大米加工精度的檢測(cè)方法探討

陳時(shí)龍，徐金勇，李維強(qiáng)

（上海海豐米業(yè)有限公司，江蘇 大豐 224153）

“十四五”期間，國(guó)家積極推進(jìn)糧食產(chǎn)后減損技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)產(chǎn)后各環(huán)節(jié)減損降耗，進(jìn)一步制定完善節(jié)糧減損相關(guān)法律和標(biāo)準(zhǔn)體系，強(qiáng)化科技創(chuàng)新，深入開(kāi)展愛(ài)糧節(jié)糧、科學(xué)減損宣傳教育，使節(jié)糧減損和健康消費(fèi)成效更加顯著。推動(dòng)全鏈條品質(zhì)提升，倡導(dǎo)稻谷、小麥適度加工，減少資源浪費(fèi)和營(yíng)養(yǎng)流失，出臺(tái)口糧適度加工和節(jié)糧減損標(biāo)準(zhǔn)，制定修訂糧食適度加工技術(shù)規(guī)程，完善高標(biāo)準(zhǔn)糧倉(cāng)建設(shè)、綠色儲(chǔ)糧、節(jié)糧減損相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化糧油加工減損。推進(jìn)低溫升、高效柔性等碾米設(shè)備在糧油加工企業(yè)應(yīng)用。推進(jìn)全谷物糧油加工技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，旨在減少過(guò)度加工和資源浪費(fèi)。新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1354《大米》通過(guò)調(diào)整大米等級(jí)、雜質(zhì)最大限量等指標(biāo)，倡導(dǎo)適度加工，引導(dǎo)節(jié)糧減損和健康消費(fèi)，使大米生產(chǎn)適應(yīng)我國(guó)當(dāng)前綠色發(fā)展理念，旨在改變目前市場(chǎng)片面追求精、白、亮，過(guò)度加工造成碎米多、能耗大，且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失多等怪現(xiàn)象。

大米精度檢測(cè)非常重要，現(xiàn)有的大米加工精度檢驗(yàn)方法常用的有直接比較法、染色法、白度儀測(cè)量法三種。直接法是通過(guò)肉眼直接觀察加工出來(lái)的樣品米粒的留皮程度，因樣品的皮層顏色和其余部分的顏色十分相近，單憑肉眼難以準(zhǔn)確判斷米粒的留皮程度，其檢驗(yàn)結(jié)果的失真度較大。染色法比直接法判斷要容易和輕松得多，染色法必須要事先配制化學(xué)染色劑，可是樣品在浸泡時(shí)其皮層還有掉落的可能，同時(shí)化學(xué)染色劑使用后易污染環(huán)境。白度儀測(cè)量米類加工精度，由于大米品種不同、米粒的白度有較大差異，極易產(chǎn)生測(cè)量誤差。

1 大米加工精度

大米的加工精度是評(píng)價(jià)大米品質(zhì)的重要指標(biāo)，是影響大米營(yíng)養(yǎng)功效和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要因素。大米加工精度越高，米粒表面皮層被碾去得越多，光潔度和口感等也越好，更受消費(fèi)者歡迎。大米加工精度越低，其溝紋處的留皮就越多，其含有的蛋白質(zhì)、脂類、維生素和礦物質(zhì)等物質(zhì)就越多，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高，但是其口感較差，且不易被消費(fèi)者所接受，經(jīng)濟(jì)價(jià)值低。目前，國(guó)內(nèi)外一般以主觀評(píng)價(jià)的方法來(lái)評(píng)價(jià)大米的加工精度。國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)大米精度依據(jù)主體是國(guó)標(biāo)，但也有部分公司采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 影響大米精度的主要因素分析

2.1 主觀影響因素

一是操作的誤差，比如取樣未能按規(guī)定操作，混樣、分樣不均，操作不當(dāng)造成米粒皮層磨損等，二是受生理經(jīng)驗(yàn)限制的誤差，如檢驗(yàn)員眼睛敏銳性的差異，經(jīng)驗(yàn)不同，視覺(jué)疲勞，也往往會(huì)在不同的狀況下產(chǎn)生認(rèn)知上的差別。

2.2 客觀影響因素

大米的品種、質(zhì)地的差異對(duì)精度鑒別有直接影響。首先，大米色澤一般可分為晶形白色（也稱陰色或玻璃體）、乳白和粉白色。晶形白米，其胚乳部與皮層色澤十分接近，使米粒表面皮層不易鑒別。在直接比較法中造成誤差，粉白色大米因胚乳部與皮色反差較大，所以在觀察比較時(shí)較易辯認(rèn)，乳白色是介于晶形白色與粉白之間。其次，不同品種大米，其皮層厚度和腹白、心白情況是不相同的。皮層越薄就愈難辯認(rèn)。腹白、心白較多較大時(shí)，皮層比較容易辯認(rèn)。一般情況下，粳米種皮較薄，腹白、心白較少，所以其精度檢驗(yàn)比其它品種大米較難些。另外，大米水分含量較高時(shí)，因米粒面皮層受水分長(zhǎng)時(shí)間浸潤(rùn)，使皮色不易鑒別，特別是對(duì)于晶形白米，這種情況更明顯。

3 大米加工精度的檢測(cè)方法

3.1 目測(cè)法

取試樣約300 g左右，通過(guò)四分法，取100粒左右置于白瓷盆中，稀疏地平攤后（1粒米厚度）。在室內(nèi)朝南向光線下進(jìn)行觀察，切忌陽(yáng)光直射，視線與試樣成約45°左右傾角，仔細(xì)觀察試樣粒面，從不同角度觀察之。并與標(biāo)樣作對(duì)比，觀察米胚殘留以及米粒表面和背溝殘留皮層，對(duì)照試樣留皮程度符合那一等級(jí)標(biāo)樣，就將該樣品定為那一等級(jí)，這種目測(cè)法弊端是檢驗(yàn)人員主觀性較強(qiáng)，不夠準(zhǔn)確，有時(shí)米粒表面留皮和去皮部分視覺(jué)差別不太明顯，給檢測(cè)帶來(lái)困難和誤差。

3.2 染色法

從試樣中分取約12 g整精米，放入φ90 mm蒸發(fā)皿或培養(yǎng)皿內(nèi)，加入適量去離子水，浸沒(méi)樣品，洗去糠粉，倒去清水。清洗后試樣立即加入適量染色劑浸沒(méi)樣品，搖勻后靜置，然后將染色劑倒凈，染色后試樣立即加入適量80%乙醇溶液，完全淹沒(méi)米粒，搖勻后靜置，然后倒凈液體，再用80%乙醇溶液不間斷的漂洗3次，漂洗后立即用濾紙吸干試樣中的水分，自然晾干到表面無(wú)水漬，皮層和胚部分為藍(lán)綠色，胚乳 部分為紫紅色，如果不能及時(shí)檢測(cè)，試樣可晾干后裝入密封袋常溫保存，保存時(shí)間不超過(guò)24小時(shí)，染色劑使用前確認(rèn)是否有沉淀，如果有，則加熱使其完全溶解，染色環(huán)境溫度控制在25℃±5℃。染色過(guò)程中加入試劑或漂洗劑后均先輕輕晃動(dòng)培養(yǎng)皿數(shù)下，確保全部米粒分散開(kāi)。

3.3 磷含量分析法

大米糠皮中含有豐富的維生素B1，加工過(guò)程中去除的糠皮越多，即加工精度越高，維生素B1損失得就越多。若以大米加工前的營(yíng)養(yǎng)成分為基準(zhǔn)，則在加工過(guò)程中，磷損失的百分含量與維生素B1損失的百分含量相近。因此，嘗試用加工過(guò)程中磷損失的百分含量作指標(biāo)檢測(cè)大米加工精度。大米加工前后磷的含量采用加熱浸提法得到。

3.4 脂肪萃取法

大米加工過(guò)程中去除的物質(zhì)包括外糠層、大部分糊粉層（內(nèi)糠層）、部分胚乳以及米胚。去除物質(zhì)中的蛋白質(zhì)、脂肪或油以及可溶性碳水化合物是從內(nèi)層糊粉細(xì)胞和米胚中提取的，而淀粉則從外糠層上粘附的胚乳粉末中得到。加工后米粒中留存的脂肪量是留在加工后米粒上的內(nèi)糠層脂肪的數(shù)量，它與加工中去除的糠皮量呈線性關(guān)系。并且，對(duì)于同一品種來(lái)說(shuō)，它們之間的這種線性關(guān)系不隨年份的變更而變化?？赏ㄟ^(guò)提取加工后米粒中的可溶性脂肪來(lái)求得大米的加工精度，脂肪的提取可選用石油醚作溶劑，采用合適的萃取裝置，通過(guò)加熱、回流、蒸汽浴蒸發(fā)、通風(fēng)加熱、冷卻、干燥及稱重等一系列過(guò)程完成。據(jù)此，這種方法測(cè)定比較精確，但測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，而且需要合適的萃取裝置和相應(yīng)的萃取技術(shù)。

3.5 計(jì)算機(jī)圖象識(shí)別法

3.5.1 染色圖象識(shí)別法

有時(shí)米粒表面留皮部分與去皮部分的色差不明顯，肉眼不易識(shí)別。計(jì)算機(jī)同樣會(huì)遇到這個(gè)問(wèn)題，因此，為得到便于計(jì)算機(jī)識(shí)別的結(jié)果，對(duì)米樣進(jìn)行染色，并選擇合適的染色參數(shù) （染色劑濃度、染色時(shí)間、漂洗時(shí)間等），最佳染色參數(shù)組合須經(jīng)大量試驗(yàn)后確定。取一定量的染色米樣置于攝像機(jī)下，拍攝其反射圖象，由裝有圖象采集卡的計(jì)算機(jī)對(duì)圖象進(jìn)行一系列的處理，提取所需特征值，運(yùn)用色度學(xué)理論識(shí)別出米粒留皮部分和胚乳，采用留皮度(米粒留皮百分比)指標(biāo)，定量檢測(cè)大米的加工精度，并計(jì)算各自對(duì)應(yīng)的面積，從而計(jì)算得到米樣的加工精度，這種方法客觀、精確。經(jīng)比較，采用伊紅Y-亞甲基藍(lán)染色法比較實(shí)用，大米上的留皮和胚為藍(lán)綠色，胚乳為紫紅色，儀器專用的智能識(shí)別軟件由大米每粒整精米上的留皮度及其總占比來(lái)自動(dòng)分析出大米樣品的加工精度，該染色法與傳統(tǒng)品紅石碳酸溶液染色法、蘇丹-Ⅲ乙醇溶液染色法相比，皮層和胚乳分別呈現(xiàn)藍(lán)綠色和紫紅色2種不同色系，適用于儀器圖像分析顏色特征,伊紅Y-亞甲基藍(lán)染色方法染色效果穩(wěn)定、重復(fù)性好，且米皮和胚乳著色存在明顯差異，適用于圖像分析樣品。量化的留皮度指標(biāo)可準(zhǔn)確反映大米的加工精度，滿足GB/T 1354-2018《大米》中精碾和適碾的判斷要求。不過(guò)圖象處理過(guò)程中像素顏色分類的準(zhǔn)確性受染色方法的影響很大，染色過(guò)程成為新的誤差源。

3.5.2 透射圖象識(shí)別法

為避免染色過(guò)程引入的誤差，設(shè)想不染色直接對(duì)大米的原有狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖象處理。但前文已述及，在這種狀態(tài)下反射圖象上米粒表面留皮部分與去皮部分的色差不明顯，難以精確識(shí)別和分類。將大米樣本置于暗箱中光源與攝像機(jī)之間，得到大米的透射圖象，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)找到了米樣平均灰度與米粒留皮程度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大米加工精度的快速無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果客觀、準(zhǔn)確。目前，基于計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別法的大米加工精度儀已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，其性能指標(biāo)和實(shí)際應(yīng)用效果可完全滿足大米加工企業(yè)的檢測(cè)要求。圖1所示為國(guó)產(chǎn)的大米加工精度檢測(cè)儀，單次檢測(cè)時(shí)間不到30 s，快速準(zhǔn)確，大大節(jié)省了人工成本、提高大米檢測(cè)效率。

圖1 精度檢測(cè)儀圖

4 結(jié)語(yǔ)

判定大米品質(zhì)的指標(biāo)很多，如外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)、儲(chǔ)藏品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)以及食味品質(zhì)等，而加工品質(zhì)中，大米的加工精度是衡量大米綜合品質(zhì)的重要指標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)機(jī)制的不斷完善，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的引領(lǐng)，未來(lái)將是大米加工產(chǎn)業(yè)又一個(gè)穩(wěn)步、快速和持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵而重要時(shí)期。大米精度檢測(cè)環(huán)節(jié)，采用計(jì)算機(jī)圖象識(shí)別法進(jìn)行大米加工精度檢測(cè)，相對(duì)而言，具有可定量、準(zhǔn)確、客觀等特點(diǎn)，能夠完全克服不同檢驗(yàn)人員的感官差異造成的誤差，該技術(shù)還可應(yīng)用于大米收儲(chǔ)、檢驗(yàn)、加工等環(huán)節(jié)，對(duì)大米適度加工推廣也具積極推動(dòng)作用，目前實(shí)用染色圖象識(shí)別法較準(zhǔn)確，不過(guò)也存在染色操作麻煩、化學(xué)染色劑使用后易污染環(huán)境等問(wèn)題，透射圖象識(shí)別法較理想，還需進(jìn)一步探究和完善。