糙米超声预处理对微波干燥除霉及品质影响

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随着生活水平的提高,人们对于健康饮食的追求逐渐提高。与精白米相比,糙米作为粗粮富含膳食纤维、维生素、蛋白质等营养物质;对于收割后的稻谷,砻谷去壳后以糙米的形式储藏能够显著节约储藏空间及运输成本,在日本等国谷物主要就以糙米的形式储藏。但是,由于糙米米糠层的存在阻碍了传热传质使糙米较难煮熟,限制了糙米的推广;碾磨稻壳过程中散播的霉菌孢子附着于糙米表面及内部,极大威胁了糙米储藏的安全性。为了解决糙米蒸煮困难及霉菌孢子的问题,本文主要以超声为预处理方式,微波为后续干燥灭菌手段,探究超声影响糙米蒸煮时间的机理,分析超声联合微波对干燥效率及糙米理化性质的影响;应用不同的工艺组合及参数,探寻有效杀灭霉菌孢子并维持糙米原始品质的工艺。主要研究内容如下:(1)首先研究了不同的超声功率(100 W、200 W、300 W)及水浴温度(40℃、60℃、80℃)对糙米微波干燥效率、最适蒸煮时间、微观结构及理化特性(游离脂肪酸含量、颜色、粘度特性、热力学特性、晶体结构)的影响,从微观角度探究超声水浴改善传热传质的机理。结果表明高功率超声配合高水浴温度能在糙米米糠层形成丰富的孔隙从而促进传热传质,显著缩短了干燥时间、提升了干燥速率,超声预处理明显减少了糙米的最适蒸煮时间,微波干燥改善了糙米的粘度特性及热力学特性,得到了品质较好的速食糙米。(2)对比了微波变温灭菌(MW50-70、MW50-80)与固定微波功率灭菌(1.5 W/g、3W/g)对多类型霉菌孢子的杀灭效果及对糙米品质的影响,处理时间分别为1 min、2 min、3 min,采用基于温度反馈控制的微波干燥灭菌设备,对糙米温度进行实时控制。结果表明,3 W/g固定微波功率处理3 min能够有效杀灭霉菌孢子,但不受控的温度使得糙米爆腰增率及色差显著上升,糙米的发芽势及发芽率骤降。微波变温灭菌实现了对温度的有效控制,升温过程循序渐进。MW50-80维持3 min能有效杀灭霉菌孢子,糙米爆腰增率略微增加,且较好地维持了糙米的发芽率及颜色,糙米含水率降至入库标准(13.5%)以下,显著下降的水活度可提升糙米储藏期间的安全性及稳定性。(3)采用不同功率(200 W、300 W)及水浴温度(30℃、60℃)的超声对糙米预处理并联合微波(MW50-80-3)对接种了黑曲霉孢子的糙米进行灭菌处理,检验灭菌效果并测定联合处理后霉菌孢子的生长量,分析联合处理对糙米品质的影响。结果表明,与单一的微波变温灭菌相比,超声联合微波变温灭菌进一步提高了灭菌效果,联合处理后黑曲霉孢子活性及生殖能力下降,在培养过程中的生长量显著减少;糙米在超声过程中吸收的水分提升了其含水率,降低了微波处理后的爆腰增率并提升了糙米整体色泽的明亮度。CUM-2(水浴温度30℃,超声功率300 W)在预处理后固形物损失少,达到了灭菌要求且降低了爆腰增率,极好地维持了糙米的发芽率,最终糙米制品含水率及水活度最低。本研究结果不仅为降低糙米烹饪难度以制备优质速食糙米提供了理论参考,还为杀灭霉菌孢子以提升糙米仓储安全性提供了新的工艺解决方案。
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