CN103844208A - 利用臭氧和微波真空技术提高发芽米质量和效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于稻米深加工技术领域，具体涉及一种利用臭氧杀菌和微波真空干燥技术提高发芽米质量和效率的生产方法。本发明的特征在于，以糙米或留胚米为原料，经过清洗消毒、浸泡、发芽培养、终止发芽后、再经微波真空干燥、封装等过程得到高精度的发芽米。与已有技术相比，本发明利用了营养液浸泡、水雾发芽、臭氧杀菌、微波真空干燥等技术，所制得的发芽米发芽率高，营养价值高，产品质量好。

Description

利用臭氧和微波真空技术提高发芽米质量和效率的方法

技术领域

本发明属于稻米深加工技术领域，具体涉及一种利用臭氧杀菌和微波真空干燥技术提高发芽米质量和效率的生产方法。 

背景技术

我国是世界上最大的稻谷生产国和消费国，稻谷是我国第一大粮食种类。稻谷的碾米加工是先砻谷得到由糠层、胚、胚乳组成的糙米，再碾去糠层和胚，制成精白米。糊粉层和胚芽中含有膳食纤维、蛋白质、维生素和无机盐等大量的营养保健成分，在精制过程中，这些营养成分易损失。糙米虽然含有丰富的矿物质、维生素等营养成分，但其吸水性和膨胀性较差，直接食用时口感粗糙。另外，糙米中含有较多的植酸，植酸易结合钾、铁、镁等许多人体不可缺少的矿物质，影响人体对矿物质的吸收，还会影响淀粉酶、蛋白酶的活性，降低人体对大米营养成分的消化吸收率。 

发芽米是将糙米或留胚米经发芽至一定芽长所得到的米制品。发芽米的实质是米中所含的大量酶被激活和释放，并从结合态转变为游离态的酶解过程。米发芽后营养更为丰富，特别是能富集大量的γ-氨基丁酸。γ-氨基丁酸是哺乳动物中枢神经系统重要的抑制性神经递质，具有增强脑细胞代谢，降血压，活化肾功能，改善肝功能，防止肥胖，促进乙醇代谢等生理功能。米发芽后，植酸酶释放出来，可有效降低了米中抗营养因子植酸的作用，富集生理活性物质，提高米的营养价值。另外，发芽米在保留了大量的膳食纤维、矿物质和维生素的同时，也产生了丰富的抗脂质氧化的物质，如阿魏酸、谷维素、三烯生育酚等。同时，发芽后的米糠层纤维被软化，部分蛋白质分解为氨基酸，淀粉转化为糖类，从而使米的蒸煮性、口感和消化性得到改善。因此，发芽米及其制品是一种食用性接近精白米、营养价值得到改善和提高的新一代主食产品。 

臭氧又名三分子氧，是由3个氧原子组成的氧的同位体，由于其第三个氧原子的结合较弱而非常不稳定，常温下容易分解产生具有强氧化能力的原子氧，因此具有很强的消毒杀菌功能，对细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性。在杀菌过程中臭氧能改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡；同时，臭氧还能使细胞活动所必要的酶失去活性，影响其正常的生理功能。臭氧消毒灭菌方法与常规方法相比具有高效性、高洁性、方便性、经济性等多重优点，从而具有广阔的应用价值。 

微波真空干燥是一种新型的干燥方式，通过在真空条件下对物料进行微波加热而达到水分蒸发的目的。真空不仅能使产品保持低温，还能产生压力梯度而提高干燥速率，真空干燥 后的产品具有复水性高、色泽和口感好等特点。因此将微波干燥与真空干燥相结合不仅可以避免常压微波干燥温度过高对食品产生的不利影响，而且可以进一步缩短干燥时间，提高产品质量。 

目前国内外已对发芽米的制备工艺做了大量的研究。申请号为CN201110283715.9的文献公布了一种发芽糙米的制作工艺，具体包括湿法清理、浸泡、催芽、微波干燥等，但浸泡过程中直接用水浸泡，发芽率比较低，营养物质含量少。 

申请号为CN200610031459.3文献公布了一种发芽糙米的加工方法，具体步骤为先将糙米在10-20℃的冷水中浸泡8-12h，再转入温度为20-30℃的温水中浸泡5-8h，然后将糙米放入发芽桶内，在温度为20-30℃的环境中封闭5-10h，使其发芽，当芽长为0.1-0.5mm时，送入温度为100-150℃的蒸汽中杀菌5-10min，再送入温度为40-50℃的室内干燥3-4h，使其含水率为10-16%，最后将干燥的发芽米进行研磨。 

文献《糙米中功能性成分的研究》(食品科技,2002(5):17-19)报道发芽糙米中γ-氨基丁酸的含量受发芽条件的显著影响，糙米中γ-氨基丁酸的含量多在3-30mg/100g，糙米在25-40℃浸泡6-12h、然后于25-35℃发芽20-48h，所得到的发芽糙米的γ-氨基丁酸含量一般在20-60mg/100g。 

文献《富含γ-氨基丁酸的发芽糙米制备工艺研究》(粮食加工,2012,37(3):18-22)报道了一种富含γ-氨基丁酸的发芽糙米制备工艺过程为，将糙米用自来水冲洗3遍，用1％的次氯酸钠消毒5min，再用无菌水清洗后放入pH5.0的磷酸缓冲液（含0.84%的氯化钙）浸泡，调节温度为34℃，浸泡14h，然后在湿度为95%的恒温恒湿培养箱中发芽20h，发芽温度为30℃，然后将发芽后的糙米放置于40℃烘箱中干燥2h。 

文献《发芽糙米工艺优化及理化特性研究》(南京:硕士学位论文,2010)公布了一种富含GABA发芽糙米的加工方法，具体流程如下：稻谷→脱壳→糙米→筛选→水洗3次→消毒5min(1%NaClO溶液)→用0.05%NaClO溶液和柠檬酸溶液调节pH5.11，于30℃浸泡12h→33℃下催芽26h→50℃烘箱中烘干5h→发芽糙米。 

尽管有上述文献报道了一些发芽米的制备方法，但目前在发芽米生产过程中，普遍存在着碎米率高，发芽率低，产品易受微生物污染及生产效率低等现象。另外，发芽米丰富的营养价值是引起人们关注的主要原因，传统生产工艺制作发芽米，营养流失严重，产品营养价值低。 

迄今为止尚未见到利用臭氧杀菌和微波真空干燥技术提高发芽米质量和效率的方法的报道。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用臭氧杀菌和微波真空干燥技术提 高发芽米质量和效率的方法，本发明的方法操作简单、安全可靠，能显著提高发芽米的质量。 

本发明通过下列技术方案和实施案例实现： 

技术方案： 

1）选米：选用新鲜饱满的糙米或留胚米作为原料米，先将原料米用16目筛网筛理，去除上层的稻壳、轻杂、石子、瘪粒，然后进行精选，去掉霉变粒、异色粒、无胚粒和未成熟粒； 

2）清洗消毒：将原料米用自来水冲洗干净，用9-18g/L NaClO溶液浸泡5-25min，加入量以刚好淹没米为宜，然后用冷开水冲洗2-5次； 

3浸泡液的配制：浸泡液的配方为：赤霉素0.0001-0.2mg/L、植酸酶500-2000FTU/L、乳酸钙20-200mg/L、谷氨酸钠1000-3000mg/L，用去离子水补足至1L，用柠檬酸调节pH为5-6，备用； 

4）原料米的浸泡：将步骤2）所得的消毒的原料米于步骤3）配置的浸泡液中，加入量以淹没原料米1-2cm为宜，浸泡温度为25-35℃，浸泡时间为6-12h，浸泡期间每隔4h左右更换新鲜浸泡液一次； 

5）发芽培养：浸泡结束后，用自来水轻轻冲洗米并沥干水分，将其均匀铺于垫有消毒的清洁布的带孔隔板上，然后置于温度为30-36℃，相对湿度为90%-95%的水雾环境中，利用臭氧发生器每隔1h左右用浓度为4-6mg/L的臭氧处理培养料3-5min，培养8-24h，至获得长度为0.5-1.5mm的幼芽米； 

6）终止发芽：将上步所得的幼芽米置于80-95℃的蒸汽中处理8-12min，使其灭活灭菌，得到发芽米； 

7）微波真空干燥：将经上步灭活灭菌处理后的发芽米置于真空微波炉中干燥，真空度为5-15kPa，微波剂量为2-8W/g，微波干燥过程按照“加热50～60s-间歇25～30s-加热50～60s-间歇25～30s”的程序交替进行，干燥总时间为5-30min，待含水率低于15%时停止干燥，冷却至室温； 

8）封装：将干燥后的发芽米采用真空包装得到发芽米成品。 

与已有技术相比，本发明具有以下优点： 

（1）采用营养液浸泡，营养液含赤霉素、植酸酶、乳酸钙和谷氨酸钠等组分，有利于提高发芽米的发芽率，增加发芽米的营养价值，改善产品质量。 

（2）采用水雾发芽智能化培养装置，不仅使培养箱内温度和湿度均匀，营养流失少，而且还可以使培养箱内氧气充足，显著提高发芽率，增加GABA含量，改善发芽米产品的质量。 

（3）发芽过程中通入臭氧，属于非热杀菌技术，具有杀菌能力强、速度快、操作简便等优点，可防止米发芽过程中微生物的污染，消除发芽米的安全隐患。 

（4）采用微波真空干燥技术，综合了微波干燥的快速、整体加热和真空干燥的低温、快 速除湿等优点，不仅可以很好地保持产品的营养成分及色、香、味、形，而且可降低发芽米的爆腰率，减少了产品活性成分的损失，并具有良好的杀菌作用。 

附图说明

图1：为本发明的发芽米生产流程图。 

具体实施方式

实施例1：发芽糙米生产举例 

1）选米：选用新鲜饱满的糙米为原料米，先将原料米用16目筛网筛理，去除上层的稻壳、轻杂、石子、瘪粒，然后进行精选，去掉霉变粒、异色粒、无胚粒和未成熟粒； 

2）清洗消毒：将原料米用自来水冲洗干净，用0.2mol/L NaClO溶液浸泡20min，加入量以刚好淹没米为宜，然后用冷开水冲洗3次； 

3浸泡液的配制：浸泡液的配方为：赤霉素0.01mg/L、植酸酶500FTU/L、乳酸钙110mg/L、谷氨酸钠2000mg/L，用去离子水补足至1L，用柠檬酸调节pH为5.5，备用； 

4）原料米的浸泡：将步骤2）所得的消毒的原料米于步骤3）配置的浸泡液中，加入量以淹没消毒原料米1.5cm为宜，浸泡温度为30℃，浸泡时间为12h，浸泡期间每隔4h更换新鲜浸泡液一次； 

5）发芽：浸泡结束后用自来水轻轻冲洗米并沥干水分，将其均匀铺于垫有消毒的清洁布的带孔隔板上，然后置于温度为35℃，相对湿度为90%的水雾发芽智能人工气候箱（HP250GS，武汉瑞华仪器设备有限公司）中培养，利用臭氧发生器每隔1h用浓度为5mg/L的臭氧处理培养料4min，培养24h，至获得长度为0.5-1mm的幼芽米； 

6）终止发芽：将上步所得发芽米置于90℃的蒸汽中处理10min，得到灭菌灭活的发芽米； 

7）干燥：将经上步灭活灭菌处理后的发芽米置于真空微波炉中干燥，真空度为8kPa，微波剂量为3W/g，微波干燥过程按照“加热60s-间歇30s-加热60s-间歇30s”的程序交替进行，干燥总时间为15min，测得含水率为14.5%时停止干燥，冷却至室温； 

8）封装：将干燥后的发芽米采用真空包装得到发芽米成品。 

与普通发芽糙米的生产工艺相比，本发明制作的发芽糙米，不仅在色泽、外观、口感、蒸煮性等方面得到很大的改善，而且营养价值丰富，易于消化吸收，是一种新型的绿色和健康食品。 

对本发明生产的发芽糙米的感官和一些营养素的测定结果如表1所示。 

表1本发明生产的发芽糙米与普通糙米营养价值和感官比较（每100g） 

从表1可以看出，本发明制作的发芽糙米，营养价值大大提升，可溶性蛋白、还原糖、游离氨基酸、维生素、矿物质、GABA等营养物质的含量增加，膳食纤维和植酸含量下降。这可能是因为发芽前期糙米中蛋白酶的活力增强，难溶的大分子蛋白质水解为低分子量可溶性的小分子蛋白或氨基酸。增加的可溶性蛋白来自于酶降解的谷蛋白和新合成的可溶性蛋白。发芽过程中随着α-淀粉酶和β-淀粉酶活力的提高，淀粉被降解，还原糖含量提高。营养液中加入赤霉素和金属元素钙、钠，不仅提高发芽米中矿物质的含量，而且可促进种子中蛋白质、脂肪等营养物质的的形成；糙米和营养液中的谷氨酸钠在谷氨酸脱羧酶的作用下转化为γ-氨基丁酸，提高了产品中γ-氨基丁酸的含量。米发芽后，植酸酶释放出来，植酸盐在植酸酶的作用下水解产生三磷酸肌醇等。 

实施例2：发芽留胚米生产举例 

按照实施例1工艺步骤，在本实施例中将步骤1）中原料糙米改为留胚米，其它实施方案与实施例1相同。利用实施例2制备的发芽米产品的测试数据如表2所示。 

表2本发明生产的发芽留胚米与普通留胚米营养价值和感官比较（每100g） 

从表2可以看出，本发明制作的发芽留胚米，营养价值增加，可溶性蛋白、还原糖、游离氨基酸、维生素、矿物质、GABA等营养物质的含量增加，膳食纤维和植酸含量下降。留胚米是经糙米除去皮层和糊粉层，保留米的胚芽部分而得到。皮层和糊粉层含有蛋白质、脂类、维生素、矿物质等营养成分，使得发芽留胚米这些营养成分的含量略低于发芽糙米，但发芽留胚米的膳食纤维含量下降，从而口感更好。 

实施例3：营养液对发芽糙米的影响举例 

按照实施例1的操作方法，本实施例分别采用去离子水和本发明的浸泡液配方生产发芽糙米，具体测试数据见表3。 

表3不同营养液对生产发芽米的营养成分含量 

从表3中可以看出，采用本发明配置的浸泡液浸泡生产的发芽米，营养价值显著高于单用去离子水浸泡生产的发芽米。这可能是因为浸泡液中含有植酸酶，植酸盐在植酸酶作用下，不仅解除植酸与矿物质的结合，且水解产生三磷酸肌醇等，有效地降低了糙米中抗营养因子的作用，同时可以富集某些生理活性物质，从而提高了糙米的营养价值；此外该浸泡液中的赤霉素和Ca²⁺，不仅可提高发芽糙米淀粉酶活力，加速淀粉降解，而且可激活内源蛋白酶，增加发芽米中活性肽的含量；另外浸泡液中的谷氨酸钠，在谷氨酸脱羧酶的作用下转化为γ-氨基丁酸，有利于提高产品中γ-氨基丁酸的含量。 

实施例4：臭氧杀菌处理对发芽糙米的影响 

按照实施例1所述的步骤，在本实施例中，步骤4）水雾发芽过程中设计了不同的臭氧浓度和作用时间，以探索臭氧杀菌辅助处理对发芽糙米营养成分的影响。处理方式设计如表 4所示。 

表4不同浓度的臭氧和作用时间的设计 

本实施例的测试数据如表5所示。由表5可以看出臭氧辅助处理方式3（臭氧浓度5mg/L，作用4min）效果最好。臭氧作为一种强氧化剂，能破坏微生物的细胞壁，分解其中的有机质，改变细胞膜渗透性，具有很好的杀菌的作用，从而使发芽糙米中细菌、霉菌、酵母菌的含量下降，降低微生物的含量，提高产品的安全性；经臭氧处理后脂肪酸值略微增加，原因可能是由于臭氧的强氧化性，致使糙米中脂肪氧化分解作用加剧，产生了游离脂肪酸；另外臭氧杀菌后氧含量增加，GABA转化高，含量增加。 

表5臭氧对发芽糙米质量的影响 

实施例5：用不同的干燥方法生产发芽糙米举例 

按照实施例1的操作方法，本实施例设计了不同的干燥方式，以探索不同的干燥方式对发芽糙米营养成分的影响。处理方式为：1）热风干燥：50℃干燥，相对湿度50%，风速1.2m/s，6h；2）微波干燥：微波功率300W，干燥15min；3）微波真空干燥，干燥过程按照“加热60s-间歇30s-加热60s-间歇30s”的程序交替进行，此干燥方式设计如表6所示。 

表6不同的微波真空干燥方式设计 

对本实施例中不同干燥方法生产的发芽糙米营养成分含量和加工性能指标的测试数据如表7所示。表7的结果显示，微波真空干燥方式1（微波真空度8kPa，剂量3W/g，间歇干燥时间15min）效果最好，对发芽糙米的水溶性糖、水溶性蛋白、游离氨基酸、维生素和GABA等营养成分的影响较小，产品的营养价值最高。这可能是由于微波真空干燥过程的低温、低 氧和干燥速率快等条件，低温低氧抑制了原料中微生物的呼吸作用，降低了糖分的损耗，抑制了美拉德反应等。微波真空干燥使发芽米的硬度适中，这可能与微波真空干燥赋予食品的多孔结构和膨化性有关。由此可以看出，利用微波真空干燥技术生产发芽米，可使发芽米的质量大大提高。 

表7不同干燥方法生产的发芽糙米营养成分含量和加工性能指标测试 

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Claims (1)

1.一种利用臭氧杀菌和微波真空干燥技术提高发芽米质量和效率的生产方法，其特征在于下列步骤：

1）选米：选用新鲜饱满的糙米或留胚米作为原料米，先将原料米用16目筛网筛理，去除上层的稻壳、轻杂、石子、瘪粒，然后进行精选，去掉霉变粒、异色粒、无胚粒和未成熟粒；

2）清洗消毒：将原料米用自来水冲洗干净，用9-18g/L NaClO溶液浸泡5-25min，加入量以刚好淹没原料米为宜，然后用冷开水冲洗2-5次；

3)浸泡液的配制：浸泡液的配方为：赤霉素0.0001-0.2mg/L、植酸酶500-2000FTU/L、乳酸钙20-200mg/L、谷氨酸钠1000-3000mg/L，用去离子水补足至1L，用柠檬酸调节pH至5-6，备用；

4）原料米的浸泡：将步骤3）配制的浸泡液加入到步骤2）所得的消毒的原料米中，浸泡液加入量以淹没原料米1-2cm为宜，浸泡温度为25-35℃，浸泡时间为6-12h，浸泡期间每隔4h更换新鲜浸泡液一次；

5）发芽培养：浸泡结束后，用自来水轻轻冲洗米并沥干水分，将其均匀铺于垫有消毒的清洁布的带孔隔板上，然后置于温度为30-36℃，相对湿度为90%-95%的水雾环境中，每隔1h用浓度为4-6mg/L的臭氧处理培养料3-5min，培养8-24h，直至获得长度为0.5-1.5mm的幼芽米；

6）终止发芽：将上步所得的幼芽米置于80-95℃的蒸汽条件下处理8-12min，使其灭活灭菌，得到灭菌灭活的发芽米；

7）微波真空干燥：将经上步灭活灭菌后的发芽米置于真空微波炉中干燥，真空度为5-15kPa，微波剂量为2-8W/g，微波干燥过程按照“加热50～60s-间歇25～30s-加热50～60s-间歇25～30s”的程序交替进行，干燥总时间为5-30min，待含水率低于15%时停止干燥，冷却至室温；

8）封装：将干燥后的发芽米采用真空包装得到发芽米成品。

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