发布时间：2024-03-29 来源：网络
超标稻米打磨降镉技术及工艺参数优化研究超标稻米打磨降镉技术及工艺参数优化研究 庞敏1,2 郭晋琦2 陶湘林2,3 吴跃辉2,3 魏颖娟2,3 唐汉军1,2,3 （湖南大学隆平分院1，长沙410125） （湖南省农业科学院作物淀粉化学与代谢组学创新团队2，长沙410125） （湖南省农业科学院农产品加工研究所3，长沙410125） 摘 要 本研究针对湖南地区镉含量0.1～0.6 mg/kg区间的9个籼稻品种稻米，采用现有的精米机械进行打磨降镉试验。结果显示，打磨度在19%以下时，降镉效率高，对整米率的影响较小，现有精米机械打磨是镉超标糙米的有效降镉技术...
超标稻米打磨降镉技术及工艺参数优化研究 庞敏1,2 郭晋琦2 陶湘林2,3 吴跃辉2,3 魏颖娟2,3 唐汉军1,2,3 （湖南大学隆平分院1，长沙410125） （湖南省农业科学院作物淀粉化学与代谢组学创新团队2，长沙410125） （湖南省农业科学院农产品加工研究所3，长沙410125） 摘 要 本研究针对湖南地区镉含量0.1～0.6 mg/kg区间的9个籼稻品种稻米，采用现有的精米机械进行打磨降镉试验。结果显示，打磨度在19%以下时，降镉效率高，对整米率的影响较小，现有精米机械打磨是镉超标糙米的有效降镉技术途径；单位米粒流量、单次打磨度、单位减重效率等最佳工艺参数组合，短粒型分别为11.6 kg/min/L、3.3和363.0 g/min/L，长粒型的分别为11.0 kg/min/L、2.3和226.4 g/min/L。但是，要将所有稻米品种的镉含量从0.6 mg/kg降至0.2 mg/kg水平以下，现有精米机械存在一定的局限性。 关键词 稻米、打磨降镉、打磨参数 中图分类号：TS212 文献标识码：A 文章编号：1003-0174（ ） - - Process Optimization of Cadmium Removal in Rice with Milling Technology Pang Min1,2 Guo Jinqi 2 Tao Xianglin 2,3 Wu yuehui2,3 Wei Yingjuan2,3 Tang Hanjun1,2,3 （Longping Branch Graduate School, Hunan University1, Hunan 410125, China） （Research team of crop starch chemistry and metabonomics, Hunan academy of agricultural sciences2, Hunan 410125, China） （Hunan Agricultural Product Processing Institute3, Hunan 410125, China） Abstract In this study, polished rice was used to reduce cadmium by using the existing rice milling machine. Nine indica rice varieties were used in the range of 0.1-0.6 mg / kg cadmium in Hunan Province. The results show that the degree of milling less than 19%, cadmium reduction efficiency, the whole rice rate less affected, The existing rice polisher milling cadmium is excessive cadmium effective ways to reduce cadmium technology. Therefore, the existing mechanical milling of polished rice is an effective way to reduce cadmium by using cadmium exceeding brown rice. The best combination of process parameters of rice grain flow rate, a single degree of grinding, unit weight loss efficiency and so on, short-grain type were 11.6 kg / min / L, 3.3 and 363.0 g / min / L, long-grain type were11.0kg / min / L, 2.3 and 226.4 g / min / L. However, the existing rice machinery has some limitations, reducing the cadmium content of all rice varieties from 0.6 mg / kg to less than 0.2 mg / kg. Key words： rice；cadmium removal with milling technology； milling parameter 近年来，随着我国工业的快速发展，农药、化肥、除草剂等的不合理施用，农田土壤中镉污染日趋严重[1-2]。目前，国内外专家提出了许多污染治理的技术手段，主要有生物修复[3]、客土换土法[4]、施用改良剂[5-8]、培育或选育低镉富集能力的水稻新品种等，这些技术手段存在稳定性差、成本高、时间长等问
，在可预见的相当长时间里镉等重金属超标稻谷的产出不可避免。产后镉超标稻米加工处置技术主要有水浸泡[9]、酸浸泡[10]、大米淀粉[11]以及大米蛋白[12]的提取纯化及其它非食用化利用。然而这些加工技术不仅处理能力有限，还存在废水排放等二次污染问题。 大量研究表明镉主要是结合在稻谷的蛋白质上[13- 15]，查燕等采用组织化学
法对农作物籽实中镉等重金属的分布，及其加工过程重金属去除效率的初步研究，稻谷在加工成精米后镉的去除率达到24.1%[16-17]。还有研究显示谷物类子实的打磨分级粉成分差异显著[18-20 ]，蛋白质含量从外及内呈递减趋势。田阳等对12个稻谷样品通过试验打磨表明精白度与镉去除率呈正相关[11]。这些成果表明具有大量快速处理优势的物理加工方法也许是镉超标稻谷的一条有效降镉技术途径。但是，针对不同粒型及组织结构特性的稻谷品种，在不同工作原理的现有
机械上的实际镉去除效率、工艺参数等还没有可行性应用研究报告。 因此，本研究针对南方籼稻镉超标稻谷，采用现有精米机械研究稻米在打磨过程中其镉含量的动态变化，明确其应用可行性、工艺参数等，为镉超标稻谷的物理处置技术模式提供实践依据，以及构建技术规程积累科学数据。 1材料与方法 1.1试验材料 2014年至2016年从湖南长株潭水稻产区随机取样，获取了29个籼稻品种共计60份样本，通过稻谷镉快速检测以及糙米消解-原子吸收石墨炉法的镉含量精确分析，选取了糙米镉含量在0.1～0.6mg/kg区间的9个品种，其中7个长粒型品种、2个短粒型品种作为试验材料（试验编号XD1～9），经过精选去杂和去壳后在0～5℃下储藏备用。 硝酸(优级纯)、高氯酸(优级纯):国药集团化学试剂有限公司购入；镉
溶液:国家钢铁材料测试中心购入。 1.2仪器设备 实验室电动砻谷机JLG-1；实验室小型砂轮精米机JMNJ-3（台州市新恩精密粮仪有限公司）；多功能精选机（产能500kg/h，莱州市郭家店镇永兴机械厂）；竖式精米机VP-32T（竖辊钢辊，产能30kg/h，株式会社山本制作所）；卧式合盛营养精米机6N-4.8型（卧辊钢辊，产能120kg/h，重庆合盛工业有限公司）； XJS20-42智能消解仪：天津莱伯特公司；原子吸收光度计A3AFG-12（北京普析公司）；土壤、粮油重金属及有毒有害物质快速检测仪X7800（天津博智伟业科技有限公司）。 1.3试验方法 1.3.1稻谷组织的镉含量分析 稻谷组织分析样本的制备：采用电动砻谷机去壳，分别收集稻壳和糙米，稻壳经水洗三次后，70℃烘干后作为分析样本；将糙米表面粉尘等异物用软毛刷与吹风机清理干净后作为糙米分析样本；每次取糙米样本20g用小型砂轮精米机打磨减重到10%，分别收集精米与米糠，将精米表面粉尘等异物用软毛刷清理干净后作为精米分析样本；收集米糠通过40～60目钢筛以及目选等方法去除干净碎米，分离出胚芽和糠（表皮和糊粉层）作为分析样本。 镉含量分析[21]：稻壳、糙米、精米、胚芽和糠等样本分布充分混匀后随机取样经过硝酸和高氯酸消解后，采用原子吸收石墨炉法分析镉含量。各样本随机取样在105℃下烘干测量水分含量，修正镉含量检测数据后作为样本的镉含量值。 1.3.2 稻米打磨降镉试验 采用分级打磨法[18]，在实验室小型砂轮精米机制取分级米粒。取糙米样本（长粒型XD1～XD4、短粒型XD5）300g用小型砂轮精米机打磨减重10%，收集米粒在10目钢筛上用软毛刷与吹风机清理干净作为Ⅰ级精米；同样以上级精米为原料用小型砂轮精米机打磨减重10%，通过筛分清理依次获得Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级精米。为获得同样的打磨效率和避免交叉污染，每级精米制备前清理清洗干净轮砂和各仓室，并调整适当的砂轮间隙。总打磨度（精白度）计算
如下：总打磨度(%) = (BR-BM-SM)/BR ×100%，公式中BM为打磨后质量，SM为糠中碎米质量，BR为糙米质量。根据计算，Ⅰ～Ⅳ级精米的总打磨度分别约为10%、19%、27%、34%，以各级精米中最完整米粒为基准，达到最完整米粒的三分之二以上的作为整米，计算其重量百分比作为该级米的整米率。米粒表面粉尘清除方法和镉含量分析方法与上述相同。 1.3.3 现有机械的打磨工艺参数研究 采用日本进口竖式钢辊精米机，根据该机型可调节档位，设计了25个流量与精白度变量组合水平（表1），以短粒型DX6和长粒型DX7的Ⅰ级精米样品（打磨度10.0）为初始原料进行打磨试验。按照表1从1流量水平组合开始连续打磨，每个流量水平组合的样品初始重量为5000.0g，记录入料和出料完毕所需时间（打磨时间），并在打磨过程的中间时段取出约300.0g过10目（短粒）和12目筛（长粒）后作为该级白度水平的分析样本，收集余下精米过10或12目筛并称重后，继续下一级白度水平的打磨，以此依次获得1～5级白度水平的分析样本，以及打磨减重、打磨时间等数据。通过打磨室容积和打磨时间计算出各个变量组合的打磨室内单位米粒流量，以及单次打磨度、单位打磨减重效率等变量数据，并进一步通过数学统计处理，最终得到针对Ⅰ级精米进行打磨处理时的单位米粒流量、单次打磨度、单位减重效率的最佳参数组合。 单位米粒流量（kg/m/L）=初始米重量（kg）/打磨时间（m）/打磨室容积（L） 单次打磨度(%)=（初始米重量-打磨后米重量+碎米重量）/初始米重量×100） 单位减重效率（%）=（初始米重量-打磨后米重量+碎米重量）/打磨时间（m）/打磨室体积（L） 表1.流量与精白度变量组合 精白度 流量 1 2 3 4 5 1 1*1 1*2 1*3 1*4 1*5 2 2*1 2*2 2*3 2*4 2*5 3 3*1 3*2 3*3 3*4 3*5 4 4*1 4*2 4*3 4*4 4*5 5 5*1 5*2 5*3 5*4 5*5 1.3.4 生产型精米机的打磨降镉试验 选取镉超标糙米XD8（长粒型，镉0.505mg/kg）和XD9（长粒型，0.558mg/kg）为试验材料，采用产能120kg/h的卧辊精米机，参照上述获得的最佳工艺参数调整流量与精白度水平进行打磨降镉试验，样品初始重量为500 0.0g，3个平行，分别连续打磨2次，并在打磨过程的中间时段取出约300.0g分析样本，所有米粒用20目去碎米以及60目钢筛清除粉体，打磨度计算方法同上。米粒表面粉尘清除方法和镉含量分析方法与上述相同。
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