刘杰 陈玉麒 舒在习 曹阳

我国是大米种植与消费大国，以大米为主食的国民占总人口的60%以上，我国稻谷的年消耗量约为1.9亿t，折算成大米约为1.3亿t。大米是一种较难保存的粮食，起保护作用的稻壳和米皮在加工中被磨掉，因此，胚乳直接与外界环境接触，容易受到虫霉的侵蚀而失去食用价值。目前主要应用的大米防虫方法是化学药剂熏蒸，但其污染大、危害人类健康而且会使害虫产生抗性。因此，寻找一种绿色高效的大米防虫方法是粮食工作者的迫切任务。

微波是指频率为300MHz～300GHz的高频电磁波，具有很强的穿透性，可以高效地杀死粮食内部的害虫，同时具有无污染、处理速度快等优点，是一种极具潜力的物理防虫手段。目前，微波已在小麦、坚果、水果等食品的害虫防治上取得良好效果，但微波对于成品大米的防虫效果及品质影响的研究却鲜见报道。

本实验以PE/PP复合膜包装的1kg东北粳稻大米为实验材料，采用遂道式工业微波炉(GETS－2A12型)，在无损伤的条件下处理大米，研究该条件下有效防治害虫后大米品质的变化情况，为微波防治储粮害虫提供参考。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

实验大米为京粮集团古船米业提供，品种为东北粳稻，包装规格为10kg，实验前储存在国家粮食局科学研究院储存室内，储存温度为10℃。

1.2 仪器及设备

JMWT－12型大米外观品质测定仪，北京东孚久恒仪器技术有限公司;大米食味测定仪，日本佐竹公司;GETS－2A12型遂道式工业微波炉，上海通用电子技术服务公司。

1.3 试剂

无水乙醇，分析纯;酚酞指示剂，分析纯;0.0463mol/L KOH溶液，实验前配制并标定。

1.4 实验方法

1.4.1 微波处理条件及杀虫效果

使用工业微波炉对1kg塑料包装大米进行处理，微波频率:915MHz，处理温度:50℃～70℃，处理时间:6min。

微波处理过程:将大米样品均匀摆放在传送带上(大米此时为常温)，经传送带进入微波炉腔，通过微波辐照升温杀虫。微波辐照升温完成后，大米均匀从微波炉腔传出，杀虫过程完成。

实验证明，该微波条件对米象、谷蠹、锯谷盗等主要储粮害虫不同虫态的杀灭率为100%，杀虫效果显著。

1.4.2 样品准备和处理

微波处理前，将10kg装的大米样品开袋，按GB 5491—1985规定扦样并分装于1kg规格的PE/PP复合膜小包装袋中，从每小袋大米中扦样并测定其初始品质，然后按对照组A₀和处理组A₁分别编号，封口待用。

微波处理后，取回所有对照组A₀和处理组A₁的大米样品，分别开袋并按照初始品质的测定项目测定所有样品，将对照组和处理组的检测结果分别与初始品质结果对比，分析储存对样品品质的影响以及微波处理对大米品质的影响。大米样品在检测前与检测后，全部储存于国家粮食局科学研究院地下储存室内，储存温度为10℃。

1.4.3 脂肪酸值测定

按照GB/T 20569—2006附录A所述方法测定。

1.4.4 大米组份及食味测定

(1)打开大米食味计，并运行自检预热程序;(2)自检预热程序运行完毕后，取适量大米样品(填满食味计的样品箱即可)放入大米食味计上端的样品箱中，点击“食味测定”选项，食味计自动检测;(3)检测完毕后，样品会自动卸入食味计下端的样品箱内，将样品倒入上端的样品箱重复测定。每个样品重复测定3次，取平均值作为最终结果。

1.4.5 大米外观品质检测

(1)放置样品前，将扫描底板擦干净，并将其放在扫描仪上，启动软件点击“自我诊断”;(2)将整列板放置在扫描仪上，用定量匙取10g～15g样品，均匀地撒在整列板上，将底板和整列板拿起轻轻晃动整列;(3)小心移走整列板，盖上扫描仪，选择“粳稻”检测模式，然后点击“大米检测”开始测定;(4)测定结束后，点击“查看大米图像”和“历史查看”分别查看大米扫描图像及外观品质检测数据。

大米外观品质检测仪所测得的结果是累积结果，每次取10g样品用于检测，每组样品测定3次，最后的结果为30g大米样品检测得到的累积结果。

1.5 数据处理

所有试验均进行3次平行试验，采用SPSS软件对试验数据进行方差分析。

2 实验结果与分析

2.1 大米初始样品检测结果

初始品质检测结果见表1，大米样品的平均脂肪酸值为30.57mg KOH/100g，蛋白质、水分和直链淀粉平均含量分别为8.0%、14.4%和20.8%，大米食味值平均为75.8分。实验用大米样品的脂肪酸值偏高，根据GB 20569—2006中粳稻谷储存品质指标的规定，实验样品的脂肪酸值介于宜存与轻度不宜存之间，而其他组分含量以及气味和色泽在正常范围内。

大米初始外观品质检测结果见表2，碎粒总量平均为8.9%，不完善粒率和黄粒米率的平均值分别为0.7%和0.2%，垩白粒率和垩白度分别为10.0%和3.7%，长宽比为1.7。样品大米除碎粒总量在GB1354—2009规定的“一级”到“二级”之间外，其他指标参数均符合国标规定的“一级”标准。

2.2 微波处理后大米样品检测结果

微波处理后，实验组和对照组大米的检测结果见表3和表4。

大米品质指标检测结果显示(表3)，两组样品的水分、蛋白质以及大米食味值均未发生明显变化，而两组样品的直链淀粉含量(对照组为20.3%，处理组为20.4%)，两者都比初始值(20.8%)低，对照组的脂肪酸值(31.64mg KOH/100g)与初始值(30.57mg KOH/100g)相比有所增加，而处理组的平均脂肪酸值与初始值相比有所下降，为26.93mg KOH/100g。

外观品质检测结果显示(表4)，对照组碎粒总量平均为9.2%，小碎米率平均为3.0%，而处理组的碎粒总量平均为9.7%，小碎米率平均为3.2%;处理组的碎米率平均值略高于初始值(初始碎米率平均值为8.9%)，其他指标则没有明显变化。

2.3 实验数据方差处理结果

将对照组与微波处理组品质测定数据进行方差分析，其结果见表5。

结果表明，对照组和微波处理组的脂肪酸值有显著差异，其余指标的测定结果都没有显著性差异，即除脂肪酸值下降外，微波处理后大米品质不发生明显变化。

3 讨论

目前，一般认为微波对生物的致死作用包括热效应与非热效应两种，热效应作用是指微波引起物料极性分子快速振动，并互相碰撞而产生热量，使物料短时间内温度升高。储粮害虫身体的水分占其重量的50%～90%，水分子是典型的极性分子，因此微波作用下害虫会很快因体内温度过高而死亡。大米在加工过程中也会产生高温，如在碾米步骤中，大米温度可达45℃左右，但加工企业一般会将刚加工的大米存放于生产线末端的斗形仓内降温，因此加工过程中的热作用无法完全杀死害虫。微波处理可使大米温度升至50～70℃，而且是物料内部升温，所以能有效杀死储粮害虫，同时，只要微波条件适宜，处理后的大米品质不会产生大的变化。

本实验中，微波处理后，大米的水分、蛋白质含量、外观品质(不完善粒、黄粒米、垩白粒率、垩白度和长宽比)均无明显变化，直链淀粉含量略有下降，而碎米率略有上升，但其变化都不显著。

微波对稻谷和大米加工品质的影响，多用爆腰率、碎米率为评判指标。本研究结果表明，微波处理对大米的碎米率没有明显影响，碎米率变化幅度微小，这与之前的研究结果一致。水分、蛋白质的含量变化与之前的报道一致，但直链淀粉含量却略有下降，与前人研究结果不同。

Roger等报道，稀淀粉溶液(30%)在较弱的微波下(2450MHz，0.5W/g左右)照射35s～90s，淀粉的分子量、分子尺寸都有微弱下降，并且，其分子量、分子尺寸的下降程度随微波增强而增加。另外，含水量在12%～18%的淀粉在较强的微波下，会发生分子断裂或降解。本实验所用的大米样品含水量在14%左右，因此，直链淀粉含量略有下降的原因可能是微波强度较大或照射时间较长。

微波对大米脂肪酸值的影响报道较少，本研究中，大米脂肪酸值经微波处理后显著下降(P<0.05)，与周继成、Zhao Siming等的研究结果一致。另外，虽然本实验样品的脂肪酸值在国标中规定的宜存与轻度不宜存范围之间，但本实验是在短期内完成的，同时，对照组样品的脂肪酸值没有明显变化，因此，可认为脂肪酸值的下降是微波处理的结果。实验结果说明微波处理后，大米品质有向好的方面发展，其中机理还有待于进一步的研究。

4 结论

本文用工业微波炉对1kg塑料包装大米进行处理，同时设置空白对照，在微波处理前后分别检测样品的品质指标，结果表明，对照组与处理组样品的水分、直链淀粉和蛋白质含量、碎米率、不完善粒、黄粒米、垩白粒率、垩白度和长宽比等均无明显差异(P>0.05)，而处理组的脂肪酸值显著降低。实验结果说明本文所使用的微波处理工艺可使大米脂肪酸值下降，对于大米的其它食用和加工品质没有明显影响，是一种适宜、有效的防虫手段。

张习军、赵思明等研究表明，工业化的微波处理在杀灭虫害和抑制霉菌的同时，对谷物的品质没有明显影响;他们还开发出了工业化在线微波处理的设备。本实验所用的微波处理工艺操作简便，杀虫效果显著，而且不影响大米品质，同时成本较低(本实验所用的微波工艺处理大米的成本约为0.015元/kg)，是一种应用前景广阔的防虫手段。