管 驍，曹 慧，李保國(guó)，劉寶林

(上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海200093)

真空冷卻處理對(duì)冷藏米飯貨架期的影響研究

管 驍，曹 慧，李保國(guó)，劉寶林

(上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海200093)

以感官評(píng)價(jià)結(jié)合細(xì)菌總數(shù)為評(píng)判指標(biāo)，定量評(píng)價(jià)了真空冷卻處理以及后續(xù)的儲(chǔ)藏溫度對(duì)米飯貨架期的影響，為貨架期快速有效的估測(cè)提供了有效手段。將剛烹制的米飯分別通過(guò)自然冷卻以及真空冷卻處理冷卻至25℃和10℃后，再分別在4、10、15℃條件下進(jìn)行儲(chǔ)藏，測(cè)定不同處理方案對(duì)米飯感官、細(xì)菌生長(zhǎng)情況的影響，并由此建立了冷藏米飯微生物生長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明:冷卻方式與儲(chǔ)藏溫度對(duì)米飯的貨架期均有較大影響。與自然冷卻相比，真空冷卻處理能顯著減少米飯中細(xì)菌總數(shù)，延長(zhǎng)米飯貨架期;同時(shí)，儲(chǔ)藏溫度升高不利于米飯的保存，會(huì)導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)延滯時(shí)間顯著縮短，生長(zhǎng)速率加快，產(chǎn)品貨架期縮短。因此，為保證冷藏米飯7d的貨架期要求，可采取真空冷卻至25℃，并在不高于4℃下儲(chǔ)藏，或真空冷卻至10℃，并在不高于10℃條件下儲(chǔ)藏。

真空冷卻，冷藏米飯，貨架期

世界上許多國(guó)家的人們都喜食米飯，但米飯加工烹飪時(shí)間較長(zhǎng)，難以適應(yīng)現(xiàn)代人快生活節(jié)奏的需要。近年來(lái)，方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的盒飯給都市上班族就餐帶來(lái)了新的方式和極大的便利，深受他們的青睞。據(jù)保守估計(jì)，上海市盒飯的日供應(yīng)量超過(guò)200萬(wàn)盒［1］，盒飯中又以冷藏盒飯占有較大的份額。冷藏米飯是組成冷藏盒飯的主要材料，冷藏米飯貨架期的長(zhǎng)短直接關(guān)系到冷藏盒飯的品質(zhì)安全。按照冷藏盒飯的相關(guān)加工標(biāo)準(zhǔn)，盒飯燒煮后應(yīng)充分冷卻并分裝，并在10℃以下條件進(jìn)行儲(chǔ)存、運(yùn)輸［2］，一般情況下要求冷藏米飯的保質(zhì)期應(yīng)在7d以上。然而在實(shí)際情況中，很多冷藏食品所經(jīng)歷的實(shí)際溫度過(guò)程往往波動(dòng)較大，極易造成食品品質(zhì)的安全隱患。真空冷卻技術(shù)是通過(guò)抽真空降壓的方法，使食品內(nèi)水分快速蒸發(fā)吸收自身熱量，從而達(dá)到快速冷卻的目的［3］，具有溫降均勻、冷卻環(huán)境清潔衛(wèi)生、能快速通過(guò)微生物易繁殖溫度區(qū)間(20～50℃)等優(yōu)點(diǎn)［4－6］，因此，真空冷卻技術(shù)現(xiàn)已在多種食品，包括熟肉、醬湯乳類(lèi)等得到廣泛應(yīng)用［7－8］，并有望進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域?；诖耍疚膰L試將真空冷卻技術(shù)應(yīng)用于冷藏米飯的品質(zhì)安全控制中，深入探討該技術(shù)應(yīng)用在冷藏米飯冷鏈過(guò)程中的可行性，并對(duì)真空冷卻后的米飯?jiān)诓煌瑑?chǔ)藏溫度下的貨架期問(wèn)題進(jìn)行了研究，初步推導(dǎo)建立了冷藏米飯貨架期的預(yù)測(cè)模型，為提高冷藏盒飯的食用安全性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米 購(gòu)自當(dāng)?shù)爻小?/p>

真空冷卻實(shí)驗(yàn)機(jī)VCE－15 上海錦立新能源科技有限公司;恒溫培養(yǎng)箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;YXQ－LS－SⅡ型全自動(dòng)立式電熱壓力蒸汽滅菌鍋、BJ－2CD凈化工作臺(tái) 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;冰箱

松下電器(中國(guó))有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 米飯的制作與冷卻 大米→淘洗→電飯鍋蒸煮(米水比例1∶1.3)→冷卻(包括真空冷卻和自然冷卻兩種方式)→無(wú)菌分裝→置于不同溫度條件下的冰箱或培養(yǎng)箱中進(jìn)行存放實(shí)驗(yàn)。自然冷卻即米飯?jiān)?5℃的室溫環(huán)境下存放至中心溫度接近25℃。

1.2.2 米飯的不同處理方案設(shè)計(jì) 為考察真空冷卻處理及儲(chǔ)藏溫度的變化對(duì)米飯品質(zhì)的影響，并結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了如下六種方案的米飯?zhí)幚矸绞?，如?所示。

表1 米飯的處理方案

對(duì)每種方案處理的米飯樣品連續(xù)存放9d，每天進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)與菌落總數(shù)檢測(cè)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取3個(gè)平行樣品的測(cè)定平均值，若樣品出現(xiàn)明顯變質(zhì)現(xiàn)象，則該樣品不再繼續(xù)檢測(cè)。

1.2.3 感官評(píng)定 在不同的儲(chǔ)藏時(shí)間節(jié)點(diǎn)取出米飯，用微波爐(800W)加熱2min后進(jìn)行感官評(píng)定。感官評(píng)定小組由10名評(píng)定員組成，按照標(biāo)準(zhǔn)感官評(píng)定操作，從米飯的色澤、氣味、滋味和口感四個(gè)方面進(jìn)行米飯品質(zhì)評(píng)價(jià)(權(quán)重均為0.25)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。總評(píng)分為10分，8分以上者品質(zhì)良好，低于3分為感官拒絕點(diǎn)。

表2 米飯的感官品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 細(xì)菌總數(shù)測(cè)定 按照國(guó)標(biāo)GB/T 4789.2－2003《食品微生物學(xué)檢驗(yàn):菌落總數(shù)測(cè)定》規(guī)定的方法進(jìn)行操作。

1.2.5 微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型 不同處理方案的米飯細(xì)菌總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化采用修正的Gompertz方程進(jìn)行描述［9－11］。修正的 Gompertz方程表達(dá)式如式(1)所示:

式中:N(t)為t時(shí)刻的細(xì)菌總數(shù)，lg(cfu/g);N0為t=0時(shí)的初始細(xì)菌總數(shù)，lg(cfu/g);Nmax為增加到穩(wěn)定期時(shí)的最大菌數(shù)，lg(cfu/g);μmax為微生物生長(zhǎng)的最大比生長(zhǎng)速率，d－1;λ為微生物生長(zhǎng)延滯期，d;t為儲(chǔ)藏時(shí)間，d。

1.2.6 米飯貨架期預(yù)測(cè)模型 米飯的貨架期可以根據(jù)建立的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)初始菌數(shù)(N0)到最小腐敗量(Ns)所需要的增殖時(shí)間來(lái)預(yù)測(cè)。根據(jù)已頒布的米飯衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［2］，可以確定最小腐敗量Ns的對(duì)數(shù)值為5。貨架期(SL)預(yù)測(cè)公式如式(2)所示:

將不同處理方案的米飯的貨架期按照方程(2)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理與回歸分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸擬合與方差分析采用SPSS18.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方案的米飯感官質(zhì)量變化

表3 冷藏米飯的感官質(zhì)量評(píng)分表

經(jīng)過(guò)不同處理的冷藏米飯的感官質(zhì)量變化情況如表3所示。從表3結(jié)果可以看出，不同樣品的品質(zhì)變化均存在較大差異，說(shuō)明無(wú)論是樣品初始冷卻方式，還是儲(chǔ)藏溫度的變化均對(duì)產(chǎn)品貨架期有較大影響。方案A為自然冷卻方式，在儲(chǔ)藏初始時(shí)感官品質(zhì)得分為10分，而真空冷卻產(chǎn)品(方案B～F)得分為9～9.5分，品質(zhì)稍有下降的主要原因是真空冷卻導(dǎo)致米飯失水，失水后容易導(dǎo)致米飯粘結(jié)，口感稍變硬，香味也有部分損失，且品質(zhì)劣變的程度隨真空冷卻溫度的降低而增大，但至少冷卻至10℃時(shí)仍屬高品質(zhì)區(qū)間(得分大于8分)，說(shuō)明合適的真空冷卻處理對(duì)米飯的品質(zhì)影響仍在可接受范圍內(nèi)。另一方面，儲(chǔ)藏溫度的不同對(duì)米飯品質(zhì)的影響也較大。方案B在4℃下儲(chǔ)藏，高品質(zhì)期為4d，達(dá)到感官可接受最高限達(dá)到9d;而方案D(儲(chǔ)藏溫度為15℃)的高品質(zhì)期只有2d，感官可接受最高限更是只有3d。當(dāng)然，較低的真空冷卻溫度結(jié)合較低的儲(chǔ)藏溫度(方案E)條件會(huì)帶來(lái)更長(zhǎng)的保質(zhì)期(大于9d)。值得重點(diǎn)指出的是，方案A與B的區(qū)別僅為冷卻方式的不同，但儲(chǔ)藏品質(zhì)也出現(xiàn)明顯差異，這可能是由于真空冷卻過(guò)程為抽真空環(huán)境，衛(wèi)生條件好于自然冷卻的緣故，這一點(diǎn)可從表4的結(jié)果中得到證實(shí)。

表4 不同方案下的冷藏米飯中細(xì)菌總數(shù)隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化(cfu/g)

表5 不同方案的冷藏米飯微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型

表6 不同處理?xiàng)l件下米飯中微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)

2.2 冷藏米飯中細(xì)菌生長(zhǎng)情況及動(dòng)力學(xué)模型

表4所示為不同處理方案的米飯中細(xì)菌總數(shù)隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化情況。從表4可以看出，方案A的初始細(xì)菌總數(shù)達(dá)到104cfu/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真空冷卻(方案B～F)的樣品(約20～40cfu/g)，這可能是由于真空冷卻時(shí)間較短，由自然冷卻的3h左右縮短到6～7min即可完成，同時(shí)真空冷卻過(guò)程所產(chǎn)生的真空環(huán)境都能有效減少細(xì)菌污染的機(jī)會(huì);另外較快的真空冷卻溫降過(guò)程也可能導(dǎo)致部分細(xì)菌的死亡，這一點(diǎn)也被Brosnan所證實(shí)［5］。顯而易見(jiàn)，不管哪種方案的處理，米飯中細(xì)菌總數(shù)都呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，儲(chǔ)藏溫度越低細(xì)菌增長(zhǎng)速度越慢。根據(jù)上海市2005年發(fā)布的盒飯衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，冷藏米飯中總菌數(shù)不得超過(guò)105cfu/g。由此判定，方案D的米飯?jiān)趦?chǔ)藏第3d后細(xì)菌總數(shù)就已超標(biāo)，不能保證食用安全性，而方案B和E的貨架期應(yīng)該超過(guò)8d。另外，對(duì)照表3和表4的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)以細(xì)菌總數(shù)作為判定冷藏米飯貨架期終點(diǎn)較感官評(píng)定方法要短1～2d，說(shuō)明感官指標(biāo)存在一定的滯后性，而微生物指標(biāo)則能更靈敏地反映米飯的真實(shí)品質(zhì)變化。

不少研究表明，食品的品質(zhì)變化過(guò)程往往遵循一定的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，國(guó)內(nèi)外也已提出不少反映食品中化學(xué)或微生物變化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型［12－13］，效果理想。本實(shí)驗(yàn)中，將不同處理方案的米飯中的微生物生長(zhǎng)情況利用修正的Gompertz方程，擬合得到回歸方程，結(jié)果如表5所示。從表5的結(jié)果可以看出，利用Gompertz方程能很好地描述本實(shí)驗(yàn)中細(xì)菌生長(zhǎng)的S形曲線，所得到的回歸方程相關(guān)系數(shù)都較高，在0.986～0.999之間，說(shuō)明米飯中的細(xì)菌生長(zhǎng)情況是適合利用S形函數(shù)進(jìn)行模擬的。

2.3 微生物生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

表6所示為不同處理方案的米飯中微生物生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，從表中可以看出，同為4℃的儲(chǔ)藏溫度條件下，自然冷卻方式(方案A)的米飯細(xì)菌最大比生長(zhǎng)速率為0.675d－1，而通過(guò)真空冷卻處理(方案B、E)的米飯分別為0.661d－1和0.589d－1，明顯有所減小;同時(shí)真空冷卻的米飯微生物生長(zhǎng)延滯期也較長(zhǎng)，分別為2.795d和2.954d，遠(yuǎn)高于自然冷卻的0.440d;真空冷卻導(dǎo)致米飯貨架期也明顯延長(zhǎng)，由自然冷卻的6.12d增加到8.01d和9.32d，說(shuō)明相同儲(chǔ)藏溫度條件下，真空冷卻處理方式能較大程度上提高米飯的貨架期。

除了冷卻方式對(duì)米飯貨架期有影響外，儲(chǔ)藏溫度的不同對(duì)米飯中微生物的生長(zhǎng)情況也有顯著的影響。方案B、C、D為真空冷卻的米飯分別在4、10、15℃下的儲(chǔ)藏情況，隨著儲(chǔ)藏溫度由 4℃升高到15℃，最大比生長(zhǎng)速率顯著增大，同時(shí)延滯期由2.795d縮短到0.586d，貨架期由8.01d縮短到3.26d。說(shuō)明米飯?jiān)诘蜏貤l件下儲(chǔ)藏時(shí)，微生物的生長(zhǎng)大多受到抑制，而在較高的溫度條件下，微生物很容易生長(zhǎng)，易導(dǎo)致產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)。從貨架期的計(jì)算公式可知，貨架期的長(zhǎng)短與多種因素有關(guān)，包括微生物生長(zhǎng)的延滯時(shí)間(λ)、最大比生長(zhǎng)速率(μmax)、初始細(xì)菌總數(shù)(N0)、最小腐敗量(Ns)和最大菌數(shù)(Nmax)等。一般情況下，貨架期與初始菌量呈負(fù)相關(guān)，低的初始菌量有利于貨架期的延長(zhǎng);貨架期與最大比生長(zhǎng)速率呈負(fù)相關(guān)，最大比生長(zhǎng)速率越大，貨架期越短;延滯時(shí)間對(duì)貨架期的影響也較大，它是微生物適應(yīng)外界環(huán)境和為生長(zhǎng)作準(zhǔn)備的時(shí)間，此階段越長(zhǎng)越有利于延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期［14］。實(shí)際情況中，對(duì)食品的貨架期進(jìn)行測(cè)定往往存在較多困難，而通過(guò)預(yù)測(cè)計(jì)算是一條快捷、準(zhǔn)確、有效的方式。

按照規(guī)定的冷藏米飯7d保質(zhì)期的標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)中只有方案B、E、F能達(dá)到要求，說(shuō)明米飯制作好以后至少應(yīng)該通過(guò)真空冷卻方式冷卻至25℃，并在不高于4℃的條件下儲(chǔ)藏，或真空冷卻至10℃，并在不高于10℃的條件下儲(chǔ)藏，才能保證米飯的貨架期要求。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)比自然冷卻與真空冷卻方式以及儲(chǔ)藏溫度的變化對(duì)冷藏米飯貨架期的影響實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論:

3.1 和自然冷卻相比，真空冷卻處理的米飯感官品

質(zhì)略有下降，但在可接受范圍內(nèi);真空冷卻處理能大大減少米飯的初始儲(chǔ)藏菌量，從而延長(zhǎng)冷藏米飯的貨架期。另外儲(chǔ)藏溫度對(duì)冷藏米飯的貨架期同樣影響顯著，較高的儲(chǔ)藏溫度不利于米飯的保藏。

3.2 不同處理方案冷藏米飯中微生物生長(zhǎng)情況可通

過(guò)Gompertz函數(shù)進(jìn)行擬合，擬合優(yōu)度很高，回歸系數(shù)(R2)均在0.986以上，通過(guò)擬合的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)

參數(shù)可對(duì)米飯的貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果良好。

3.3 剛烹制的米飯通過(guò)真空冷卻處理冷卻至25℃，

并在不高于4℃的條件下儲(chǔ)藏，或真空冷卻至10℃，并在不高于10℃的條件下儲(chǔ)藏能保證冷藏米飯的7d的貨架期要求。

［1］張宜友，王克利，胡亞雄.盒飯的食品衛(wèi)生安全問(wèn)題與對(duì)策［J］.中國(guó)公共衛(wèi)生管理，2005，21(4):297－299.

［2］上海市地方標(biāo)準(zhǔn) 盒飯衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)要求DB31/160－2005［S］.上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2005.

［3］董梅.熟食豆制品的真空冷卻工藝研究［J］.食品科學(xué)，2009，30(22):74－76

［4］Briley G C.Vacuum cooling of vegetables and flowers［J］.American Society of Heating Refrigerating and Air－conditioning Engineers，2004，46(4):52－53.

［5］Brosnan T，Sun D W.Precooling techniques and applications for horticultural products:a review［J］.International Journal of Refrigeration，2001，24:154－170.

［6］Sun Da wen，LI Jun wang.Heat transfer characteristics of cooked meat using different cooling methods［J］.International Journal of Refrigeration，2000，23(7):508－516.

［7］馬志英.真空冷卻技術(shù)在熟肉制品工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用研究［J］.食品科學(xué)，2003，24(10):110－113.

［8］金聽(tīng)祥，朱鴻梅，肖尤明，等.熟肉真空冷卻過(guò)程的數(shù)值模擬［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20(6):142－145.

［9］Zanoni B，Pagliarini E，Galli A，et al.Shelf－life prediction of fresh blood orange juice［J］.Journal of Food Engineering，2005，70:512－517.

［10］Zwietering M H，Jongenberger I，Rombouts F M.Modeling of the bacterialgrowth curve ［J］.Application Environment Microbiology，1990，56:1875－1881.

［11］李博，李里特.豆腐(豆?jié){)中屎腸球菌生長(zhǎng)的溫度預(yù)測(cè)模型［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，8(2):49－54.

［12］Martins R C，Lopes V V，Vicente A A，et al.Computational shelf－life dating:complex systems approaches to food quality and safety［J］.Food Bioprocess Technology，2008(1):207－222.

［13］汪琳，應(yīng)鐵進(jìn).番茄果實(shí)采后貯藏過(guò)程中的顏色動(dòng)力學(xué)模型及其應(yīng)用 ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2001，17(3):118－121.

［14］李除夕，董明盛，陳曉紅，等.豆腐中庫(kù)特氏菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(S1):82－86.

Effect of vacuum cooling on shelf－life of chilled rice

GUAN Xiao，CAO Hui，LI Bao－guo，LIU Bao－lin
(School of Medical Instrument and Food Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China)

The effect of vacuum cooling and consecutive storage temperature on the shelf－life of rice was evaluated quantitatively with sensory quality and total bacterial count as indicators.It was helpful to provide effective method for rapid and effective estimation of shelf－life.In the experiment，fresh cooked rice was chilled to 25℃ and 10℃respectively by natural cooling and vacuum cooling method，and stored at 4，10，15℃，respectively.Consecutively，sensory quality and microbial growth of rice by different treatment was determined.Based on these，the microbial growth model and shelf－life prediction model of chilled rice were developed.The results suggested that both cooling method and storage temperature could affect the shelf－life of rice significantly.Compared with natural cooling，vacuum cooling could reduce the bacterial count in rice greatly and prolong the shelf－life.Meanwhile，higher temperature made against the storage of rice，which could reduce the lag phase of microbial growth，quicken the growth rate，and reduce the shelf－life.Therefore，vacuum cooling to 25℃combined with not higher than 4℃storage temperature，or vacuum cooling to 10℃ combined with not higher than 10℃ storage temperature could assure the shelf－life of rice no less than 7d.

vacuum cooling;chilled rice;shelf－life

TS210.1

A

1002－0306(2011)04－0352－04

2010－10－13

管驍(1979－)，男，博士，講師，研究方向:食品安全。

上海市聯(lián)盟計(jì)劃項(xiàng)目(09LM42);上海市松江區(qū)博士后創(chuàng)新基地項(xiàng)目。