3 種不同粒形大米適碾范圍內(nèi)加工品質(zhì)分析

安紅周，焦 悅，費(fèi)小吉，徐 杰，黃 清，劉 潔,*，楊 柳，史莉君

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南省谷物品質(zhì)分析與加工國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；3.豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 200000）

截至2021年，我國(guó)水稻總產(chǎn)量連續(xù)11 年超過(guò)2億 t[1]。我國(guó)60%以上的人口將稻米作為主食，巨大的生產(chǎn)量和消費(fèi)量決定了稻米的重要地位。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)大米品質(zhì)的要求逐漸提高，主要體現(xiàn)在大米的口感及外觀方面[2]。由于糠層的存在，未碾磨的大米口感粗糙且白度較低，提高其加工精度可改善大米的食用品質(zhì)，提高其感官評(píng)分[3]；這就導(dǎo)致生產(chǎn)商為了迎合廣大市場(chǎng)要求而過(guò)度追求“精、亮、白”的大米，造成大米營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量損失、碎米量增多、能源消耗增加[4-6]、糧食資源浪費(fèi)加劇等一系列問(wèn)題。GB/T 1354—2018《大米》于2019年5月正式施行，關(guān)于“精碾”“適碾”的定義及判斷標(biāo)準(zhǔn)被正式提出。新國(guó)標(biāo)指導(dǎo)和規(guī)范了“適度”加工，而合理適度加工大米正是保證國(guó)家食品安全、促進(jìn)人民健康、節(jié)糧減損、提高資源綜合利用率的重要手段。現(xiàn)階段，日本多用糙出白率和白度表征大米的加工精度，我國(guó)GB/T 1354—2018則將加工精度定義為“加工后米胚殘留以及米粒表面和背溝殘留皮層的程度”。

安紅周等[7]探究了碾磨不同時(shí)間粳糙米的加工特性，結(jié)果顯示，‘原陽(yáng)’大米及‘稻花香’大米適碾條件下的留皮度分別為2.0%、6.2%，碎米率分別為5.93%、8.83%；且隨碾磨時(shí)間的延長(zhǎng)，中粒形‘稻花香’的碎米率高于短粒形‘原陽(yáng)’大米。陳會(huì)會(huì)[8]和楊柳[9]分別對(duì)粳米和秈米的適度碾制加工技術(shù)及品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，隨加工精度的提高，大米留胚率、留皮度及破裂強(qiáng)度逐漸降低，白度與碎米率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；且不同品種大米達(dá)到同一碾磨精度所需時(shí)間不同，短粒形糙米皮層較中粒形糙米更難被碾除。謝丹等[10]的研究結(jié)果表明，稻谷的長(zhǎng)寬比即粒形對(duì)留胚率影響顯著，同一加工條件下，短粒稻米的留胚率大于中粒及長(zhǎng)粒。任海斌等[11]研究了秈米留皮度與加工品質(zhì)的關(guān)系，結(jié)果顯示，米粒長(zhǎng)寬比（即粒形）與留皮度具有顯著的相關(guān)性。近年來(lái)，已有較多關(guān)于不同品種稻米適度碾制加工精度的確定及對(duì)不同加工精度大米加工品質(zhì)的研究，然而對(duì)不同粒形大米在適碾范圍內(nèi)加工品質(zhì)的研究鮮有報(bào)道，亦缺少系統(tǒng)的分析與比較研究。因此，本實(shí)驗(yàn)以短、中、長(zhǎng)3 種不同粒形的糙米為原料，對(duì)適碾加工的大米與常規(guī)精碾大米的加工品質(zhì)進(jìn)行分析和比較，以期根據(jù)其中差異和規(guī)律為稻米適度加工提供精準(zhǔn)的數(shù)字化依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘稻花香’糙米產(chǎn)自黑龍江?。弧?’糙米產(chǎn)自吉林?。弧跋銉?yōu)莉絲’（以下簡(jiǎn)稱 ‘野香’）糙米產(chǎn)自江西省，3 種糙米原料均由益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司提供。

伊紅Y-亞甲基藍(lán)染色劑 北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；無(wú)水乙醇、石油醚（沸程30%～60%） 天津市天力化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TM05C砂輥碾米機(jī)、CBS550AS(2)精米機(jī)、JMJT-12大米加工精度檢測(cè)儀、SATAKE MMID精白度計(jì) 佐竹機(jī)械（蘇州）有限公司；碎米分離器 臺(tái)州市新恩精密糧儀有限公司；游標(biāo)卡尺 臺(tái)州市新恩精密糧儀有限公司；TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS公司；SZX16體視顯微鏡 日本奧利巴斯公司；TESCAN MIRA LMS掃描電子顯微鏡 泰思肯（中國(guó)）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 糙米處理

糙米過(guò)篩（18 目），除去稻谷、稻殼和大雜等，挑出不完整粒，得到干凈糙米，存放于4 ℃冰箱。

1.3.2 原料糙米特性的測(cè)定

1.3.2.1 原料糙米粒長(zhǎng)度、寬度和厚度的測(cè)定

參照GB/T 1354—2018，分別對(duì)3 種原料糙米的長(zhǎng)度、寬度、厚度進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2.2 原料糙米橫截面微觀結(jié)構(gòu)檢測(cè)

選取‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’糙米，共計(jì)

3 種樣品，挑選表面完整、形態(tài)完好且能代表該品種大米特點(diǎn)的籽粒10 粒。為盡可能保證微觀結(jié)構(gòu)不被破壞，徒手在‘野香’糙米?？拷胁康牡胤綄⑵湔蹟嗖⒂糜谟^察，將折斷后米粒的另一側(cè)用手術(shù)刀切斷，由此得到約2 mm厚的米粒橫截面樣品，將刀切的一側(cè)粘在導(dǎo)電膠上并將其置于掃描電子顯微鏡下，不噴金、在15 kV加速電壓下，借助背散射電子成像（back scattered electron imaging，BSE）觀察樣品在100×視野下的完整橫截面圖像和2 000×視野下的背部和腹部局部圖像。因‘稻花香’和‘吉宏6’糙米籽粒較短粗，難以徒手掰斷，故先用手術(shù)刀在米粒表面輕劃一下，再徒手掰斷，后續(xù)操作同‘野香’。

1.3.3 大米樣品的碾制

碾米實(shí)驗(yàn)開始前3 種糙米原料均儲(chǔ)存在4 ℃的冷庫(kù)中，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為（14.26±0.01）%、（14.19±0.06）%和（13.33±0.04）%?！净ㄏ恪c‘吉宏6’均為粳米，故采用粳米的工藝碾制方式，即砂-鐵碾米機(jī)結(jié)合碾米：砂輥碾米機(jī)開糙后利用鐵輥碾米機(jī)碾制； ‘野香’為秈米，采用秈米的碾制方式，即采用砂輥米機(jī)進(jìn)行碾制。

一次性取200.00 g‘稻花香’和‘吉宏6’凈糙米，分別用TM05C砂輥碾米機(jī)（砂號(hào)40#）（轉(zhuǎn)速1 060 r/min）碾23 s及18 s進(jìn)行開糙，得到碾減率分別為2.50%和2.00%的米樣；經(jīng)砂輥碾米機(jī)開糙后，用CBS550AS(2)精米機(jī)碾制，一次性取1 000.00 g，碾磨時(shí)間5 min，調(diào)整壓力得到目標(biāo)碾減率分別為2.00%、4.00%、6.00%、8.00%、10.00%、12.00%、14.00%左右的樣品。一次取200.00 g ‘野香’凈糙米，使用佐竹（TM05C）碾米機(jī)（砂號(hào)40#）（轉(zhuǎn)速1 060 r/min）碾制不同時(shí)間，得到不同碾減率的樣品。碾制的大米過(guò)篩去糠粉（18 目），保存于密封袋中，置于4 ℃冰箱存放。

1.3.4 加工品質(zhì)的分析

1.3.4.1 留皮度的測(cè)定及樣品選取

參照GB/T 5502—2018《糧油檢驗(yàn) 大米加工精度檢驗(yàn)》中伊紅Y-亞甲基藍(lán)染色劑染色法進(jìn)行分析，選取染色前/后的完整米粒若干（選取不同碾磨壓力檔位制得留皮度分別為96.75%（糙米）、60.35%、35.85%、20.75%、13.10%、7.05%、3.40%、2.45%、2.10%、1.95%、0.45%和0.10%的‘稻花香’米樣，留皮度分別為96.65%（糙米）、34.50%、6.05%、2.50%、2.05%、1.23%、0.55%、0.30%、0.25%和0.10%的‘吉宏6’米樣；選取不同碾磨時(shí)間制得留皮度分別為97.72%（糙米）、46.93%、8.94%、6.00%、3.02%、2.21%、1.20%、0.75%、0.51%、0.31%、0.30%和0.10%的‘野香’米樣），將其均勻放置/散落在載玻片上，置于體視顯微鏡下進(jìn)行觀測(cè)拍照；將染色晾干后的試樣放入JMJT-12大米加工精度檢測(cè)儀器內(nèi)，采集影像，并進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和分析，測(cè)得其留皮度，測(cè)定兩次取平均值。分別選取糙米、適碾米和精碾米進(jìn)行顯微觀察，‘稻花香’留皮度96.75%（糙米）、2.45%（適碾米）和0.10%（精碾米），‘吉宏6’留皮度96.65%（糙米）、2.05%（適碾米）和0.25%（精碾米），‘野香’留皮度97.72%（糙米）、2.21%（適碾米）和0.31%（精碾米）各3 個(gè)樣品，共計(jì)9 個(gè)樣品應(yīng)用BSE進(jìn)行微觀掃描檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)操作同1.3.2.2節(jié)。

1.3.4.2 碾減率的測(cè)定

當(dāng)旨在了解樣品在加工過(guò)程中碾減率的變化規(guī)律或樣品碎米量未超過(guò)國(guó)家規(guī)定的同等級(jí)大米的碎米標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在計(jì)算時(shí)可不考慮碎米的因素；但不同粒形糙米的原料特性存在差異，在表示加工精度時(shí)，將碎米考慮在內(nèi)可更準(zhǔn)確地了解其在加工過(guò)程中對(duì)米樣產(chǎn)生的影響；因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇碾減率/除碎碾減率來(lái)表示大米的加工精度。碾減率參考文獻(xiàn)[12]測(cè)定，（簡(jiǎn)單）碾減率和除碎碾減率分別按式（1）、（2）進(jìn)行計(jì)算。

式中：m1為碾米機(jī)進(jìn)機(jī)物料流量/（kg/h）；m2為碾米機(jī)出機(jī)物料流量/（kg/h）；x為進(jìn)機(jī)糙米中的含雜百分率/%；y為出機(jī)米中的含雜百分率/%；β1為進(jìn)機(jī)物料中超指標(biāo)的碎米率/%；β2為出機(jī)物料中超指標(biāo)的碎米率/%。

超指標(biāo)的碎米率：超出GB/T 1354—2018規(guī)定等級(jí)大米碎米率部分的碎米含量稱為超指標(biāo)的碎米率。

1.3.4.3 糙出白率的測(cè)定

糙出白率可表征包括碎米在內(nèi)的全部米粒的整體質(zhì)量減少程度；除碎糙出白率則可排除掉碎米量的影響，也可與糙出白率形成對(duì)比，了解碎米率對(duì)糙出白率的影響規(guī)律。參照豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司糙出白率的測(cè)定方法，3 次測(cè)定取平均值，按式（3）、（4）分別計(jì)算糙出白率和除碎糙出白率。

式中：m1為隨機(jī)挑選進(jìn)機(jī)整糙米1 000 粒的質(zhì)量/g；m2為隨機(jī)挑選出機(jī)整精米1 000 粒的質(zhì)量/g。

式中：m1為碾米機(jī)進(jìn)機(jī)物料流量/（kg/h）；m2為碾米機(jī)出機(jī)物料流量/（kg/h）；x為進(jìn)機(jī)糙米中的含雜百分率/%；y為出機(jī)米中的含雜百分率/%；β1為進(jìn)機(jī)物料中超指標(biāo)的碎米率/%；β2為出機(jī)物料中超指標(biāo)的碎米率/%。

1.3.4.4 碎米率的測(cè)定

參照GB/T 5503—2009《糧油檢驗(yàn) 碎米檢驗(yàn)法》測(cè)定碎米率。

1.3.4.5 留胚率的測(cè)定

隨機(jī)取100 粒大米，挑選出胚芽保留程度在半胚以上的米粒，并記錄其粒數(shù)為n，3 次測(cè)定后取平均值。按式（5）計(jì)算留胚率。

1.3.4.6 白度的測(cè)定

白度測(cè)定采用SATAKE MMID精白度計(jì)，使用前首先校正儀器，茶色校正板白度為0，白色校正板白度為100，3 次測(cè)定取平均值[13]。

1.3.4.7 破裂強(qiáng)度的測(cè)定

挑取形狀均一、無(wú)明顯裂紋的整精米若干，選用P36/R探頭，測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速率分別為2.00、0.10 mm/s及10.00 mm/s，應(yīng)變30%，用100 粒大米做重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取平均值[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Origin 2021軟件作圖，采用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、顯著性分析（單因素方差分析法）及相關(guān)性分析（Pearson法），數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，以P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種原料糙米的原料特性

2.1.1 原料糙米的粒形

按秦嶺-淮河線可將我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)分為兩個(gè)主要區(qū)域：南部稻區(qū)主產(chǎn)秈稻，且秈稻與粳稻并存；而北部稻區(qū)主產(chǎn)粳稻。如表1所示，根據(jù)國(guó)際大米分類標(biāo)準(zhǔn)CODEX STAN 198-1995方法1對(duì)籽粒長(zhǎng)寬比進(jìn)行判定，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’分別屬中粒形、短粒形和長(zhǎng)粒形米，其地域和粒形特征均具有代表性。

表1 3 種原料糙米特性Table 1 Characteristics of three kinds of raw brown rice

2.1.2 原料糙米橫截面微觀結(jié)構(gòu)

圖1為‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’糙米橫截面、腹部和背部皮層的掃描電子顯微鏡圖，糙米橫截面在圖中清晰可見(jiàn)，邊緣并不光滑，不同部位的皮層和糊粉層有著明顯差別。‘稻花香’和‘吉宏6’背部糊粉層較厚，約50～60 μm；腹部的糊粉層較薄，約15～20 μm，與王忠等[15]的研究結(jié)果一致；而長(zhǎng)?！跋恪巢康暮蹖虞^中短?！净ㄏ恪汀?’薄[16]，約30～45 μm。糊粉層厚度與稻米品種、籽粒部位、種植環(huán)境等因素有關(guān)[17]，同樣的加工條件，‘野香’會(huì)更快碾到胚乳部分。利用掃描電子顯微鏡進(jìn)行背散射電子成像時(shí)，原子序數(shù)越大，該區(qū)域的圖像越明亮[18]，表明該區(qū)域的礦物質(zhì)含量越多；糊粉層中有許多明亮的白點(diǎn)，表明該區(qū)域含有大量的礦物質(zhì)元素。由圖1可以看出，胚乳較皮層和糊粉層結(jié)構(gòu)更加致密，因此，碾磨胚乳需要更大的壓力/更長(zhǎng)的時(shí)間。

圖1 ‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’糙米微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 Microscopic changes of ‘Daohuaxiang’, ‘Jihong 6’ and ‘Yexiang’brown rice

2.2 3 種原料糙米加工品質(zhì)的變化規(guī)律

2.2.1 留皮度的變化規(guī)律

2.2.1.1 大米外觀變化

‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’經(jīng)伊紅Y-亞甲基藍(lán)染色劑染色前后不同碾磨程度大米的外觀變化分別如圖2、3所示，染色后米粒的皮層和胚為藍(lán)綠色，胚乳部分為紫紅色。不同大米的外觀品質(zhì)具有顯著性差異[19]，由圖2、3可見(jiàn)，在適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，隨著碾磨程度的增加，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’大米表面的皮層均逐漸減少，胚乳逐漸露出，米粒顏色也逐漸變得潔白；留皮度為2.0%左右時(shí)，‘稻花香’的米胚幾乎完全被碾除，而‘吉宏6’和‘野香’的胚芽保留程度仍較高。

圖2 染色前不同留皮度‘稻花香’（A）、‘吉宏6’（B）和‘野香’（C）大米外觀品質(zhì)變化Fig.2 Changes in appearance quality of ‘Daohuaxiang’ (A), ‘Jihong 6’ (B)and ‘Yexiang’ (C) rice with different bran degrees before dying

圖3 ‘稻花香’（A）、‘吉宏6’（B）和‘野香’（C）染色后不同留皮度大米外觀品質(zhì)變化Fig.3 Changes in appearance quality of ‘Daohuaxiang’ (A), ‘Jihong 6’ (B)and ‘Yexiang’ (C) rice with different bran degrees after dying

2.2.1.2 碾磨壓力/時(shí)間對(duì)留皮度的影響

通過(guò)調(diào)節(jié)鐵輥碾磨壓力碾制不同加工精度的‘稻花香’和‘吉宏6’大米樣品；不同加工精度的‘野香’大米樣品則通過(guò)調(diào)節(jié)砂輥碾磨時(shí)間制得。圖4、5分別為‘稻花香’和‘吉宏6’碾磨壓力與留皮度以及‘野香’碾磨時(shí)間與留皮度關(guān)系的擬合曲線。‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’碾磨壓力/時(shí)間與留皮度的擬合方程均為指數(shù)衰減方程，R2分別為0.987 4、0.987 1和0.996 4。碾磨壓力從0檔增加至0.75檔時(shí)，‘稻花香’留皮度從20.75%降低到2.10%，但碾磨壓力從0.75檔增加至3檔時(shí)，留皮度僅從2.10%降低到0.10%；‘吉宏6’碾磨壓力由0檔增加1.25檔時(shí)，留皮度從6.05%降低到2.05%；碾磨壓力由1.25檔增加8.50檔后，留皮度從2.05%降低到0.10%；‘野香’碾磨時(shí)間為80 s時(shí)，留皮度從97.72%降低到2.21%，而后碾磨時(shí)間延長(zhǎng)至360 s時(shí)，留皮度僅從2.21%降低到0.10%。結(jié)果表明，大米加工到適碾范圍（留皮度為7.0%～2.0%）相比加工至精碾程度（留皮度低于2.0%）而言，所需要的碾磨壓力更小、碾磨時(shí)間更短。Lamberts等[20]發(fā)現(xiàn)，糠層的硬度從外向內(nèi)逐漸下降，而胚乳不同部位（外胚乳和中胚乳）硬度接近；因此，在碾磨前期，3 種大米的留皮度下降速率較快且碾磨壓力較小、時(shí)間較短；當(dāng)大米皮層幾乎完全被碾去時(shí)，再增加壓力或延長(zhǎng)時(shí)間，則會(huì)碾磨掉胚乳部分，造成糧食浪費(fèi)。在碾制GB/T 1354—2018規(guī)定留皮度為2.0%～7.0%的適碾范圍米樣時(shí)，兩種粳米的壓力設(shè)置差異明顯，‘稻花香’壓力檔位需設(shè)置為0.37～0.75檔，而‘吉宏6’需要設(shè)置為0.5～1.25檔；綜上，不同粒形大米達(dá)到適碾范圍所需要的碾磨壓力不同，短粒形（‘吉宏6’）糙米較中粒形（‘稻花香’）糙米而言所需碾磨壓力更大。

圖4 ‘稻花香’（A）、‘吉宏6’（B）留皮度隨碾磨壓力的變化Fig.4 Variation in bran degree of ‘Daohuaxiang’ (A) and ‘Jihong 6’ (B)rice with milling pressure

圖5 ‘野香’留皮度隨碾磨時(shí)間的變化Fig.5 Variation in bran degree of ‘Yexiang’ rice with milling time

2.2.1.3 不同留皮度大米橫截面及皮層結(jié)構(gòu)觀察分析

圖6～8為‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’不同留皮度大米橫截面的微觀結(jié)構(gòu)圖像，均選取留皮度在適碾、精碾范圍內(nèi)的米樣進(jìn)行觀測(cè)。隨著加工精度的增加，糙米的皮層逐漸被破壞。Ren Haibin等[21]的研究表明，米粒兩側(cè)的表面皮層很容易研磨，而米粒的腹部和背部表面皮層則較難研磨。如圖1所示，糙米的背部和腹部皮層結(jié)構(gòu)完整、糊粉層留存完整，糙米表面光滑，米粒背部和腹部可明顯區(qū)分。當(dāng)留皮度大約為2.00%時(shí)，3 種大米腹部果皮、種皮和糊粉層已被完全去除，籽粒背部的果皮和種皮也完全去除，但保留有較多的糊粉層；‘稻花香’和‘吉宏6’籽粒背部和腹部由于背溝的存在，仍可以較好地區(qū)分（圖6A1、A3和圖7A1、A3）；‘野香’籽粒的背溝已被碾磨平滑，背部和腹部難以用肉眼分辨（圖8A1、A3）；表明長(zhǎng)粒形秈米的背溝更易被碾除。當(dāng)留皮度接近于0.10%時(shí)，‘稻花香’和‘吉宏6’背部仍有少量的糊粉層（圖6B3和圖7B3），而‘野香’大米的背部糊粉層已被完全碾除（圖8B3），但米粒表面會(huì)有少量糊粉層顆粒殘留[22]；‘稻花香’的背溝仍可以清楚看到，‘吉宏6’和‘野香’的背溝已被磨平，不易區(qū)別籽粒的背部和腹部。由此可見(jiàn)，粒形較短的粳米（‘稻花香’‘吉宏6’）較長(zhǎng)粒形秈米（‘野香’）更難去除糊粉層。

圖6 ‘稻花香’不同留皮度大米微觀變化圖像Fig.6 Microscopic changes of ‘Daohuaxiang’ rice with different bran degrees

圖7 ‘吉宏6’不同留皮度大米微觀變化圖像Fig.7 Microscopic changes of ‘Jihong 6’ rice with different bran degrees

圖8 ‘野香’不同留皮度大米微觀變化圖像Fig.8 Microscopic changes of ‘Yexiang’ rice with different bran degrees

2.2.2 碾減率的變化規(guī)律

3 種大米不同碾減率與留皮度的關(guān)系如圖9 所示，隨著留皮度的降低，碾減率總體呈上升趨勢(shì)。在糙米中，皮層約占籽粒質(zhì)量的5.0%～7.0%，胚約占2.0%～3.5%，胚乳約占89.0%～92.0%，皮層與胚合稱為米糠。Roberts[23]指出，糙米經(jīng)碾磨除去8%的外糠層，再經(jīng)過(guò)拋光除去2%的內(nèi)糠層即得到精白米。劉靜靜等[24]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，碾磨加工前期，糠層容易被去除，留皮度變化程度較大，隨著加工程度的提高，留皮度逐漸降低，變化幅度也減小。在GB/T 1354—2018適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，‘稻花香’的碾減率為（8.15±0.08）%～（11.13±0.04）%，‘吉宏6’的碾減率為（1.04±0.05）%～（6.07±0.07）%，‘野香’的碾減率為（5.82±0.12）%～（6.00±0.07）%；適碾范圍內(nèi)，‘吉宏6’‘稻花香’和‘野香’的碾減率變化幅值分別為5.03%、2.98%和0.18%，表明對(duì)糙米進(jìn)行適度碾制加工時(shí)并非粒形較長(zhǎng)的大米碾減率變化更大。

圖9 ‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’碾減率的變化Fig.9 Changes in milling degree of ‘Daohuaxiang’, ‘Jihong 6’ and‘Yexiang’ rice

2.2.3 糙出白率的變化規(guī)律

圖10為‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’糙出白率隨留皮度的變化規(guī)律，隨著留皮度的降低，3 種大米的糙出白率總體均呈下降趨勢(shì)，這一趨勢(shì)與糙米碾磨過(guò)程中糠皮的去除有關(guān)。糙出白率可反映大米的加工精度與碾白程度，當(dāng)糠層已基本被除去后，再碾磨掉胚乳則會(huì)影響出米率[25]。劉厚清等[26]研究發(fā)現(xiàn)，加工精度與出米率相關(guān)，而且加工精度的提高會(huì)使出米率顯著下降。在GB/T 1354—2018規(guī)定的大米適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’的糙出白率分別為（94.02±1.19）%～（92.64±0.11）%、（9 5.9 1±0.6 1）%～（9 3.1 7±0.7 8）%和（94.11±0.12）%～（93.90±0.20）%，分別降低了1.38、2.74、0.21 個(gè)百分點(diǎn)；由此可見(jiàn)，在適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，相比于‘稻花香’和‘吉宏6’，長(zhǎng)粒形‘野香’糙出白率的變化率最小。與適碾范圍大米相比，若碾至精碾程度（留皮度為0.10%時(shí)），‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’的糙出白率分別降低4.19～2.81、7.02～4.28、10.65～10.44 個(gè)百分點(diǎn)，糙出白率降低速度更快，會(huì)導(dǎo)致出米率下降及糧食資源浪費(fèi)。

圖10 ‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’糙出白率的變化Fig.10 Changes in whitening rate of ‘Daohuaxiang’, ‘Jihong 6’ and‘Yexiang’ rice

2.2.4 碎米率的變化規(guī)律及其對(duì)碾減率和糙出白率的影響

2.2.4.1 碎米率的變化規(guī)律

碎米率隨留皮度的變化規(guī)律如圖11所示，‘稻花香’碎米率較高，當(dāng)留皮度低于7.05%時(shí)，碎米率隨留皮度增加而提升較快，而后減慢；‘吉宏6’碎米率總體較低，變化趨勢(shì)較緩；‘野香’碎米率最高，但在留皮度為8.94%～2.21%范圍內(nèi)變化趨勢(shì)較緩，隨后升高；留皮度越低，說(shuō)明其加工精度越高；蘇慧敏等[27]的研究結(jié)果也表明較高的加工精度會(huì)導(dǎo)致碎米率提高，從而降低整精米率?！净ㄏ恪?’和‘野香’原料的初始碎米率分別為3.03%、0.00%和10.07%；在GB/T 1354—2018規(guī)定的大米適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’的碎米率較原始碎米率分別增加了5.24～10.56、0.68～0.93、4.38～4.59 個(gè)百分點(diǎn)；碎米率增加幅值分別為5.32%、0.25%和0.21%。由此可見(jiàn)，在適碾范圍內(nèi)，‘稻花香’碎米率增加最多，‘吉宏6’與‘野香’碎米增加率均較??；‘野香’雖屬長(zhǎng)粒形米，但其在適碾范圍內(nèi)的碎米變化率很小。與適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）大米相比，若碾至精碾程度（留皮度為0.10%）時(shí)，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’的碎米率則會(huì)分別增加10.36～4.77、1.85～1.60、10.05～9.84 個(gè)百分點(diǎn)。較適碾范圍而言，留皮度由2.0%降低至0.10%時(shí)，‘稻花香’的碎米變化率減小，而‘吉宏6’與‘野香’的碎米變化率均有所增大，尤以‘野香’碎米率增加幅度最多。因此，在大米皮層幾乎完全被碾除后再提高加工精度會(huì)導(dǎo)致碎米率顯著上升，但碎米率的變化幅度與粒形有關(guān)；建議長(zhǎng)粒形‘野香’在碾磨加工過(guò)程中更多采用適碾工藝以提高產(chǎn)品的整精米率；相對(duì)短粒型的‘吉宏6’而言，使用同型鐵輥米機(jī)進(jìn)行加工時(shí)，中粒型的‘稻花香’增碎更多；無(wú)論何種粒形的糙米，在碾磨加工過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生碎米，但可以通過(guò)控制加工精度及改善加工工藝減少碎米的產(chǎn)生。

圖11 ‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’碎米率的變化Fig.11 Changes in broken rice rate of ‘Daohuaxiang’, ‘Jihong 6’ and‘Yexiang’ rice

2.2.4.2 碎米率對(duì)碾減率的影響

由圖12可知，3 種大米的簡(jiǎn)單碾減率和除碎碾減率均隨留皮度的降低逐漸增加，與前文所述碾磨壓力的增加密切相關(guān)；隨著加工精度的提高，超指標(biāo)的碎米率對(duì)‘稻花香’與‘野香’碾減率的影響增加，而‘吉宏6’則不存在超指標(biāo)的碎米率的影響；與適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）大米相比，精碾（留皮度低于2.0%）過(guò)程中超指標(biāo)的碎米率對(duì)碾減率的影響更大。參照GB/T 1354—2018規(guī)定的大米碎米率范圍（精碾：粳米碎米總量不高于10.0%，秈米碎米總量不高于15%），‘稻花香’在留皮度為0.10%時(shí)，18.63%超指標(biāo)的碎米率會(huì)導(dǎo)致簡(jiǎn)單碾減率與除碎碾減率有10.89%的差異；‘吉宏6’糙米原料含碎率低，加工過(guò)程中碎米產(chǎn)生少，且碎米率均符合GB/T 1354—2018的要求，出米率高；而對(duì)于長(zhǎng)粒形的‘野香’，原料糙米碎米率就高達(dá)10.07%，精碾情況下，超指標(biāo)的碎米率最高可達(dá)14.97%；因此，對(duì)‘稻花香’及‘野香’進(jìn)行適度加工工藝調(diào)整有利于提升大米品質(zhì)。

圖12 ‘稻花香’（A）、‘吉宏6’（B）和‘野香’（C）簡(jiǎn)單/除碎碾減率的變化Fig.12 Changes in milling degree of ‘Daohuaxiang’ (A), ‘Jihong 6’ (B)and ‘Yexiang’ (C) rice

2.2.4.3 碎米率對(duì)糙出白率的影響

由圖13可見(jiàn)，隨著加工精度的不斷提高，‘稻花香’和‘野香’除碎糙出白率的下降速率逐步快于理論糙出白率，而‘吉宏6’的糙出白率則不受超指標(biāo)的碎米率的影響；‘稻花香’留皮度為2.10%及‘野香’留皮度為2.21%時(shí)，除碎糙出白率分別低于理論糙出白率3.19 個(gè)和0 個(gè)百分點(diǎn)；留皮度為0.10%左右時(shí)，‘稻花香’與‘野香’除碎糙出白率分別低于理論糙出白率10.89 個(gè)和11.95 個(gè)百分點(diǎn)；若加工至適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，‘野香’糙出白率則不受超指標(biāo)的碎米率的影響，‘稻花香’的糙出白率受到碎米率的影響也較?。?～3.19 個(gè)百分點(diǎn)）；與適碾加工相比，精碾（留皮度低于2.0%）過(guò)程中超指標(biāo)的碎米率對(duì)糙出白率的影響更大。精碾范圍內(nèi)，‘稻花香’和‘野香’糙出白率與除碎糙出白率的最大差值分別為10.89%、12.53%；適碾范圍的這一差值分別降低至3.19%和0%；而‘吉宏6’在整個(gè)加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎米含量均在GB/T 1354—2018允許范圍之內(nèi)，對(duì)糙出白率無(wú)顯著影響。綜上，對(duì)粒形較長(zhǎng)的‘稻花香’及‘野香’而言，進(jìn)行適度加工碾制可提高其糙出白率并降低其碎米率對(duì)糙出白率的影響。

圖13 ‘稻花香’（A）、‘吉宏6’（B）和‘野香’（C）糙出白率/除碎糙出白率的變化Fig.13 Changes in whitening rate of ‘Daohuaxiang’ (A), ‘Jihong 6’ (B)and ‘Yexiang’ (C) rice

2.2.5 留胚率的變化規(guī)律

‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’大米留胚率與留皮度的關(guān)系如圖14所示，3 種大米的留胚率均隨著留皮度的減小而逐漸降低。在GB/T 1354—2018適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，‘稻花香’的留胚率為44.00%～16.33%，下降速率最快，‘吉宏6’留胚率為94.67%～80.67%，‘野香’留胚率為90.00%～86.00%，變化最慢；且‘吉宏6’與‘野香’留胚率均在80%以上。GB/T 1354—2018規(guī)定優(yōu)質(zhì)粳米中留胚率在20%以下，‘稻花香’在適碾范圍內(nèi)符合此要求的留皮度范圍為2.10%～2.45%，‘吉宏6’在適碾范圍內(nèi)達(dá)不到此要求；對(duì)比同為粳米、加工工藝相同的‘稻花香’，在留皮度高于2.0%范圍內(nèi)，短?！?’留胚率更高，這可能和稻米的粒形有關(guān)，這與謝丹等[10]得出的結(jié)論相似。

圖14 ‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’留胚率的變化Fig.14 Changes in germ retention rate of ‘Daohuaxiang’, ‘Jihong 6’and ‘Yexiang’ rice

2.2.6 白度的變化規(guī)律

大米外觀的光潔度和白度是消費(fèi)者對(duì)大米產(chǎn)品最直觀感受的指標(biāo)。白度可反映加工精度，且測(cè)定方法簡(jiǎn)單快速，越來(lái)越多地被應(yīng)用于稻米加工品質(zhì)分析中[13]，如圖15所示，3 種粒形大米的初始白度不同，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’糙米的初始白度分別為17.95%、21.35%和18.41%；‘稻花香’在留皮度7.05%～2.10%時(shí)，白度隨留皮度降低呈直線增加趨勢(shì)，隨后增加趨勢(shì)稍緩；‘吉宏6’白度與留皮度之間的變化關(guān)系可擬合為一次線性方程，R2為0.997 3；‘野香’白度則在留皮度低于8.94%后顯著增加。在GB/T 1354—2018適碾的留皮度范圍（7.0%～2.0%），‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’的白度分別為28.65%～35.30%、29.00%～31.80%、23.42%～26.11%，分別增加了6.65、2.80、2.69 個(gè)百分點(diǎn)，‘野香’白度在適碾范圍內(nèi)隨加工精度的變化最小，這可能與3 種大米粒形不同有關(guān)。安紅周等[28]發(fā)明了一種基于白度的大米碾白程度快速判斷方法，利用‘原陽(yáng)’‘稻花香’‘長(zhǎng)粒香’‘晚絲苗’‘美香粘’5 種大米碾減率與白度數(shù)據(jù)建立的模型包括：粳米模型：碾減率＝－0.097 66＋0.005 02×白度；秈米模型：碾減率＝－0.105 75＋0.005 75×白度。根據(jù)上述模型，對(duì)‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明‘野香’和‘稻花香’使用秈米模型擬合效果較好，‘吉宏6’使用粳米模型擬合效果較好，這可能是因?yàn)椤净ㄏ恪牧Ｐ胃咏趥鹘y(tǒng)秈米。

圖15 ‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’白度的變化Fig.15 Changes in whiteness of ‘Daohuaxiang’, ‘Jihong 6’ and‘Yexiang’ rice

2.2.7 破裂強(qiáng)度的變化規(guī)律

材料實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)小于理論強(qiáng)度，材料中總是有很多細(xì)小的裂縫和缺陷，由于受到外界的作用力，細(xì)小裂縫周圍會(huì)出現(xiàn)一些應(yīng)力聚集，當(dāng)應(yīng)力積累到一定程度后，細(xì)小裂縫就會(huì)向外擴(kuò)張，從而形成裂痕，換言之，裂縫不是沿著整個(gè)界面斷裂，而是裂縫蔓延的結(jié)果[29]。本實(shí)驗(yàn)采用質(zhì)構(gòu)儀研究不同加工精度大米的壓縮破裂強(qiáng)度變化。由圖16可知，‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’的破裂強(qiáng)度最大值分別為8 464.89、8 320.10 g和8 235.39 g，‘稻花香’的破裂強(qiáng)度最大，可能是因?yàn)椤净ㄏ恪诿椎暮穸容^大[30]；隨著留皮度的降低，破裂強(qiáng)度整體呈降低趨勢(shì)；通過(guò)顯著性分析發(fā)現(xiàn)，適碾范圍內(nèi)3 種大米破裂強(qiáng)度的變化無(wú)明顯規(guī)律；說(shuō)明加工精度對(duì)大米壓縮破裂強(qiáng)度無(wú)明顯影響，與陳會(huì)會(huì)[8]和周顯青[30]等的研究結(jié)果一致。

圖16 ‘稻花香’（A）、‘吉宏6’（B）和‘野香’（C）破裂強(qiáng)度的變化Fig.16 Changes in breaking strength of ‘Daohuaxiang’ (A), ‘Jihong 6’ (B)and ‘Yexiang’ (C) rice

2.2.8 適碾范圍內(nèi)加工品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)‘稻花香’‘吉宏6’和‘野香’適碾范圍內(nèi)的加工指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果分別如表2、3、4所示。大米糠層的保留程度可用留皮度來(lái)表征[11]，留皮度的變化也可衡量加工精度水平。與‘稻花香’留皮度呈極顯著相關(guān)的變量有碾減率、白度、碎米率、留胚率和糙出白率（P＜0.01）（表2）；與 ‘吉宏6’留皮度極顯著相關(guān)的變量有碾減率、白度、碎米率、留胚率（P＜0.01），與留皮度呈顯著相關(guān)的變量有糙出白率（P＜0.05）（表3）；與‘野香’大米留皮度顯著相關(guān)的變量有碾減率和留胚率（P＜0.05），與其極顯著相關(guān)的變量有白度（P＜0.01）（表4）。在適碾范圍留皮度可較好地表征3 種大米的加工品質(zhì)。

表2 ‘稻花香’加工指標(biāo)的相關(guān)性Table 2 Correlation among processing indexes of ‘Daohuaxiang’ rice

表3 ‘吉宏6’加工指標(biāo)的相關(guān)性Table 3 Correlation among processing indexes of ‘Jihong 6’ rice

表4 ‘野香’加工指標(biāo)的相關(guān)性Table 4 Correlation among processing indexes of ‘Yexiang’ rice

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)不同粒形大米的加工品質(zhì)進(jìn)行分析研究可知，在GB/T 1354—2018規(guī)定的適碾范圍（留皮度7.0%～2.0%）內(nèi)，‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’碾減率的變化幅值分別為2.98%、5.03%及0.18%，碎米率變化幅值分別為5.32%、0.25%、0.21%，糙出白率變化幅值分別為1.38%、2.74%、0.21%，白度變化幅值分別為6.65%、2.80%及2.69%，三者中粒形最長(zhǎng)的‘野香’在適碾范圍內(nèi)碾減率、碎米率、糙出白率及白度變化量最小；適碾范圍內(nèi)‘稻花香’‘吉宏6’及‘野香’的留胚率分別為44.00%～16.33%、94.67%～80.67%和90.00%～86.00%，‘吉宏6’及‘野香’的米胚保留程度均高于80%，或可用作胚芽米的研究原料。此外，籽粒厚度最大的‘稻花香’的破裂強(qiáng)度最大值高于‘吉宏6’和‘野香’。精碾范圍內(nèi)，‘稻花香’和‘野香’糙出白率與除碎糙出白率的最大差值分別為10.89%、12.53%；適碾范圍的這一差值分別降低至3.19%和0%；而‘吉宏6’在整個(gè)加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎米含量均在GB/T 1354—2018允許范圍之內(nèi)，對(duì)糙出白率無(wú)顯著影響。綜上，不同粒形的‘吉宏6’‘稻花香’及‘野香’進(jìn)行適度加工碾制時(shí)，既能夠提高其糙出白率，又可以保留部分米胚及糠層中的營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)短粒形‘吉宏6’來(lái)講這一優(yōu)勢(shì)更為突出。適度加工不僅可以降低大米產(chǎn)品的碎米率，減少糧食資源的浪費(fèi)，還可降低過(guò)度加工帶來(lái)的能源損耗，有利于推動(dòng)大米加工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。