(duì)大米營(yíng)養(yǎng)成分和食味品質(zhì)破壞的新方法，同時(shí)做好預(yù)防微波技術(shù)破壞大米營(yíng)養(yǎng)的措施，確保大米品質(zhì)的穩(wěn)定性。并且進(jìn)一步研發(fā)新型的組合加工儲(chǔ)藏技術(shù)，充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全的同時(shí)提高效率。