張 斌 劉雅婧 丁 超 邢常瑞 趙 騰 陳尚兵 袁 建

(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;江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023)

稻谷是世界上最重要的糧食作物之一，也是我國主要的儲備糧種。目前我國稻谷總產(chǎn)量已達(dá)20 643萬t，其中粳稻產(chǎn)量約占34%，而江蘇省粳稻產(chǎn)量占全國粳稻三成以上［1］。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式效率的提高和機(jī)械化收獲作業(yè)的推廣，高水分稻谷數(shù)量急劇增加。而現(xiàn)有的機(jī)械烘干不能滿足稻谷的高品質(zhì)安全快速入倉需求，導(dǎo)致高水分稻谷進(jìn)入了市場流通與銷售。高水分稻谷易受到霉菌侵染發(fā)生霉變，造成稻谷品質(zhì)不穩(wěn)定，在儲藏中其品質(zhì)也易降低［2］。部分致病菌會(huì)在稻谷中產(chǎn)生真菌毒素［3］，嚴(yán)重威脅人體的健康。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，每年全世界糧食有將近3%的霉變損失［4］。熱風(fēng)干燥是目前工業(yè)化運(yùn)用最為廣泛的傳統(tǒng)稻谷干燥技術(shù)，該技術(shù)操作簡單、易控制，但往往會(huì)造成爆腰嚴(yán)重，食味品質(zhì)下降，且殺菌效率低、成本較高。為了解決高水分稻谷品質(zhì)劣變及防霉等問題，目前急需一種高效、安全、環(huán)保的方法。

微波是一種波長在1 mm～1 m之間、頻率在300～3×105MHz且正負(fù)方向交替的高頻電磁波［5］，是一項(xiàng)高效率、安全環(huán)保的新型技術(shù)。微波加熱是利用介電損耗原理，在電磁場的作用下，微波引起偶極子重新排列及高頻反復(fù)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，分子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受周圍分子的干擾和阻礙，產(chǎn)生激烈的摩擦，從而將微波能轉(zhuǎn)化為熱能。與傳統(tǒng)的加熱殺菌相比，微波具有加熱速度快［6－7］、能耗少、營養(yǎng)物質(zhì)破壞少等特點(diǎn);與化學(xué)殺菌相比，更具有無化學(xué)殘留、安全性高［8－9］等優(yōu)點(diǎn)。徐鳳英等［10］研究了稻谷熱風(fēng)、微波干燥的去水性能，結(jié)果顯示熱風(fēng)干燥稻谷的分時(shí)過程去水速率均顯著低于其微波干燥去水速率。KESHAVALU 等［11］分別采用180、360、540、720 W 的微波功率和 1.5、3、4.5、6 cm 的稻谷層厚度研究干燥效率，發(fā)現(xiàn)干燥時(shí)間隨功率的增加而顯著降低，隨稻谷層厚度的增加而增加。并且微波功率和物料層厚度對樣品的加工品質(zhì)和微生物量也有較大影響。朱德泉等［12］通過選擇不同的干燥功率、物料鋪放厚度及排濕風(fēng)速，研究了小麥微波干燥特性及其對干后品質(zhì)和能耗的影響。發(fā)現(xiàn)小麥微波干燥功率為0.2 W/g、鋪放厚度為 2 cm、風(fēng)速為 45 m/min 時(shí)，可確保小麥干燥后的種用價(jià)值、食用價(jià)值及便于儲存，而且能耗較低。徐艷陽等［13］為了探討微波處理對大米霉菌的殺滅效果，以黑曲霉為研究對象，用微波功率231 W處理菌懸液4 min，并以水浴加熱方式(水溫87℃)作對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與水浴加熱相比，微波殺菌效果是其殺菌效果的8.5倍。微波穿透力較強(qiáng)，能夠深入物料內(nèi)部，在較短時(shí)間內(nèi)使物料表里幾乎同時(shí)吸熱升溫［14－16］。目前微波技術(shù)在食品的干燥、殺菌、防蟲防霉等領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用。但稻谷具有熱敏性，對溫度特別敏感。如果加熱溫度過高或者降水速度過快，會(huì)導(dǎo)致稻谷內(nèi)部與外部之間存在較大的溫度及水分差異，進(jìn)而發(fā)生爆腰，降低稻谷的品質(zhì)，使其經(jīng)濟(jì)價(jià)值極大受損。因此研究不同的工業(yè)微波輻射工藝對稻谷顆粒內(nèi)部和表面的霉菌、細(xì)菌的致死效果，并與自然通風(fēng)及熱風(fēng)處理相對比，分析微波與熱風(fēng)聯(lián)合工藝對稻谷整精米率等加工品質(zhì)的影響，對于高水分稻谷的安全儲藏具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

粳稻:“淮陰5號”，是江蘇省主要種植稻，2016年生產(chǎn)，購買后(0±1)℃保存，含水量21.58%(干基水分)。平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基(PCA)，孟加拉紅培養(yǎng)基，高鹽察氏瓊脂培養(yǎng)基。

XOGZ－8 KW型連續(xù)隧道式微波干燥滅菌線(頻率2 450 MHz):南京先歐儀器制造有限公司;MB－EHR12型陶瓷紅外－熱風(fēng)聯(lián)合干燥裝置:鎮(zhèn)江美博紅外科技有限公司;Testo830－S1型紅外測溫槍:上海五久自動(dòng)化設(shè)備有限公司;SX－700型高壓蒸汽滅菌鍋:上海申安醫(yī)療器械廠;GNP－9160型隔水式恒溫培養(yǎng)箱:上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司;VOSHIN－600R型無菌均質(zhì)器:無錫沃信儀器有限公司。

1.2 稻谷微波干燥特性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱取稻谷質(zhì)量(760±0.5)g，均勻平攤于塑料盒里放入微波處理設(shè)備中。稻谷層厚度1 cm，微波輻射表面積115 5 cm2。在微波有效功率分別為485、927、1 349 W條件下對稻谷進(jìn)行微波干燥，稻谷放入后開始計(jì)時(shí)，每隔30 s后立即取出測其溫度，當(dāng)?shù)竟葴囟冗_(dá)到80℃左右時(shí)，立即停止微波輻射。然后把樣品放入設(shè)置對應(yīng)溫度的電熱恒溫箱中，緩蘇4 h后測其含水量，并計(jì)算稻谷干燥速率。

1.2.1 稻谷溫度的測定:采用微波處理稻谷后，立即用紅外測溫槍測定稻谷中層的中心以及同一層面上離中心等距的周邊4個(gè)點(diǎn)的溫度，然后取平均值作為稻谷溫度。

1.2.2 稻谷含水量的測定:采用GB 5497—1985方法，105℃恒重法。(本文所有水分都是干基水分)

1.2.3 稻谷干燥速率計(jì)算公式如下:

式中:U為干燥速率/g水/(kg稻谷 ·s);G為絕干稻谷質(zhì)量/g;W為稻谷干基含水率(kg水/kg稻谷);A為稻谷質(zhì)量/kg;T為干燥時(shí)間/s。

1.3 稻谷允許最高受熱溫度分析

稱取稻谷質(zhì)量(760±0.5)g，均勻平攤于塑料盒里放入微波處理設(shè)備中。根據(jù)微波干燥特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在微波有效功率927 W條件下對稻谷進(jìn)行微波干燥，稻谷放入后開始計(jì)時(shí)，選取5種干燥時(shí)間分別為 80、100、120、140、190 s(分別對應(yīng)于加熱到 50、55、60、65、70℃的時(shí)間)。每次干燥結(jié)束后把樣品分裝成兩份，一份分別放入設(shè)置對應(yīng)溫度的電熱恒溫箱中緩蘇4 h;另一份直接放在室溫下備用。

1.3.1 爆腰率測定:按GB/T 5491—1985的方法對樣品進(jìn)行分樣，得到測試樣品。取出100粒，手動(dòng)剝?nèi)サ竟韧鈿?，用肉眼或放大鏡觀察，挑出有裂紋的粒數(shù)，即為稻谷的爆腰率，測3次取平均值為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.3.2 出糙率測定:采用GB/T 5495—2008方法。

1.3.3 整精米率測定:采用GB/T 21719—2008方法。

1.3.4 碎米率測定:采用GB/T 5503—2009方法。

1.3.5 稻谷表面細(xì)菌總數(shù)測定:稱取冷卻至室溫的稻谷25 g，倒入盛有225 mL無菌生理鹽水的均質(zhì)袋中，用拍打式均質(zhì)器拍打2 min。吸取混合稻谷勻液進(jìn)行梯度稀釋，并取1 mL適宜稀釋度勻液倒入平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基中，在36℃下培養(yǎng)2 d，按照GB 47892—2010中細(xì)菌的計(jì)數(shù)方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。每個(gè)處理水平樣品重復(fù)3次，每個(gè)樣品取3個(gè)平板計(jì)數(shù)。

1.3.6 稻谷表面霉菌總數(shù)測定:稱取冷卻至室溫的稻谷25 g，倒入盛有225 mL無菌蒸餾水的均質(zhì)袋中，用拍打式均質(zhì)器拍打2 min。吸取混合稻谷勻液進(jìn)行梯度稀釋，并取1 mL適宜稀釋度勻液倒入孟加拉紅培養(yǎng)基中，在28℃下培養(yǎng)5 d，按照GB 478915—2010中霉菌的計(jì)數(shù)方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。每個(gè)處理水平樣品重復(fù)3次，每個(gè)樣品取3個(gè)平板計(jì)數(shù)。

表面霉菌(細(xì)菌)致死率采用表面霉菌(細(xì)菌)減少對數(shù)周期表示，計(jì)算公式如下:

式中:Y為表面霉菌(細(xì)菌)減少對數(shù)周期/log CFU/mL;N0為初始的表面霉菌(細(xì)菌)菌落數(shù)/CFU/mL;N為微波處理后的表面霉菌(細(xì)菌)菌落數(shù)/CFU/mL。

1.3.7 稻谷內(nèi)部霉菌總數(shù)測定:采用參考文獻(xiàn)［17］將表面消毒的稻谷種植到高鹽察氏培養(yǎng)基培養(yǎng)的方法(從1顆稻谷中長出的數(shù)個(gè)霉菌都視為1個(gè)計(jì)數(shù))。

1.4 自然通風(fēng)及熱風(fēng)處理對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 自然通風(fēng)處理

稱取稻谷質(zhì)量(760±0.5)g，均勻平攤于地上，風(fēng)速0.05～0.9 m/s，氣溫23～32 ℃。開始計(jì)時(shí)。干燥過程中，每10 min稱量稻谷質(zhì)量并計(jì)算對應(yīng)的含水量，直至含水量降至入倉偏高水分18.34%左右。

1.4.2 熱風(fēng)處理

稱取稻谷質(zhì)量(760±0.5)g，均勻平攤于托盤上置于熱風(fēng)干燥設(shè)備中，熱風(fēng)溫度55～60℃，風(fēng)量7 500 m3/h，風(fēng)速 0.8 m/s，開始計(jì)時(shí)。干燥 10 min 后緩蘇40 min，再熱風(fēng)干燥10 min，緩蘇40 min，反復(fù)循環(huán)。干燥過程中，每10 min稱量稻谷質(zhì)量并計(jì)算對應(yīng)的含水量，直至含水量降至18.34%左右。

1.4.3 微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理

稱取稻谷質(zhì)量(760±0.5)g，均勻平攤于塑料盒里放入微波處理設(shè)備中。在微波有效功率927 W條件下對稻谷進(jìn)行微波干燥，稻谷放入后開始計(jì)時(shí)，處理時(shí)間為120 s，加熱稻谷到60℃。再將稻谷進(jìn)行熱風(fēng)處理，直至含水量降至18.34%左右。然后測樣品的加工品質(zhì)、表面細(xì)菌和霉菌總數(shù)、內(nèi)部霉菌總數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，采用Excel 2007軟件計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差，采用 Origin 8.5軟件繪圖，采用SPSS V17.0軟件對稻谷溫度與含水量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波干燥特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 微波處理對稻谷溫度的影響

微波處理后稻谷溫度變化見圖1，在較低的微波功率(485和927 W)下，稻谷溫度隨微波處理時(shí)間增加而升高，當(dāng)溫度達(dá)到65℃左右時(shí)，升溫速度逐漸降低。并且稻谷的升溫速度隨微波功率的增加而明顯提升，達(dá)到同一溫度所需要的時(shí)間減少。

微波功率為485 W時(shí)，稻谷溫度上升緩慢，到達(dá)240 s(溫度61.9℃)后上升速度更低;功率為927 W時(shí)，稻谷溫度上升較快，到達(dá)150 s(溫度66.7℃)后速度開始下降;功率為1 349 W時(shí)，稻谷溫度上升快，溫度曲線近似直線(R2=0.978 6)。當(dāng)用微波處理稻谷其溫度達(dá)到60℃時(shí)，功率485 W需要240 s，功率927 W需要120 s，而功率1 349 W只需要70 s，處理時(shí)間縮短到不足485 W的1/3。

圖1 微波處理對稻谷溫度的影響

2.1.2 微波處理對稻谷含水量和干燥速率的影響

圖2顯示了稻谷含水量隨微波處理時(shí)間延長的變化。在較低的微波功率(485和927 W)下，隨著微波處理時(shí)間的增加，稻谷水分下降緩慢，當(dāng)含水量達(dá)到19.7%左右時(shí)，水分下降速度逐漸變快。且微波功率增加可顯著提升稻谷降水速率，即提高干燥速度，達(dá)到同一水分所需要的時(shí)間減少。

當(dāng)微波功率為485 W時(shí)，干燥初始階段60 s，稻谷溫度為37℃，水分揮發(fā)速度慢，稻谷含水量基本上沒有什么變化，60 s之后開始緩慢下降，在240 s(含水量19.67%)后稻谷水分下降速度變快。可見功率485 W較小，干燥前期稻谷溫度上升幅度較慢，稻谷顆粒內(nèi)未發(fā)生水分遷移;功率為927 W時(shí)，稻谷水分下降較快，在150 s(含水量19.75%)后水分下降速度增加;功率為1 349 W時(shí)，水分下降快，微波干燥整個(gè)過程幾乎都是恒速干燥，干燥曲線趨于直線(R2=0.993 0)。當(dāng)用微波處理稻谷使其含水量降至19%左右時(shí)，功率485 W需要270 s，此時(shí)稻谷溫度為63℃;功率927 W需要180 s，此時(shí)溫度為69℃;而功率1 349 W只需要120 s，此時(shí)溫度為81℃，處理時(shí)間不及485 W的1/2。

圖2 微波處理對稻谷含水量的影響

圖3 為稻谷干燥速率隨微波處理時(shí)間變化的曲線。在不同微波功率處理下，隨著微波處理時(shí)間的延長，稻谷的干燥速率先隨著稻谷含水量的降低而先增大，然后下降，呈波浪式上升，而當(dāng)含水量降低到一定程度時(shí)干燥速率會(huì)下降。這是因?yàn)閯傞_始時(shí)稻谷顆粒內(nèi)水分還不能夠被排出來，所以初始的干燥速率較小，隨著微波處理時(shí)間的延長，稻谷溫度不斷升高，干燥速率也增大。但在一段時(shí)間內(nèi)稻谷水分變化小，導(dǎo)致干燥速率降低。并且稻谷干燥速率會(huì)隨著微波功率的增加而不斷上升。微波功率為1 349 W時(shí)稻谷的干燥速率達(dá)到了0.165 9 g水/(kg稻谷·s)，功率927 W時(shí)最大干燥速率為0.128 5 g水/(kg稻谷·s)，而功率485 W時(shí)干燥速率最大為0.097 4 g水/(kg稻谷·s)。但是功率大的微波干燥稻谷加熱過快，容易導(dǎo)致稻谷出現(xiàn)爆腰等品質(zhì)下降及焦糊等現(xiàn)象。

圖3 微波處理對稻谷干燥速率的影響

結(jié)合不同微波功率處理對稻谷溫度、含水量以及干燥速率的影響，可以得出:微波功率485 W太低，溫度上升緩慢，干燥速率低，處理稻谷時(shí)間過長，大大消耗了能源;而微波功率1 349 W太高，加熱速度快，干燥速率高，容易使稻谷發(fā)生爆腰等品質(zhì)下降及焦糊等現(xiàn)象。由此，本文以下的實(shí)驗(yàn)都使用微波功率927 W處理高水分稻谷。

2.1.3 微波(927 W)處理后稻谷溫度與含水量相關(guān)性分析

對微波(927 W)處理后稻谷溫度與含水量相關(guān)性分析，得出稻谷溫度與含水量在0.01水平是顯著相關(guān)的(表1)。由圖1可知，在微波功率927 W處理下，稻谷溫度在0～150 s上升較快;當(dāng)達(dá)到150 s后，溫度上升速度開始下降。而稻谷水分變化趨勢與之相反，稻谷含水量從0～150 s下降緩慢;而達(dá)到150 s后，含水量開始大幅度下降(圖2)。這可能是因?yàn)榍?50 s稻谷吸收的微波能量主要是用于水分汽化潛熱，導(dǎo)致升溫速度快，水分蒸發(fā)慢;而150 s之后主要用于稻谷水分的汽化，導(dǎo)致溫度上升慢，水分蒸發(fā)快。所以，為了降低能耗，微波處理稻谷的時(shí)間應(yīng)在150 s之前。

表1 微波(927 W)處理后稻谷溫度與含水量相關(guān)性分析

2.2 稻谷允許最高受熱溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 微波處理后稻谷溫度與其加工品質(zhì)的關(guān)系

稻谷是一種熱敏性的谷物，在干燥過程中若干燥條件選擇不當(dāng)，導(dǎo)致稻谷溫度過高或降水速度過快，會(huì)容易出現(xiàn)爆腰現(xiàn)象［18－20］。而稻谷爆腰率的增加也會(huì)導(dǎo)致其他加工品質(zhì)的下降。其中稻谷出糙率和整精米率是檢驗(yàn)稻谷加工品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是國家糧食標(biāo)準(zhǔn)定等級的主要指標(biāo)［21－24］。Olatunde等［25］采用 3～24 kW 的微波功率分別處理稻谷8 min，實(shí)驗(yàn)表明隨著微波功率的增加會(huì)降低稻谷的出糙率和整精米率，提高稻谷最終黏度，造成品質(zhì)下降。圖4給出了微波處理后稻谷溫度與其加工品質(zhì)的關(guān)系，表明經(jīng)微波處理后，隨著稻谷溫度的升高，稻谷出糙率(圖4a)和整精米率(圖4b)均增加，但當(dāng)?shù)竟葴囟冗_(dá)到65℃時(shí)，其出糙率和整精米率開始下降。這可能因?yàn)榈竟冉?jīng)微波處理后，含水量不斷下降，含水量較低時(shí)，稻殼的韌性會(huì)降低，利于稻谷脫殼，使得稻谷出糙率增加［26］，但溫度過高其加工品質(zhì)會(huì)下降。

從圖中也可以看出，稻谷經(jīng)微波處理后，立即緩蘇，在每個(gè)條件下其出糙率、整精米率高于未緩蘇樣品，說明稻谷的加工品質(zhì)經(jīng)緩蘇后可明顯提高，主要在于緩蘇工藝可將稻谷顆粒內(nèi)部水分應(yīng)力釋放，提高快速干燥后稻谷的品質(zhì)［27］。

圖4 微波處理后稻谷溫度與其加工品質(zhì)的關(guān)系

2.2.2 微波處理后稻谷溫度與其表面細(xì)菌和霉菌致死率的關(guān)系

霉菌在稻谷儲藏中對其儲藏穩(wěn)定性有著重要影響，一旦溫度、濕度條件適宜，霉菌大量繁殖生長，稻谷就會(huì)發(fā)生霉變，促進(jìn)其品質(zhì)劣變，有些霉菌甚至在稻谷中產(chǎn)生真菌毒素危害人類的健康［28－30］。初始稻谷的表面細(xì)菌量為1.0×106CFU/mL，霉菌量為3.0×104CFU/mL。圖5表明，經(jīng)微波處理后，兩者均隨著稻谷溫度的升高而下降，致死率均提高，說明微波能有效地抑制稻谷表面的細(xì)菌量和霉菌量。當(dāng)?shù)竟燃訜岬?0℃時(shí)，微波殺菌效果顯著，稻谷表面細(xì)菌量和霉菌量均下降1 log CFU/mL。而經(jīng)緩蘇處理后，稻谷表面細(xì)菌量下降3.5 log CFU/mL，表面霉菌量下降3 log CFU/mL。當(dāng)?shù)竟燃訜岢^50℃后，其表面細(xì)菌量和霉菌量均逐漸降低。這是因?yàn)榧?xì)菌和霉菌的生長最適溫度在28～36℃左右，使用微波加熱到50℃并緩蘇能殺死大部分的細(xì)菌和霉菌。稻谷經(jīng)微波處理后，立即緩蘇，在每個(gè)條件下其表面細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)均比未緩蘇的低，說明稻谷經(jīng)緩蘇后表面殺菌效果明顯提高。

圖5 微波處理后稻谷溫度與其表面細(xì)菌和霉菌致死率的關(guān)系

2.2.3 微波處理后稻谷溫度與其內(nèi)部霉菌總數(shù)的關(guān)系

稻谷儲藏過程中，霉菌大量繁殖生長，并能衍生真菌毒素，因此入倉前稻谷的滅菌處理至關(guān)重要。但傳統(tǒng)的干燥工藝主要作用于稻谷表面滅菌，缺少對稻谷內(nèi)部霉菌的殺滅效果研究。從圖6可以看出，隨著微波處理時(shí)間的延長，稻谷溫度升高，其內(nèi)部霉菌總數(shù)隨之下降。微波加熱稻谷到60℃，經(jīng)緩蘇后其內(nèi)部霉菌量基本為0。說明微波具有很強(qiáng)的穿透力，能夠深入稻谷內(nèi)部，在較短時(shí)間內(nèi)使稻谷顆粒里外幾乎同時(shí)吸熱升溫，使稻谷表面和內(nèi)部霉菌均受熱致死［31］。并且稻谷經(jīng)微波處理后，立即緩蘇，在每個(gè)條件下其內(nèi)部霉菌總數(shù)均比未緩蘇的低，說明緩蘇工藝能顯著提高稻谷內(nèi)部殺菌效果。

圖6 微波處理后稻谷溫度與其內(nèi)部霉菌總數(shù)的關(guān)系

結(jié)合微波處理后稻谷溫度與其加工品質(zhì)、表面細(xì)菌和霉菌殺滅效果、內(nèi)部霉菌總數(shù)的關(guān)系，得出稻谷允許最高受熱溫度在60～65℃之間。所以使用有效功率927 W的微波處理稻谷應(yīng)控制在65℃以內(nèi)效果較好。而微波加熱稻谷至60℃時(shí)的干燥效率比加熱至65℃時(shí)高，由此，為了節(jié)省電能，提高稻谷干燥效率，節(jié)省干燥時(shí)間，以下實(shí)驗(yàn)都使用有效功率927 W的微波處理高水分稻谷120 s，溫度達(dá)到60℃。微波加熱稻谷到60℃時(shí)的出糙率、整精米率比其他溫度的較高，分別為83.92%和68.14%，殺菌效果也較好，能使其表面細(xì)菌量下降3.6 log CFU/mL，表面霉菌量下降 3.3 log CFU/mL，內(nèi)部霉菌量基本為0。

2.3 與自然通風(fēng)及熱風(fēng)處理對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 不同稻谷處理方式的干燥效率及其對加工品質(zhì)的影響

從表2可以看出，使用有效功率927 W的微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理稻谷從含水量21.58%干燥到18.34%，降低3.2個(gè)水分點(diǎn)只需要20 min，而熱風(fēng)處理需要60 min，自然通風(fēng)處理需要200 min。即微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理時(shí)間僅有熱風(fēng)處理的1/3、自然通風(fēng)處理的1/10。說明使用微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理高水分稻谷能顯著縮短干燥周期，提高干燥效率，節(jié)能降耗。

表2 不同稻谷處理方式的干燥效率及其對加工品質(zhì)的影響

與自然通風(fēng)處理稻谷相比，熱風(fēng)處理和微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理在不同程度上均提高了稻谷出糙率和整精米率，其中微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理提升較高。這可能是因?yàn)閮煞N方式處理稻谷后都進(jìn)行緩蘇，改善了稻谷加工品質(zhì)。

利用微波輻射高水分稻谷可以達(dá)到保質(zhì)保水、控水減損的目的，從而稻谷能保持品質(zhì)穩(wěn)定，質(zhì)量安全入倉。

2.3.2 不同稻谷處理方式對其表面細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)的影響

從圖7可以看出，熱風(fēng)和微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理都能有效地抑制稻谷表面的細(xì)菌總數(shù)(圖7a)和霉菌總數(shù)(圖7b)，兩種處理方式都提高了稻谷儲藏安全性，而自然通風(fēng)處理稻谷會(huì)使其表面細(xì)菌量和霉菌量均都小幅度提升。熱風(fēng)處理后稻谷表面的細(xì)菌量和霉菌量均減少1.5 log CFU/mL，而微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理使其表面細(xì)菌量下降3.7 log CFU/mL，表面霉菌量下降3.4 log CFU/mL，說明微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理后稻谷表面的細(xì)菌量和霉菌量減少更加顯著，其稻谷表面殺菌效果比熱風(fēng)處理高。

圖7 不同稻谷處理方式對其表面細(xì)菌總數(shù)和霉菌總數(shù)的影響

2.3.3 不同稻谷處理方式對其內(nèi)部霉菌總數(shù)的影響

圖8表明，自然通風(fēng)處理稻谷后其內(nèi)部霉菌量無變化，而熱風(fēng)和微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理都能有效地降低稻谷內(nèi)部霉菌量，且都具有較強(qiáng)的穿透力，可加熱稻谷顆粒，使霉菌受熱致死。熱風(fēng)處理后稻谷內(nèi)部霉菌量減少了70%，而微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理對稻谷內(nèi)部霉菌的致死率達(dá)95%，說明其中微波具有更強(qiáng)的穿透力，對稻谷內(nèi)部的殺菌效果顯著高于熱風(fēng)處理。微波加熱稻谷的溫度與熱風(fēng)處理保持一致(60℃)，但微波與熱風(fēng)聯(lián)合處理對稻谷微生物致死率顯著高于熱風(fēng)，表明微波殺菌除了熱效應(yīng)以外，可能存在一定的生物學(xué)效應(yīng)［32］。

圖8 不同稻谷處理方式對其內(nèi)部霉菌總數(shù)的影響

新收的高水分稻谷一般帶有103CFU/mL左右的霉菌量，通過微波輻射可以使稻谷內(nèi)部和表面霉菌達(dá)到99.9%的殺滅，實(shí)現(xiàn)田間稻谷現(xiàn)場收獲后快速微波干燥和殺菌工藝，保證新收獲稻谷可安全入倉儲藏。

3 結(jié)論

在一定微波功率下，隨微波處理時(shí)間增加，稻谷溫度升高，含水量下降，干燥速率呈波動(dòng)上升。微波處理對稻谷的加工品質(zhì)、表面和內(nèi)部微生物量均有影響。適宜的微波條件(927 W/760 g，處理稻谷120 s至60℃)可以提高稻谷的出糙率和整精米率，改善加工品質(zhì);能對新糧其表面和內(nèi)部霉菌量實(shí)現(xiàn)99.9%的殺滅。與傳統(tǒng)干燥方式相比，適宜的微波條件與熱風(fēng)聯(lián)合處理，可以顯著縮短干燥時(shí)間(P＜0.05)，保持加工品質(zhì)穩(wěn)定，且能獲得顯著的殺菌效果，實(shí)現(xiàn)高水分稻谷保質(zhì)保水、控水減損、安全入倉儲藏。