稻谷出米率相關(guān)性分析及其參數(shù)優(yōu)化

姚 晶 蘇春燕 樊 婷 任 沖

（蘇州市吳中區(qū)糧油質(zhì)量監(jiān)測中心，江蘇蘇州 215156）

在我國糧食生產(chǎn)和消費中，稻谷占絕對主導地位。2022 年，我國稻谷種植面積29 450 khm2（1 hm2=10 000m2），約占谷物總種植面積的30%，稻谷產(chǎn)量20 849 萬t，約占谷物總產(chǎn)量的32%[1]。隨著生活水平的提高，人們越來越關(guān)注稻米的品質(zhì)和營養(yǎng)，優(yōu)質(zhì)稻米需求量逐漸增大[2]。

整精米率是評價優(yōu)質(zhì)稻谷等級的重要質(zhì)量指標，不僅關(guān)系到大米品質(zhì)高低，也直接影響到糧食加工企業(yè)的經(jīng)濟效益。由于檢測整精米率指標需經(jīng)歷出糙環(huán)節(jié)，檢測時間較長，受檢驗人員主觀影響較大，數(shù)據(jù)準確度不高、精密度較差，稻谷輪換交易時易產(chǎn)生諸多矛盾。為方便稻谷定等交易，提高檢測效率，促進稻米產(chǎn)業(yè)發(fā)展，文中研究了出米率與整精米率的相關(guān)性，并通過優(yōu)化出米率檢測參數(shù)，建立了稻谷出米率指標檢驗新方法，通過出米率預測整精米率，以達到省時、省力等效果。

1 材料與方法

1.1 材料

30 個批次的粳稻樣品，品種為南粳46，由木瀆庫和胥口庫提供。

1.2 儀器

K22 電動離心分樣器，浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司；JJSD 自動篩選器，上海嘉定糧油儀器有限公司；LTJM-160 精米機，上海青浦綠洲檢測儀器有限公司；JNM-III 型碾米機、CLS.JLG-II 礱谷機，中儲糧成都糧食儲藏科學研究所；賽多利斯BSA224S 電子精密天平，沙鷹科學儀器(上海)有限公司；JA21002B 電子精密天平，上海精科天美科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 檢驗方法

分樣按照GB 5491《糧食、油料檢驗扦樣分樣法》執(zhí)行。

水分測定按照GB 5009.3《食品安全國家標準食品中水分的測定》執(zhí)行。

出糙率測定按照GB/T 5495《糧油檢驗稻谷出糙率檢驗》執(zhí)行。

整精米率測定按照GB/T 21719《稻谷整精米率檢驗法》執(zhí)行。

1.3.2 出米率指標的建立和測定

分樣得到的稻谷試樣150 g（m0，精確到0.01 g，下同）置于精米機碾磨槽內(nèi)，調(diào)整壓鉈卡置于第四卡槽，放下重錘，設(shè)定碾磨時間為60 s，結(jié)束后去除糠粉，再裝入承接盒，取下壓鉈，移開重錘，轉(zhuǎn)動篩網(wǎng)，放出精米，置于2.5 mm 圓孔篩上，利用自動篩選器按順時針和逆時針方向各篩選30 s，然后將篩上物倒入分析盤內(nèi)，去除雜質(zhì)和糠粉，稱取精米質(zhì)量（m1），按式（1）計算出米率（w）。

1.3.3 出米率測定參數(shù)優(yōu)化

（1）單因素實驗

因素基本水平為：稻谷樣品150 g、碾磨時間40 s、篩孔直徑2.5 mm。在單因素實驗中，只調(diào)整其中一個因素水平，其他2 個因素水平保持不變，分別進行碾磨時間為40、50、60、70 s，篩孔直徑為1.0、1.5、2.0、2.5 mm，樣品量為130、140、150、160 g 的單因素出米率實驗，并進行比較。

（2）正交試驗

選取單因素實驗中的相關(guān)因素的較優(yōu)取值進行正交實驗，并進行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 水分、出糙率、整精米率和出米率的測定

按照相關(guān)國家標準規(guī)定的方法，依次對稻谷的水分、出糙率、整精米率和出米率進行測定，結(jié)果如表1 所示。

表1 水分、出糙率、整精米率、出米率測定結(jié)果

對整精米率和出米率指標進行比較，在相同情況下，水分對整精米率和出米率的影響均較小，但出米率的中位值和平均值較整精米率更接近，出米率的變幅更小，說明出米率數(shù)據(jù)的精密度更高、穩(wěn)定性更好。

2.2 整精米率與出米率相關(guān)性分析

對整精米率和出米率進行相關(guān)性分析，擬合的一條線性曲線如圖1 所示，其回歸系數(shù)R2為0.8961，已接近0.9，說明整精米率和出米率存在良好的線性關(guān)系，出米率整體數(shù)據(jù)的準確度較好、可靠性較高。

圖1 整精米率與出米率相關(guān)性

對兩組數(shù)據(jù)進行F 檢驗，結(jié)果如表2 所示。F值＜F（0.05）臨界，說明整精米率與出米率兩組數(shù)據(jù)之間沒有顯著差異，出米率數(shù)據(jù)可以較為準確地反映稻谷整精米率情況，存在較好的替代性。

表2 雙樣本方差分析

2.3 出米率測定參數(shù)優(yōu)化

2.3.1 單因素實驗結(jié)果

2.3.1.1 研磨時間研磨時間對出米率的影響如圖2 所示。隨著碾磨時間的延長，出米率小幅升高后開始下降，這可能是由于過長時間碾磨，碾磨槽溫度較高，籽粒水分快速從內(nèi)向外遷移，導致樣品水分散失加快，應(yīng)力增大，碎米粒含量增大，所以出米率降低。

圖2 時間對出米率的影響

2.3.1.2 篩孔孔徑

篩孔孔徑對出米率的影響如圖3 所示。隨著篩孔孔徑的增大，出米率呈持續(xù)下降趨勢，這是由于一些細長籽粒在碾磨成整精米時通過了較大的篩孔。但如果孔徑偏小，未達到孔徑四分之三的米粒不能篩下而保留在上層歸并到整精米中，致使出米率增大。因此，應(yīng)結(jié)合樣品粒型，選擇合適大小的孔徑進行出米率測定。

圖3 孔徑對出米率的影響

2.3.1.3 樣品量

樣品量對出米率的影響如圖4 所示。隨著碾磨室樣品量的增大，出米率呈持續(xù)上升趨勢后，最終再趨于穩(wěn)定。這可能是由于碾磨室的容積和碾磨輥功率固定，經(jīng)固定的時間研磨，過少樣品量中的細長形籽粒被過度碾磨，不僅損失了大米的皮層，也進一步造成碎米產(chǎn)生，所以出米率偏低。

圖4 樣品量對出米率的影響

2.3.2 正交實驗結(jié)果

按照單因素實驗結(jié)果，選取較優(yōu)指標的因素水平進行L9（34）正交實驗，以出米率為評價指標，結(jié)果如表3 所示。

表3 正交實驗結(jié)果表

由表3 可以發(fā)現(xiàn)，研磨時間50 s、篩孔孔徑為2.0 mm 和樣品量150 g 時，出米率最高，為最優(yōu)條件。

對研磨時間、篩孔孔徑和樣品量3 個因素進行方差分析，結(jié)果如表4 所示。

表4 方差分析表

由表4 可以發(fā)現(xiàn)，篩孔孔徑對出米率影響極其顯著，研磨時間對出米率影響顯著，樣品量對出米率影響不顯著。所以，在測定出米率時，只有嚴格根據(jù)稻谷粒型選取適宜孔徑的篩子，并合理控制碾磨時間，才能有效保證出米率結(jié)果的可靠性。

3 結(jié)語

本實驗研究了粳稻谷在較低水分范圍內(nèi)的整精米率與出米率的相關(guān)性，通過測定30 批次的稻谷的水分、出糙率、整精米率和出米率數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)出米率和整精米率均有較好的精密度，經(jīng)數(shù)據(jù)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)出米率與整精米率呈緊密線性正相關(guān)性，線性回歸系數(shù)良好。通過實驗發(fā)現(xiàn)碾磨時間50 s、篩孔孔徑2.0 mm 和樣品量150 g 為最優(yōu)測試條件，該結(jié)論與多名學者研究結(jié)果一致[3-7]。并在此結(jié)論基礎(chǔ)上進一步論證了出米率與整精米率的關(guān)系，因此可用出米率指標預判稻谷等級，這樣可以提高檢驗效率。

值得注意的是，由于稻谷的生長受到品種、產(chǎn)地、氣候等諸多因素影響，而籽粒的內(nèi)在因素也對出米率存在影響，因此在預判等級進行換算時，需要結(jié)合實際情況，選用合適的參數(shù)條件進行測定，不同品種稻谷出米率測定時應(yīng)對線性方程進行修正后再進行使用。對于雜質(zhì)、黃粒米、谷外糙米等其他因素對出米率的影響，有待在后續(xù)的研究中進一步探討。