廣西地區(qū)4種稻米質量評價

周利兵　侯守芳

摘要［目的］對廣西地區(qū)4種稻米進行多指標測定與綜合評價。［方法］選擇廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米作為研究對象，測定4種米燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪及灰分含量，并從食品營養(yǎng)方面用化學計量方法進行質量評價與分類。［結果］4種米燃燒熱排序為糙米＞薏米＞小黃米＞黑米，燃燒穩(wěn)定性排序為薏米＞糙米＞黑米＞小黃米，脂肪含量排序為薏米＞小黃米＞黑米＞糙米，灰分含量排序為薏米＞黑米＞糙米＞小黃米，多指標化學計量分析排序為薏米＞糙米＞小黃米＞黑米。［結論］該研究建立的多指標綜合評價體系，為食品品質評價提供一種新思路，也為大規(guī)模開發(fā)米資源以及米分類研究提供有力的科學依據(jù)。

關鍵詞 稻米；質量評價；食品營養(yǎng)；熵值法；熱重分析；燃燒熱；化學計量學分析；灰色關聯(lián)系數(shù)聚類分析

中圖分類號 TS212.7 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）06-0192-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.06.046

Quality Evaluation of Four Kinds of Rice in Guangxi

ZHOU Li－bing， HOU Shou－fang

（Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi 546199）

Abstract ［Objective］ To measure and comprehensively evaluate four kinds of rice in Guangxi.［Method］4 kinds of rice including Job’s tears rice，brown rice，little proso millet，black rice from different regions of Guangxi were selected as the research objects，the combustion heat， combustion stability， fat and ash contents of four kinds of rice were determined， and the quality evaluation and classification were carried out by stoichiometric method from the aspect of food nutrition. ［Result］The order of combustion heat of four kinds of rice was brown rice＞Job’s tears rice＞little proso millet＞black rice， the order of combustion stability was Job’s tears rice＞brown rice＞black rice＞little proso millet， the order of fat content was Job’s tears rice＞little proso millet＞black rice＞brown rice， the order of ash content was Job’s tears rice＞black rice＞brown rice＞little proso millet， the order of multi－index stoichiometric analysis was Job’s tears rice＞brown rice＞little proso millet＞black rice. ［Conclusion］This study established a multi－index comprehensive evaluation system to provide a new idea for food quality evaluation， and a strong scientific basis for large－scale development of rice resources and rice classification research.

Key words Rice；Quality evaluation；Food nutrition；Entropy method；Thermogravimetric analysis；Combustion heat；Chemometrics analysis；Grey correlation coefficient cluster analysis

飲食是人體賴以生存的必要條件，人的生命活動需要不斷補充和吸收各種營養(yǎng)物質。人們的飲食結構和日常食譜隨著人類物質生活水平的不斷提高在不斷發(fā)生變化［1-4］。王清浩等［5］收集市售不同商品名的粳米、秈米，對其外觀色澤、粒型、碎米率、長寬比、千粒重、比熱容等理化性質，以及水分、直鏈淀粉、蛋白質等指標進行測定，運用判別函數(shù)分析，確定影響大米質量的有效因素，結果顯示，大米的色澤參數(shù)、粒型參數(shù)圓形度、千粒重和直鏈淀粉含量等可區(qū)分粳米，蛋白質含量應作為大米質量評價指標之一。

易思富等［6］研究發(fā)現(xiàn)葛仙米營養(yǎng)成分豐富，富含蛋白質、氨基酸、人體必需的鐵、鈣、鉀等多種微量元素和多糖類成分。

楊清清等［7］研究表明麥類、蕎麥類雜糧中推薦性營養(yǎng)素含量高于限制性營養(yǎng)素，營養(yǎng)價值較高，并建議人們在選購雜糧產(chǎn)品時，應盡量選擇全谷物雜糧。

高錦紅［8］用氧彈量熱計測定了11種常見谷物的熱值，結果表明，常見谷物的熱值中蕁麻子熱值最大，黑米的熱值最小，常見谷物的熱值均在1 620 kJ/g，該試驗測定原理簡單、方法可靠、易操作。侯守芳等［9］用氧彈熱量計測定3種常見粗糧熱值，結果發(fā)現(xiàn)，紅米的熱值最大，其次為糯白玉米的熱值，黑豆的熱值最小。

王琪等［10］通過對不同海參進行熱重與差熱分析，發(fā)現(xiàn)不同海參的失重率曲線、DTG 曲線及DTA曲線均具有比較明顯的差別，由此可知它們的熱穩(wěn)定性具有較大差異。通過檢索發(fā)現(xiàn)，熱重分析技術［11-12］應用在食品燃燒穩(wěn)定性評價方面文獻較少，因此，對食品的燃燒熱及熱重分析的研究具有重要的理論意義和實踐意義。

筆者選擇廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米作為研究對象，測定4種米燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪、灰分含量，建立4種米的多指標綜合評價體系，并從食品營養(yǎng)方面用化學計量方法進行質量評價［13-14］，為大規(guī)模開發(fā)食品資源以及食品分類研究提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試材。

選取廣西地區(qū)薏米（采樣廣西玉林，2020年8月生產(chǎn)）、糙米（采樣廣西來賓，2020年8月生產(chǎn)）、小黃米（采樣廣西玉林，2020年9月生產(chǎn)）、黑米（采樣廣西象州，2020年9月生產(chǎn)）4種米作為分析樣本。4種米市購，樣品均用研缽研細并過40目藥典篩。

1.1.2 儀器。

HR-15BH系列燃燒熱測定實驗裝置、點火絲（鎳鉻絲）、壓片機，湖南長沙長興高教儀器設備開發(fā)有限公司；FW135型粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；NETZSCH STA 2500熱重分析儀、坩堝，德國NETZSCH公司；SE206脂肪測定儀，濟南阿爾瓦儀器有限公司；AUY120萬分之一電子分析天平，日本島津公司；GZX-GF101-3-S干燥箱，上海滬粵明科學儀器有限公司；SX-4-10P馬弗爐，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.1.3 試劑。

苯甲酸（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；2006003藥用膠囊（廣東生物有限公司）；石油醚（沸程30～60 ℃，廣州化工股份有限公司）；石油醚（沸程60～90 ℃，廣州化工股份有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 各項指標測定方法。

燃燒熱利用氧彈量熱計進行測定［15］；參考艾文婷等［16］、藍峻峰等［17］的方法測量試樣的質量變化與燃燒溫度關系的失重百分比、失重最快溫度、剩余質量百分比、峰面積等熱重參數(shù)；參考楊婷等［18］的方法測定4種米的燃燒穩(wěn)定性；脂肪含量測定參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》［19］的方法進行測定；灰分含量參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》的方法進行測定。

1.2.2 多指標綜合評價方法。

根據(jù)失重百分比、失重最快溫度、剩余質量百分比、峰面積等熱重參數(shù)應用熵值法，構建廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米燃燒穩(wěn)定性；根據(jù)燃燒熱、熱重參數(shù)、脂肪含量、灰分含量應用灰色模式識別和灰色系統(tǒng)聚類分析，構建燃燒熱、米的燃燒穩(wěn)定性、脂肪含量、灰分含量的多指標綜合分析的評價方法。

2 結果與分析

2.1 米燃燒熱的測定

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，繪制樣品燃燒熱測定曲線，重復3次試驗。

薏米第一組試驗樣品，見圖1雷諾溫度ΔT曲線圖。點火絲實際參加反應質量0.009 5 g，樣品質量為0.427 1 g，空膠囊質量為0.100 2 g，根據(jù)ΔM粗糧QV=W卡ΔT-Q點火絲ΔM點火絲-Q膠囊m膠囊［20］，計算得出燃燒熱QV薏米為13 606.124 2 J/g。同理測出糙米、小黃米、黑米的燃燒熱。

由表1可知，薏米、糙米、小黃米、黑米4種米燃燒熱從大到小依次為糙米＞薏米＞小黃米＞黑米。4種米測試樣燃燒熱在8 727.645 8～16 308.112 3 J/g，變異系數(shù)為1.27%～3.96%，其中糙米燃燒熱16 308.112 3 J/g，能量最高，黑米的燃燒熱為8 727.645 8 J/g，能量相對較小。米的能量價值在一定程度上也可從米的燃燒熱上反映出來［21］。將燃燒熱作為衡量食品質量的一個重要物理數(shù)據(jù)，從能量方面評價食品營養(yǎng)品質，為食品分類研究提供科學依據(jù)。

2.2 熱重分析

2.2.1 薏米熱重分析。

從圖2～3可以看出，薏米在42.2 ℃時開始分解，產(chǎn)生11.18%的損失率；第二階段的開始分解溫度為179.3 ℃，當損失率為58.86%時分解溫度達到390.6 ℃；剩余樣品質量為17.64%。微商熱重（DTG）2個峰形的拐點分別為94.5、319.3 ℃；熱差分析（DTA）曲線峰值為106.2 ℃時，溫度為63.8～189.6 ℃；DTA曲線峰值為293.7 ℃時，溫度為265.6～315.3 ℃（表2）。

2.2.2 糙米熱重分析。

從圖4～5可以看出，糙米在45.4 ℃時開始分解，產(chǎn)生13.25%的損失率；第二階段的開始分解溫度為207.6 ℃，當損失率為64.04%時分解溫度達到373.0 ℃；剩余樣品質量為12.40%。DTG 2個峰形的拐點分別為94.2、313.2 ℃；糙米的DTA曲線2個較寬的放熱峰峰值分別為108.7和281.2 ℃，溫度分別為76.7～192.1和212.8～317.0 ℃（表3）。

2.2.3 小黃米熱重分析。

從圖6～7可以看出，小黃米在49.09 ℃時開始分解，產(chǎn)生10.03%的損失率；第二階段的開始分解溫度為175.9 ℃，當損失率為57.63%時分解溫度達到383.4 ℃；剩余樣品質量為22.43%。DTG 2個峰形的拐點分別為95.1、315.4 ℃；DTA曲線2個較寬的放熱峰峰值分別為108.6和262.0 ℃，溫度分別為74.3～178.8和241.0～289.9 ℃（表4）。

2.2.4 黑米熱重分析。

從圖8～9可以看出，黑米在46.5 ℃時開始分解，損失率為11.05%；溫度達到189.9 ℃，進入分解的第二階段，直至406.7 ℃，損失率為64.33%；剩余樣品質量為15.91%。DTG曲線2個峰形的拐點分別為89.8、316.6 ℃。DTA曲線2個較寬的放熱峰峰值分別為104.3和295.9 ℃，溫度分別為71.7～165.1和228.0～312.8 ℃（表5）。

根據(jù)4種米燃燒性參數(shù)數(shù)據(jù)構建燃燒熱多指標評價體系［22］。熱重則是通過熱重分析儀研究食品顆粒在不同升溫速率中的燃燒特性指數(shù)，判斷食品的燃燒穩(wěn)定性［23-25］。該研究根據(jù)熵的特性，通過計算熵值來判斷一個事件的隨機性及無序程度，用熵值來判斷某個指標的離散程度，指標的離散程度越大，該指標對綜合評價的影響（權重）越大，其熵值越小。運用熵值法，對4個樣品進行賦權，從而計算綜合得分F。采用加權求和公式計算樣本的評價值，綜合得分F越大，樣本效果越好。最終比較所有的F值，即得出評價結論［26］。經(jīng)計算，薏米、糙米、小黃米、黑米4種米的F值分別為0.655 6、0.544 4、0.326 6、0.331 0。從熱重分析結果、米燃燒性方面分析，4種食品燃燒穩(wěn)定性排序為薏米＞糙米＞黑米＞小黃米。

2.3 脂肪、灰分含量的測定

從4種米脂肪、灰分含量測定結果（表6）可以看出，薏米、糙米、小黃米、黑米4種米脂肪含量從大到小依次為薏米＞小黃米＞黑米＞糙米，灰分含量從大到小依次為薏米＞黑米＞糙米＞小黃米，4種食品測試樣脂肪

含量在1%～3%，變異系數(shù)＜3%，其中薏米脂肪含量為2.7%，脂肪含量最高，糙米、小黃米、黑米脂肪含量為1.4%左右。米的營養(yǎng)價值，在一定程度上也可從米的脂肪、灰分含量上反映出來。將脂肪、灰分含量作為衡量食品營養(yǎng)的一個重要物理數(shù)據(jù)，從脂肪、灰分含量方面評價食品營養(yǎng)品質。

2.4 多指標分析綜合評價方法

2.4.1 灰色模式識別構建多指標分析綜合評價方法。

灰色模式識別是灰色計量學中最常用的方法之一，是求各個方案與由最佳指標組成的理想方案的關聯(lián)系數(shù)，由關聯(lián)系數(shù)得到關聯(lián)度，再按關聯(lián)度的大小進行排序［27］。根據(jù)文獻［28-29］，構建廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米多指標燃燒熱、燃燒性（米的燃燒穩(wěn)定性）、脂肪含量、灰分含量的多指標分析綜合評價方法，計算得到薏米、糙米、小黃米、黑米4種米的關聯(lián)度分別為0.892 2、0.833 8、0.755 5、0.732 7。由灰色模式識別構建的多指標分析綜合評價結果可知，廣西地區(qū)4種米多指標綜合評價排序為薏米＞糙米＞小黃米＞黑米。不同產(chǎn)地米營養(yǎng)質量優(yōu)劣的綜合評價結果，薏米質量最好，糙米食品營養(yǎng)次之，小黃米排名前三名。該研究對米的多指標測定與綜合評價具有重要的理論意義和實踐意義，可為米的質量研究提供科學依據(jù)。

2.4.2 灰色關聯(lián)系數(shù)聚類分析構建多指標分析綜合評價方法。

灰色關聯(lián)系數(shù)聚類分析是在樣品諸多性質的基礎上，按照樣品性質的親疏程度進行分類，所有的個案歸類在不同的類中，使同一類中個體有較大的相似性，不同類中個體有較大的差異。構建廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米多指標燃燒熱、燃燒性、脂肪含量、灰分含量多指標分析聚類分析圖，根據(jù)文獻［30］，計算出灰色關聯(lián)系數(shù)矩陣，按順序作圖得灰色關聯(lián)系數(shù)聚類分析樹形圖（圖10）。由圖10可見，多指標分析聚類分析圖分為三大類，薏米為一類，糙米為一類，小黃米、黑米為一類。薏米、糙米食品營養(yǎng)較高、質量較好。通過灰色系統(tǒng)聚類分析可以尋找不同產(chǎn)地米間的性質的相關程度及親緣關系，可以更好地根據(jù)食品多指標評價體系及從食品營養(yǎng)方面研究米分類。

3 結論

該研究選擇廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米作為研究對象，測定4種米燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪含量、灰分含量，通過灰色模式識別和灰色系統(tǒng)聚類分析構建一個系統(tǒng)的多指標綜合評價體系，并從食品營養(yǎng)方面利用化學計量方法進行質量評價與分類。結果表明，4種米燃燒熱排序為糙米＞薏米＞小黃米＞黑米，燃燒穩(wěn)定性排序為薏米＞糙米＞黑米＞小黃米，脂肪含量排序為薏米＞小黃米＞黑米＞糙米，灰分含量排序為薏米＞黑米＞糙米＞小黃米，多指標化學計量分析排序為薏米＞糙米＞小黃米＞黑米。該研究建立的多指標綜合評價體系為食品品質評價提供一種新思路，也為大規(guī)模開發(fā)糧食資源以及糧食分類研究提供科學依。

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基金項目 廣西科技師范學院重點科研項目（GXKS2021ZD004）；廣西科技師范學院高等教育本科教學改革工程項目（2021GKSYGA04）；廣西科技師范學院高層次人才項目（GXKS2020GKY006）。

作者簡介 周利兵（1978—），男，江蘇宿遷人，教授，碩士，從事食品藥品質量評價、計量學等多學科交叉融合研究。

收稿日期 2022-05-23