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超高压米饭的技术经济价值及其产业化前景

贾培起 王晓娥 张 晗 编译
天津市华泰森淼生物工程技术有限公司

一、大米的营养成分及其加工的影响
    大米是人类食品的主要谷物,它的营养丰富,为人类提供丰富的营养成分。它含有75%的碳水化合物、7%的蛋白质、 2%的脂肪、维生素、微量元素和食用纤维等。

大米的营养成分

100公克的含量

白米

糙米

糯米

热量(大卡)

354

340

354

蛋白质(公克)

6.5

6.7

6.5

脂肪(公克)

0.5

2

1.2

醣類(公克)

78.1

75.4

76.8

纤维(公克)

0.3

0.3

0.2

鈣(毫克)

15

21

8

磷(毫克)

151

280

120

铁(毫克)

0.6

1.5

2.2

維生素B1(毫克)

0.11

0.3

0.13

維生素B2(毫克)

0.04

0.05

0.04

菸鹼酸(毫克)

1.4

4.6

1.6

    糙米是由谷皮、糊粉层、胚及胚乳组成(图1)。胚乳占糙米的最大部分,占米粒总量的80%左右。它含有大量淀粉,一定数量的蛋白质和少量的矿物质和维生素。胚中含有大量蛋白质,脂肪、矿物质、维生素和纤维素、可溶性糖等成分。维生素含量占整粒米维生素含量的56%。糊粉层含有纤维素、蛋白质、脂肪、矿物质和维生素。在大米加工过程中,谷皮、糊粉层和胚被碾磨掉,保留了胚乳。碾磨的越彻底,大米越加精制,外观质量越好,但是营养成分损失的越多。
    大米在进行加工时,最初的去皮抛光,就会损失35%的重量,同时也破坏了营养成分;在淘米时,VB1会减少60%,煮饭时又会减少25%。

图1 米的组织结构

二、超高压加工大米的研究及产业化
    1989年7月15日林力丸在他的著作《超高压在食品上的利用》(さんえい出版)中提出:在精米时加水浸泡后,装入塑料袋子中抽出空气,经真空封装,施加5000个气压的静水压,时间为半小时,温度为45℃,然后取出。此时水基本上全被米所吸收,米粒膨胀、富含水分,品尝的话,感觉有硬芯,像发芽的大米。食用时在沸水中煮5分钟即可变成香喷喷的米饭。1990年林力丸先生做为申请人,申请了发明专利“超高压米饭的制造方法和调理用的容器 ”(2583808)。
    2000年日本越後制菓成功地推出了采用超高压技术加工的方便米饭(图2)。超高压米饭方便,只需要在微波炉加热2-3分钟即可食用。超高压加工的米饭的米粒不仅晶莹剔透,香气浓郁、有弹性、口感好,而且充分地保留米粒原有的营养成分,受到高度评价。这种食品于2000年9月进入市场,第一年的销售额就达到了13亿日圆,2005年达到23亿日元。目前超高压米饭已经是日本最热销的超高压食品,它遍布各地超市,几乎成为超高压食品产业化最为成功的标志。生产高压熟大米的大型生产线已在日本逐步完善,生产线从开始的一条发展到五条(图3、4)。现在,中国、韩国都在引进了超高压米饭生产线,目前加拿大等国也都提出引进日本超高压加工米饭的意向,出现迅速扩大的产业化趋势。

图2 超高压方便米饭

图3 超高压加工设备

图4 超高压米饭生产线

    越後制菓董事长山崎彬先生,是一位学者型的企业家,他针对超高压米饭做了大量的深入研究,多次发表论文,并且申请了10多项专利(表2),2005年日本文部省授予“科学技術振興功績者”奖。

越 後 制 菓 的 专 利

特 許 公 開

名 称

1997 - 182565

低アレルゲン化の製造方法並びに加工食品の製造方法

2000-217526

加工食品並びに食品調理方法

2000-32965

容器封入食品の殺菌処理方法

2000-32966

容器封入食品の殺菌処理方法

2002-84993

炊飯米

2002-291422

炊飯米

2002-291424

炊飯米

2005-117982

の加工方法

2005-229904

複数種穀物麹の製造方法及び複数種穀物麹を用いた複数種穀物麹味噌の製造方法

 

超高压方便米饭

 

    利用超高压加工技术,可以改善大米米粒的组织结构,生产出一种具有划时代意义的超高压大米,它与普通米相比有很多优点。

图1 超高压方便米饭
图2 米粒晶莹剔透

    米在浸泡后施加高压处理,然后煮制,米饭的粘性增加,硬化加快,与无处理的米饭(对照)老化的状态是不同的。渡边等提出了对陈米的米质改善有价值的报告。研究表明,将浸泡过的米加上高压处理与无处理的场合比较,明确在吸水,煮饭,糊化,老化等的不同点显示了米饭的新的物性。并且高压处理的煮饭米,老化后微波加热烹调,其糊化度超过普通的煮饭。
1、 消除气泡
    图3所示,左侧纵列所表示的是普通米,米粒内部有气泡,因此存在没有水的部分。将精白米浸泡于液体中,在经过100MPa以上400MPa以下的高压处理以后,便可得到右侧那样米粒内部(见图 米粒1)不含气泡的超高压大米。

图3 米粒中的气泡对比

2、 改善形状
    普通的食用大米与精白米相比,煮饭时,长径长接近1.5—2倍,因含水分,米粒整体不会膨胀,呈细长型。
    图4所示的是米粒的尺寸,超高压大米米粒是一种和精白米米粒略相似的稍圆的米粒,它的特点是与普通大米相比长径L更短、截面最短径S0更长、L/S0值小。用S1表示最最长的短径,用L表示长径,用S0表示米粒最厚的上述短径方向的截面的最短径的情况下,设定2.0≦L/S0≦3.0。此例中,以2.0≦L/S0≦3.0为方法,如上述那样,将精白米浸泡在液体中,经过10MPa以上400MPa以下的高压处理以后,再用来煮饭。

图4 米粒的长径与短径

    如果采用实施高压处理这个方法,只需要对煮饭前的精白米施以高压,就能得到长径短、截面最短径长、稍圆米粒的超高压大米。这对批量性生产是有利的。
    换句话说,改善成与普通食用大米相比,不是又长又细,而是略似精白米米粒的、接近有圆感的球形的超高压大米是容易实现的。具体来说,精白米的最短径S0≒2.2、长径/最短径之比L/S0≒2.50,而在此例中,经超高压处理的大米的长径/最短径之比L/S0≒2.66,和精白米的2.50很接近,煮饭以后仍能维持略似精白米米粒的、稍圆的、接近球形的米粒形状。另外,没有经过超高压处理的普通食用大米的短径[S1]虽然和经过超高压处理的大米的短径[S1]接近(如果用平均值表示的话,S1≒3.8),但是,所测得的所有[L/S0]值都超过了3.0、有的还超过了4.0。也就是说,没有经过超高压处理的普通大米[L/S0]值的范围是L/S0≥3.0、L较长,呈细长形。
    将精白米浸泡在液体中,经过10MPa以上400MPa以下的高压处理以后,就能得到2.0≦L/S0≦3.0的那种特征的超高压大米。
    ■普通米径长是高压米的1.5—2倍,形状细长,体积重量比不太稳定。而高压米近似球形,体积重量比容易控制,计量比较准确,更便于重量或容积的自动控制。这对饭团子,寿司,便当等的自动细分的精度和效率很好,这对稻米业生产加工是很有贡献的。同时,普通的米饭,形状·重量不稳定,分量容易产生过量与不足,而该发明的食用大米,不容易产生计量上的偏差,并能提高自动细分的精度和效率。
3、良好的外观
    图5表现了无处理的煮饭米和400MPa的高压处理煮饭米的外观。无处理的煮饭米(A)裂缝和破裂能清晰可见,高压处理煮饭米(B),大致按照谷粒的外形的那样膨胀湿润,看不到裂缝和破裂的痕迹。这样(A)形状不良,没有光泽,(B)有光泽,大米粒有饱满的印象。

4、显微组织
    用电子显微镜进行观察,400MPa的高压处理浸渍米,根据压力处理大米粒的胚乳细胞破坏形式,在很大范围的淀粉粒之间观察到水浸入的迹象。同时,高压处理煮饭米与对照比较,胚乳细胞的形式崩溃。推而广之,在对照组,残留着未膨胀润的淀粉颗粒,糊化网络的壁薄且空隙小。可是,高压处理的煮饭米,部分厚壁被构成了的糊化的网络。这样,高压处理煮饭米,由于压力对大米粒内的淀粉强制产生的水和作用,煮饭时继续了它的糊化。
5、水分均匀
    普通米因为淀粉和水分分布不均匀,离水之后,米粒的表面就会发黏,因此自动检测也不稳定。比如说,体积和重量的比例不协调,对饭团,寿司,便当的自动分检就会出现超重或分量不足等等,存在自动控制的精度误差、效率低、失水等问题。同时炒饭添加的佐料也难以附着,米粒容易破损,不易炒制。
    另外,因为普通米表面积比较大,和液体接触的面积也会增大,从而很容易溶到沸水中煮得稀烂。像茶水泡饭和菜粥,ragout等与汁液一起煮饭,普通的食用大米会煮得稀烂,淀粉流出,汁液白而浑浊不清,但是,如果用高压大米加工粥和茶水泡饭,因为表面积小,跟液体的接触面积也很小,所以很少会溶化到沸水中和煮得稀烂。
    与普通大米相比,因为高压米的水分分布均匀,冷冻米饭的时候,水的结晶化也会均匀进行,解冻也不会产生冷冻瑕疵,很少发生液体滴漏和脱水现象。
    淀粉和水是均匀分布的,用微波炉加热,糨糊化度高,复原性好。从而能提供即使冷食也美味可口的超高压米饭,因此最适合做饭团,便当等。
    普通大米不适合接种种麴,那样必须一边用水蒸气向浸渍米上洒水,一边不断地翻蒸。而高压大米跟菌种的混合性很好,它能渗入到内部,因此就能产生因为有一定厚度而比较稳定的麹。
6、米饭的物性
    表2显示了由使用伸展压力加工koshihikari的煮饭米(对照)和高压处理煮饭米煮饭后1小时和24小时后的硬度(H1)、粘粘(H2)、平衡度(H2/H1) 8)。在煮饭1小时后与对照组比较高压处理煮饭米平衡度高,有类似糯米的粘性。煮饭米的硬度和粘性随时间延长一起下降。高压处理煮饭米的平衡度的降低,是由于硬度的降低和粘性的降低引起的。它的粘性,比对照组相对高,没有24小时后老化后米饭特有的崩溃感,残留着弹性的食感。 

7、糊化度
    图6表示了煮饭米的保存日期的糊化度的变化和微波加热的复原性。高压处理煮饭米与无处理比较,煮饭后的全程保存期的糊化度都高。微波加热后表现了比刚刚煮饭后的糊化度高。有趣的是,随保存日期增加,微波加热的复原时的糊化度增高,保存日数15日以后糊化度变成了100%。因此,用高压处理,接近完全糊化的煮饭米,是应该特别注意的现象。 

8、超高压米饭产业的利用
    (i)、对于和米粒组织一样复杂的淀粉粒,压力处理是均匀吸水的有效手段。它能促进缩短煮饭加工的浸渍时间,提高烤米粉片和年糕的制造工序的连续化和质量的稳定化等。同时,一般认为陈大米,indika米也能获得平衡度高的煮饭米。
    (ii)、高压处理煮饭米,有粘性,有光泽漂亮,煮饭后 5~15℃保存的话,口感保持较好。这可以促进餐饮业和便利店等延长销售时间和消费期限,减少了过期品和退货。
    (iii)、高压处理煮饭米,因为粒形保持性好,能容易与多种多样的配料辅料混合,促进工业的高效化。可以认为,将来能开发低卡路里的多水分的米饭。

 

超高压处理的低过敏原熟大米

 

    最近几年,日本食品-过敏病人数量上升。过去人们普遍认为蛋、牛奶、鱼等动物性食品是引起食物过敏的原因食品。但是,近年来由米、小麦、大豆等谷类引起的过敏症也意外地多,正如学术论文(山田等,食物过敏,40,12,1485,(1999))所报道的那样,谷类里都存在过敏原物质(蛋白质)(引起食物过敏的抗原物质称为过敏原)。特别是米中所包含的过敏原物质明确地被定性、定量。据报道谷物中含有过敏原性蛋白质,依据其溶解性可分为:清蛋白和球蛋白。在200万食品-过敏病人中,据统计大约有40万大米-过敏病人。
    一般的食物过敏的治疗方法是在患者的餐单上逐步排除可能会引致过敏的食物。但是,问题在于这可能会引起营养不良(实际上,排除过敏食物的治疗方法会引起精神疲劳等问题)。自然,为了弥补营养不良也就有必要寻找替代食品。但是谷类都会存在前面提到过的过敏原物质,所以作为一个现实问题,寻找食物的替代品是很困难的。总而言之,排除过敏食物的治疗方法并不值得大家期待,最好的方法还是食用低过敏原大米。
1、消除过敏原的酶处理方法
    某些科研组已寻找出一条新方法消除大米中的这些过敏原性蛋白质。例如,Watanabe et al.借助酶处理已成功消除大米中过敏性成分。
    低过敏原大米的制造方法在特开平2—167040号公报中已经报道过,就是通过让米中的蛋白酶起作用、加水分解所含的蛋白质,除去过敏原蛋白质。详细地说就是在低压下,将大米浸泡在含有表面活性剂的强碱性溶液中,加上蛋白质酶放置。接着再在酸性溶液中浸泡,进行中和处理。然后通过等温沸腾处理而防止米粒破碎。
    特开平2—167040号公报中所报道的方法存在如下一些问题。
    ■制造工序复杂,成本高,导致这种低过敏原大米的价格也很高。
    ■正如在学术论文(山田等,食物过敏,40,12,1485,(1999))所报道的那样,确认了大米经过在含有表面活性剂的溶液中浸泡后,形成比较硬的谷壳,煮饭后饭粒的密度不均匀。另外,米因为浸泡在酶溶液中,因此也会带上酶的味道。用这种米做的米饭,一旦凉了以后会极度变硬,即使再加热,原来的味道也会显著下降。通过等温沸腾处理,煮饭前的吸水时间有一定的限制,时间如果过长,米饭会变软。发黏。
    另外,特开平5—292904号公报中也报道了将粉质米浸泡于盐水溶液,提取过敏原蛋白质的技术。它确认了1g的米粉末中加入10毫升1摩尔的NaCl,所提取的上面的那部分澄清溶液中的蛋白质浓度低于100μg/毫升。抗原抗体反应试验也证明了如果蛋白质浓度低于100μg/毫升,低过敏原大米是极其有效果的。
    特开平5—292904号公报中所报道的方法存在如下一些问题。
    如果是不是粉质米而是普通的精白米,就不会产生低过敏性效果,因此只能用粉质米,而且成品率也非常低。另外,作为稻米品种改良的,使用药剂处理过的变种米时,低过敏原大米的用途就被限定了,价格也非常高。还有,因为是粉质米,所以在提取处理工序前后、烹饪过程中,很容易破碎,成品率也极低。
    米中的蛋白质按其性质可以分为四种:清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白。众所周知,除了醇溶谷蛋白,其他三种蛋白均溶解在酸性溶液或碱性溶液中(例如,京都大学农学部食品工学教室编,《食品工学试验书上卷》,養賢堂,(1970),p602~603,或者神立誠编,《蛋白质的知识》,辛书房,(1971),p27~29)。
    因此,如果米粒磨碎浸泡在上述的溶液中,除了醇溶谷蛋白,其他三种蛋白质都能从米粉中除去。但是,那样得到的米粉必须复原成米粒(造粒),得到的造粒米也基本上全是淀粉质,因此,做成的米饭的形状、口感、营养价值很明显地都较差。将米粒浸泡于上述溶液中,能够抽去外层的蛋白质,所以大量的过敏原蛋白质也能除去。而且米粒里有细胞壁、细胞膜、amiropurasuto膜的存在,所以内层的蛋白质不能提取。
    以上所述可以看出,米中所含有的物质也就是能够明确地定性、定量的1摩尔的食盐水提取物区分的清蛋白、白蛋白,尽管如此,为制造低过敏原大米,必须使用繁杂的酶处理工序、粉质米等特殊的大米。
2、超高压加工消除过敏原
    高压处理可代替酶处理,并有效消除过敏原性蛋白质。压力高于400MPa可消除熟大米中的过敏原。这种无过敏原大米可被蒸-煮和无菌包装,送到那些遵循医师建议而食用这些大米的病人。在市场上也可以看到用这种无过敏原米粉制成的面包食品。2000年这种大米的年销售量大概为1亿日圆。
    低过敏原大米制造方法的特征是,通过对大米施以超高压处理后(急速加压以及急速减压,升压速度在2MPa/sec以上、保持压力在50MPa~90MPa之间、保持时间在30sec以上、减压速度也在2MPa/sec以上。),浸泡于中性盐溶液中(氯化钠作为中性盐,中性盐溶液的浓度在0.001摩尔以上,1单位的经超高压处理的大米对应0.5单位的中性盐溶液),而有选择性地提取清蛋白、球蛋白。
    发明者们发现,通过对普通米施以超高压处理,能够容易、简便、有效率、有选择性地提取米中所含的蛋白质,特别是1摩尔食盐水中提取物区分的清蛋白、球蛋白。确认了1g蛋白质含量低的米粉末中加入10毫升1摩尔的NaCl,所提取的上面的那部分澄清溶液中的蛋白质浓度低于100μg/毫升。还有,用电泳法确认了1摩尔食盐水中提取物区分的蛋白质(过敏原蛋白质)与普通大米相比,含量大大降低。使用大米过敏患者的血清,通过抗原抗体反应试验极大地降低了此处理大米的抗原量。
    Kato,T等研究了高压加工过程中过敏性蛋白质从大米中的释放。将精白米置于蒸馏水中并在100—400MPa的压力下进行加压处理,大量的过敏性蛋白质从大米中被释放(每克米中大约释放0.2—0.5毫克)。通过钠十二烷基硫酸盐-聚丙烯酰胺凝胶体电泳和immunoblot分析(By sodiumdodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and immunoblot analyses),已鉴定出释放的大多数蛋白质为16 kDa白蛋白,alpha血球素以及33 kDa血球素,这些都是主要的大米过敏原。通过在300mpa压力下对大米进行扫描电子显微观察发现,胚乳细胞的局部形态发生变化,但并没有明显的蛋白质形体的结构变化。增压使得这些过敏原蛋白质的含量减少,通过对存在的蛋白质水解酶的增压,大米中的过敏性蛋白质几乎完全消失。这个结果表明,增压对胚乳细胞的局部破坏提高了周围溶液对大米的渗透性,由此,一部分蛋白质被溶解,随后释放到周围的溶液中。
3、超高压消除大米过敏原的机理
    通过对普通米施以超高压处理,根据波义耳定律,在加压、减压的过程中米中的气泡会压缩、飞散、膨胀。气泡的这些变化会址米的细胞壁等产生龟裂、出现小孔。根据帕斯卡原理对米粒施以等方向的压力,米粒不会破碎。在超高压处理的同时,或者在超高压处理以后,将米浸泡于食盐水等中性盐溶液,由此提取液侵入到米细胞的细微部分。
    这里在学术论文(中村,日本食品工業学会誌,39,3,287(1992))中已经有所论述,即米中称为主体蛋白的部分集积成颗粒状,而过敏原蛋白质却呈游离态。
    因此,由此学术论为所记载的事实和前述的经超高压处理的大米的状态得出的结果是,过敏原蛋白质的清蛋白、球蛋白对中性盐极具有亲和力,可以溶化,所以不会使米粒破碎,能够容易、简便、有效率地、有选择性地提取米中所含的蛋白质,特别是1摩尔食盐水中提取物区分的清蛋白、球蛋白。
    这里说所的中性盐是指氯化钠、碳酸钙、硫酸钾等酸的氢原子用金属原子置换而得到的物质。食用盐是最佳的。
4、各种参数对超高压消除过敏原的影响
    在将大米浸泡于像食盐水这样的中性盐溶液中时,超高压处理在浸泡工序前后均可以。也就是说,■米在中性盐溶液中浸泡之后再施以超高压处理;■经超高压处理之后再把米放入中性盐溶液中浸泡;■以及米在中性盐溶液中浸泡之后施以超高压处理,就以超高压处理的状态而浸泡在中性盐溶液;只要对大米施以超高压处理,浸泡工序的顺序对提取过敏原蛋白质没有影响。
    经超高压处理的大米的浸泡条件中,提取液的浓度、提取时的温度以及浸泡时间分别用C(摩尔)、T(℃)、t(Hour)表示,所提取的蛋白质p(μg/g干燥米)与温度、浓度、时间的比例用关系式(1)来表示。
    ρ∝ξ×D×C×τ×t …(1)
    ξ是各种中性盐中固有的提取率、D是各种品种米(糯米,粳米,品种,产地等)中固有的固体内部溶质的有效扩散系数。
    0.01≦C<4…(2)
    溶液的凝固点<T<50…(3)
    0.5≦t<96…(4)
    提取蛋白质是,如果就那样放置的话关系式(1)成立,搅拌等物理方法并用时,关系式(1)中的ξ增大,定义域(2)、(3)及(4)缩小。
    (2)中,如果是不到0.01摩尔的话提取溶媒的浸透压过低,即使采用搅拌等物理方法,1摩尔食盐水提取物区分的蛋白质也会大量的残留在大米中。另外,随着提取液浓度的增加,提取效率也会大大提高,但如果是4摩尔以上的话就没有变化,所以也没有必要。
    (3)中,温度如果低于溶液的凝固点,抽出溶媒就会凝固、不能进行提取处理。另外,如果是50℃以上的话,蛋白质变性、对中性盐不溶化,所以提取效率会剧减。
    (4)中,如果不足0.5小时的话因提取时间过短,1摩尔食盐水提取物画分的蛋白质也会大量的残留在大米中。但如果是96小时以上的话,因残留的蛋白质含量没有差异,所以也没有必要。
    对大米实施超高压处理的最好的条件是急速加压、急速减压。详细的就是升压速度在2MPa/sec以上、保持压力在50MPa~90MPa之间、保持时间在30sec以上、减压速度也在2MPa/sec以上。
    升压速度在2MPa/sec以上,能急速地压缩米中所含的气泡。
    另外,通过与浸泡工序并用,使中性盐溶液的浸透力增加,从而使米快速地融入到中性盐溶液中。如果2MPa/sec以下的话,气泡的飞散效果不明显、米的细胞壁等也很少发生皲裂。再就是在浸泡工序中,中性盐溶液浸透压的增加效果也差。
    保持压力如果在50MPa以下时,因浸透力不足,导致中性盐溶液对米的浸透不充分。而如果在90MPa以上的话,因米细胞致密化,也导致中性盐溶液很难浸透。如果是更高的压力的话,蛋白质发生变性,对中性盐溶液的不溶性化,所以也变得难以被提取。提取工序完成以后如果蛋白质变性,在区分、计量残留在米中的蛋白质时,外观上1摩尔食盐水提取物画分的蛋白质降低,不能准确地计量。
    根据帕斯科原理,如果瞬时且均等地传达压力、压力的保持时间在30sec以上的话,蛋白质和中性盐充分地亲和、溶解。
    通过保持减压速度在2MPa/sec以上,被压缩的飞散的气泡急速地膨胀,从而米细胞中产生微细的空隙,从中性盐溶液中提取过敏原蛋白质是有可能的。
    以及在浸泡工序中,也能够从米中抽出可溶化的蛋白质。如果减压速度在2MPa/sec以下,气泡的膨胀力弱、空隙少。压力较差小、可溶化的蛋白质残留在米中。
    并用超高压处理时,根据浸透力的增幅关系式(1)的定义域(2)和(4)发生的变化如下所述。
    0.001≦C…(2) '超高压处理时的保持时间≦t…(4)'根据由超高压处理的浸透力的增大效果,提取操作中使用的中性盐的浓度的下限值如果在0.001摩尔以上的话,关系式(1)成立。如果浓度低于这个值的话,即使是经过超高压处理,因为溶质中性盐)的绝对量少,所以蛋白质可溶化难。
    其他,根据由超高压处理的浸透力的增大效果,因为中性盐溶液瞬时且均等地浸透到米中,所以浸泡时间只需要是超高压处理时的保持时间,关系式(1)就成立。
    提取蛋白质的中性盐溶液在使用量上,如果满足1单位的经超高压处理过的米对应0.5单位的中性盐溶液,关系式(1)成立,中性盐溶液的使用量没有上限。但是,从排水以及其他的经济方面的因素来考虑的话,3单位以下是最佳的。在提取处理上使用的中性盐因为残留在米中,使食味下降时,通过水洗可以除去中性盐。只是这种水洗处理依赖于定义域(2),浓度低时可以省去。
    对中性盐溶液的蛋白质提取操作不仅仅是间歇式,也能是单独的连续式或者和间歇式并用。
    此发明所能得到的蛋白质含量特别是1摩尔食盐水提取物区分的蛋白质含量低的大米,除了只作为米来使用以外,加工成米饭(粳米)、年糕(糯米)、脆饼干及团子也可以。

表1 超高压处理与未处理米的过敏原比较

 

超高压加工糙米饭

    在日本,有许多介绍糙米功能特性的报道,因为糙米具有较高的营养价值,有相当数量的人热衷于糙米,。要以传统模式进行家庭烹调这种大米的话,是不可能的。因为大米表面结实的外皮阻止了大米对水分的吸收。
    最近,对米中所含的药理物质及其效果的关心高涨起来,糙米中包含的生理活性物质的机能被重新评估。然而,糙米吸水花费时间,同时谷壳,种皮,糊粉层阻碍了胚乳中的淀粉的浸润膨胀,具有不利于的煮制等缺点。由于压力锅等加热100℃以上,促进维生素和营养素被破坏,脂值酸化,蛋白质分解,担心出现分子水平的污染。还有糙米细菌多,常温的长期保存困难。
1、发芽糙米饭
    发芽糙米作为一种包含丰富营养成分的食品而为当今人们所注目,特别是因为它所含的γ- 氨基丁酸( GABA )高出白米 的10 倍以上而受到人们的普遍欢迎。γ- 氨基丁酸( 以下称GABA )生理性功能主要有降低血压、抑制动脉硬化、促进脑细胞的新陈代谢功能等。但是,发芽糙米因为在发芽过程中微生物繁殖、产生发芽味等原因而带有一种近似腐烂味的气味,所以也谈不上美味可口。对糙米施以超高压处理后浸泡于水中,糙米中的酶被激活、GABA的蓄积量增加。另外,由于超高压处理能抑制发芽、杀灭细菌,所以不会产生腐烂味。发明者在非专利文献1以及非专利文献2中已经提到过这些。
2、超高压糙米饭
    然而越後制菓山崎 彬先生等用高压解决了这一难题本研究,制造了烹调性和保存性出色的糙米,并确认了有降血压作用的γ-氨基丁酸的生成。他们把糙米的含水量调至57.5%,然后对其加压400MPa。把加压处理好的大米保存一会儿,然后再进行脱水。经400MPa压力处理后的糙米,其水含量比未处理时有所增长。此时的糙米可采用传统方法对其烹饪,并观察到此时的糙米中含有可降血压的物质-GABA(γ-氨基丁酸)。2000年这种糙米的年销售量为大约2亿日圆。
    (1)高压处理糙米的低菌化和吸水性的提高
    浸渍前的大米粒,普通是15%左右的水分,不过,能煮饭的大米粒的最低水分是约30%。根据上述的高压处理浸渍米的结果,600MPa的处理能使浸渍米的水分提高。另外,从糙米年糕的低菌化的实际效果可知,70℃,400~700MPa,10min是使之降低微生物总数的条件。热水浴处理对低菌化也是有效的。 用以上的条件洗涤糙米后,进行对热水2~3分浸渍,做水浴,高于 65℃,用600MPa,10min的压力处理与水分的浸渍达到低菌化。由于脂酶和ripokishigenaze等酶,表面的容易受到氧化和水解,对此, 65℃,600MPa的处理措施是很重要的。
    (2)糙米的吸水性
    图7比较了高压处理糙米和未加工糙米及白米的吸水性。可见,这个糙米,与白米按自由的比率混合,用普通的电饭锅煮饭。浸渍未加工的糙米,要使之吸收同样的水分需要12小时。

    (3)γ-氨基丁酸的生成
    γ-氨基丁酸(GABA),作为甲壳类的神经结点,哺乳动物的小脑和海马等存在的抑制性神经传达物质被发现,由于口服给病人的药的降血压作用被确认。三枝等找到在40℃水中保存米的胚芽,其GABA增加;齐藤等报告表明,给小鼠糙米,胚芽米,茶,确认有降血压作用。
    GABA,由谷氨酸脱碳酸酶(GAD)的作用生成谷氨酸,一般认为在40℃附近的生成效率最高。可是,他们在0 ℃的实验,确认 GAD的活性,并生成了GABA。这表示在抑制微生物的增生的低温阶段GABA能被生成。图8,表现了糙米中的GABA的增加量。市售的GAD为水溶液时,600MPa以上的话活性下降了。可是,大米粒中的GAD,能承受700MPa,10min的处理。从这些结果得出结论,利用高压处理,能实现含有GABA的,有出色的煮饭特性糙米。

    将没有发芽的糙米浸泡于水中,施以 100MPa以上700MPa以下的静水压处理以后,再在水中浸泡至少所规定的时间,然后从水中取出除去水分,将除去水分的糙米在15~35℃的温度下放10小时以上。
    做出上述报告后,发明者就丰富糙米中GABA生成量的方法作进一步研究时,发现如果用上述糙米加工法或普通发芽糙米的GABA生成法的话,都需要浸泡10小时以上的时间,而在此长时间的浸泡过程中,糙米中生成的GABA会流入所浸泡的水中。
    于是,以解决这一问题为新的课题而作进一步的研究。一般都认为,要生成GABA,水是必不可少的,所以如果不浸泡那么长的时间的话就不会提高GABA含量。但是,结果发现,将经过超高压处理后的糙米浸泡于水中,糙米中的水分会提高(这在非专利文献1以及非专利文献2种已经报道过),而且仅以糙米中所含的水分就能够生成大量的GABA。
    基于这一点,成功地研制出有如下一些优点的糙米。经超高压处理后,除去水分在常温下放置GABA也不会流出,与此同时,经超高压处理的糙米由于细胞壁被破坏,也就难以发芽,置于不易发芽的温度下GABA含量会增加,且不会发出腐烂味。
    该发明提供了一种极具有实用性、具有划时代意义的糙米加工法。这种加工法与普通的糙米加工法相比,制造出的糙米GABA含量更丰富、没有发芽味以及腐烂味等一些异味,真正可以谈得上是美味可口。
    在处理过程中,通过密封保持了糙米周围的湿度,从而防止在放置10小时以上的时间的过程中糙米中水分蒸发,由此,通过水分介质确保了GABA良好地生成。
    另外,在该发明方法中,糙米中的水分极其容易从超高压处理过程中产生的粒表面破损中渗透到内部,这种大量渗入的水分,保证了GABA的生成。
    这样一来,因为经超高压处理的糙米细胞壁和细胞质等的组织被破坏,所以加快了通过水分介质、谷氨酸和GABA生成酶(GAD)的反应,从而增加了GABA的生成量。但如果施以700MPa以上的超高压处理的话,因生成GABA的酶失活,反而导致GABA生成量减少。
    另外,经超高压处理后,水分能够迅速地渗入糙米内,糙米中的水分增加,即使不在水中浸泡而以一种脱水的状态放置的话,也会以糙米中的水分为介质而促使GABA很好地生成。
    另外,如果是在15~35℃的温度下,能很好地生成GABA的同时,也能抑制糙米腐烂和发芽。换一句话来说,如果是在15℃以下,就不会很好地生成GABA,而如果是在35℃以上的话,糙米中的微生物就会活跃起来,与此同时,因为温度满足了发芽的必要条件,所以就会产生腐烂味和发芽味,因此也不会很好吃。但是如果在此发明中所规定的温度下,GABA良好地生成的同时,也不会发生腐烂和发芽,产生的是一种没有异味糙米。
    例如,如果将已除水的糙米密封起来,在15~35℃的温度下放置10小时以上,因为密封能够保持糙米周围的湿度,所以也就防止了在10小时的放置过程中糙米中水分的蒸发,由此以糙米中水分为介质确保了GABA良好地生成。
    还有,由于发芽前的糙米磨制得很厉害,如果将它浸泡于液体中,施以前面所提到过的超高压,那么在超高压处理过程中水分就会非常容易地从磨痕渗入到米中,这种大量渗入的水分确保了糙米中GABA良好地生成。

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