重慶市江津區含硒稻谷碾減率與硒損失關系探究

孫 瑞 鐘 耕 張 陽 曾卓華 方立魁

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶市農業技術推廣總站，重慶 401122)

硒是一種能夠參與構成人體內重要的抗氧化硒酶的活性中心[1]，并與人體的生長[2]、發育[3]和疾病的發生[1,4-7]密切相關的微量元素[8-9]。水稻可以從土壤中吸收無機硒，并將其轉化為對人類營養和健康至關重要的各種有機硒[10]。人體自身無法合成機體所需的有機硒，需通過膳食攝入途徑維持機體的硒水平[2]。因此，食用含硒的食品是消除缺硒的安全有效方法[11]。硒與人體健康呈U型關系[12]，缺乏[13]或攝入過多[14-15]都會引起身體疾病，且二者間閾值較窄[15]。

稻谷脫殼后被稱為糙米，糙米由6%～7%米糠、2%～3%胚芽和約90%胚乳構成[16]，米糠和胚芽中含有大量的蛋白質、脂肪、維生素和礦物質[17-18]。糙米經碾磨處理后可得到精白米，為了降低碾米過程中的碎米率[17]，碾米工業多采用“多機輕碾”工藝[19-20]。碾磨過程中去除大部分米糠和胚芽會導致營養成分損失[16]。有報道[21]表明，米糠含硒量高于精米，碾磨過程中硒損失嚴重[22]，但關于稻米中硒含量隨碾減率的變化還未見報道。文章擬從重慶市江津區7個鄉鎮選取19種含硒稻谷作為研究對象，經礱谷后，以20 s為單位碾磨不同的次數，得到不同碾減率的米粒和米糠。檢測所得糙米、米粒及米糠中硒含量，探究稻米在加工過程中硒的損失，為含硒稻谷適度加工有效保留營養成分提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

含硒稻谷(綿陽838、T優023、兩優523、岡優88、岡優177、宜香優2115、C兩優華占、崗優916、深兩優871、K優893、Q香優100、旌1優華珍、晶兩優510、T優111、隆兩優1206、渝香203)：種植于重慶市江津區7個鄉鎮，存放于干燥、避光、陰涼處備用，重慶市江津區儲備糧有限公司；

大米標準品：執行標準LS/T 15121.1，LS/T 15121.1，廣州臻萃技術服務有限公司；

硝酸、鹽酸：分析純，成都市科隆化學品有限公司；

曙紅Y、亞甲基藍：分析純，成都科龍化工試劑廠；

無水乙醇：分析純，重慶茂業化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器與設備

電子分析天平：FA241型，上海豪晟科學儀器有限公司；

電熱恒溫鼓風干燥箱：101-1AB型，上海齊欣科學儀器有限公司；

磁力攪拌水浴鍋：HCJ-1型，常州恩培儀器制造有限公司；

實驗用礱谷機：JLGJ-45型，臺州市路橋京奧糧用器材廠；

電動碾米機：JMNJ-3型，浙江省臺州市路橋區科達糧儀廠；

多通道原子熒光分光光度計：FP6型，北京普析通用儀器責任有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備 稻谷的加工主要分為除雜、礱谷和碾磨3個步驟[23]，其加工流程如圖1所示。使用實驗用礱谷機將除雜后的稻谷脫殼，并計算其出糙率，再將完整的糙米在碾米機中碾磨。準確稱量20 g糙米，根據加工設備的推薦參數，以20 s為單位累計碾磨80 s，每次碾磨20 s 后，仔細收集剩余的米粒和米糠，測定碾減率,糙米、米糠和米粒的水分和硒含量。

1.2.2 出糙率測定 根據GB/T 5495—2008。

1.2.3 碾減率測定 根據徐欣源[24]的方法修改如下：稱量碾磨前后米粒的質量，并按式(1)計算碾減率(DOM)。

(1)

圖1 稻谷的加工流程

式中：

DOM——大米碾減率，%；

Wa——碾磨后米粒質量，g；

Wb——碾磨前米粒質量，g。

1.2.4 大米加工精度確定 根據GB/T 5502—2018。

1.2.5 水分含量測定 根據GB 5009.3—2016。

1.2.6 硒含量測定 根據GB 5009.93—2017修改如下：準確稱取樣品0.5～1.0 g(精確至0.001 g)于消化管中，加入5 mL硝酸，封口后冷消化過夜。放入水浴鍋中沸水加熱，8 h后取出自然冷卻，然后加入2.5 mL 50%的鹽酸溶液，轉移至25 mL容量瓶中，并用超純水定容，用101型濾紙過濾，濾液用原子熒光分光光度計進行測定，同時做空白試驗。

1.2.7 數據分析 使用SPSS 22統計軟件分析計算數據，結果以平均值±標準差表示，各試驗重復測定3次，采用Statistix 9軟件進行差異性分析，Tukey HSD法進行顯著性分析，顯著性水平為0.05；使用GraphPad Prism 7.00軟件繪圖；樣品中硒的含量以樣品干重計。

2 結果與分析

2.1 稻谷的出糙率

隨著碾磨時間的增加，碾磨下的米糠顏色由深變淺，米粒顏色逐漸變白。由表1可知，稻谷出糙率為73.11%～79.48%，平均出糙率為77.04%，不同品種的稻谷出糙率存在差異。研究[25]表明，稻谷出糙率與稻谷水分含量有關。

2.2 糙米中硒含量

由表1可知，重慶市江津區7個鄉鎮栽培的19種糙米總硒含量為0.027 3～0.346 7 mg/kg，同一地區不同品種的糙米中硒含量存在顯著差異(P<0.05)，以油溪鎮的5個品種稻米含硒量為例，岡優177>岡優88>兩優523>T優023>綿陽838，說明不同品種稻谷對硒的富集能力不同。19個樣品中，渝香203、旌1優華珍、Q香優100及晶兩優510對硒富集能力較強。稻米中硒含量差異主要取決于土壤中的硒濃度和水稻基因型[26]。趙婉彤[27]研究表明，重慶市江津區24個鄉鎮土壤和水體中的硒含量存在差異。不同品種水稻籽?；蛐?、根際效應及種植時使用的施硒方法不同[28]，導致水稻對硒的轉運和累積能力存在差異[29]。相同水稻品種在不同地區種植，硒含量也存在差異，其中種植在柏林鎮(S-3)和中山鎮(S-19)的渝香203，硒含量分別為0.123 8，0.346 7 mg/kg，S-19的硒含量是S-3的2.8倍。因此，S-19在食用過程中應注意其過高的硒含量，建議與其他低硒品種稻米搭配食用。

表1 稻谷的出糙率及糙米硒含量?

2.3 糙米碾減率

由表2可知，碾磨20，40，60，80 s的碾減率分別為6.26%～9.29%，10.71%～12.44%，13.54%～20.01%，15.25%～24.37%。同一碾磨時間不同品種糙米的碾減率不同，當碾磨時間為20 s時，S-9和S-13的碾減率分別為6.80%，9.29%；當碾磨時間為40 s時，S-1的碾減率為12.27%，而S-6的碾減率為13.87%。隨著碾磨時間的增加，不同品種大米碾減率的差異性逐漸變大，當碾磨時間為80 s時，S-9的碾減率為16.12%，而S-13的碾減率為24.37%。不同產地同一品種的S-1和S-11在0～80 s的碾磨過程中碾減率基本一致。Liu等[30]研究表明米粒的碾減率與米粒的長徑比、孔隙率、密度等物理屬性密切相關，不同品種糙米的物理屬性不同，碾磨過程中碾減率存在差異。

2.4 大米加工精度

米粒皮層、胚與胚乳對伊紅Y-亞甲基藍染色基團分子的親和力不同，米粒皮層、胚與胚乳分別呈藍綠色和紫紅色[31]。GB/T 1354—2018《大米》中規定三級秈米加工精度達到適碾，二級和一級秈米加工精度達到精碾，碾磨20 s大米未達到適碾，加工精度為等外，累計碾磨40 s大米達到適碾，累計碾磨60，80 s大米達到精碾。

表2 大米在不同碾磨時間的碾減率?

2.5 米糠中硒含量

由表3可知，不同品種大米米糠中硒含量不同，S-1、S-9、S-15及S-17米糠中硒分布均勻，無顯著性差異(P<0.05)；S-2、S-3、S-13及S-19米糠中硒含量隨碾磨時間的增加逐漸降低，說明該品種稻谷的硒主要積累在外層米糠；S-4、S-5、S-6、S-7、S-12、S-16、S-18米糠硒含量先增加后降低，累計碾磨40，60 s得到的米糠中硒含量最高；S-8、S-10、S-14米糠硒含量隨碾磨時間的增加逐漸增大。

由圖2可知，S-1、S-6、S-7、S-12及S-13為同一地區種植的不同品種稻米，其米糠中硒含量存在差異，S-1米糠硒含量變化不大，S-13在碾磨20 s時米糠中硒含量最高，S-6、S-7、S-12在碾磨20～40 s時米糠中硒含量最高。S-1、S-13及S-15與S-2及S-16為同一品種在不同地區種植后的稻米，其米糠硒含量存在差異，S-2在碾磨20 s時糠層中硒含量最高，而S-16在碾磨20～40 s時糠層中硒含量最高。綜上，稻米品種和種植環境能影響米糠中硒含量。

將米糠中硒含量與糙米中硒含量進行比較，以S-1和S-3為例，S-1糙米中硒含量為0.027 3 mg/kg，碾磨20 s后米糠中硒含量為0.078 3 mg/kg，米糠中硒含量是糙米中的2.87倍；S-3糙米中硒含量為0.123 8 mg/kg，而碾磨20 s后糠層中硒含量為0.381 8 mg/kg，米糠中硒含量是糙米中的3.08倍。因此，含硒稻谷的米糠中除了含有大量的脂質、蛋白質、維生素和膳食纖維等營養物質[17]，還含有對人體極為重要的微量元素硒，其含量遠高于在糙米及精米中的含量。米糠中硒含量高是因為硒在籽粒中主要與蛋白質結合形成化合物[21,32]，蛋白質主要存在于籽粒的米糠部位，所以大部分的硒也積累在籽粒的米糠部位。米糠是整粒谷物碾磨過程中產生的重要副產品，僅占大米總重量的6%～10%，卻含有64%的重要營養素[33]，但目前米糠產品形式較少[34]。中國已將富硒稻米生產中的副產品麩皮，作為硒補充劑添加到飼料中，防止牲畜硒缺乏[35]。因此，重慶市江津區米糠中硒含量較高的品種渝香203和旌1優華珍的米糠可以作為富硒米糠加以利用。

2.6 碾磨過程中硒的損失

由表2、3計算得出不同稻米以20 s為單位多次輕碾后硒的損失率(表4)。由表4可知，碾磨20，40，60，80 s硒的損失率分別為3.32%～28.29%，4.02%～36.77%，4.81%～42.39%，4.81%～44.39%。不同品種稻米之間硒的損失率存在差異，比較S-1與S-5兩個品種，碾磨20 s，S-1、S-5硒的損失率分別為23.55%，6.33%；累計碾磨40 s，S-1、S-5硒的損失率分別為32.65%，9.85%；累計碾磨60 s，S-1、S-5硒的損失率分別為39.65%，13.61%；累計碾磨80 s，S-1、S-5硒的損失率分別為44.39%， 15.22%。在所測試樣品中綿陽838、渝香203、宜香優2115是硒損失率較大的品種，加工時應注意硒的損失。同一品種的稻米在不同地區種植后硒的損失率也會存在差異，S-3與S-19為同一品種稻米，S-3、S-19 硒的損失率分別為28.28%～44.10%，21.26%～33.82%。綜合糙米中總硒含量與碾磨過程中硒的損失情況，賈嗣鎮種植的旌1優華珍和晶兩優510、白沙鎮種植Q香優100及中山鎮種植的渝香203在碾磨加工過程中硒的損失量較小，累計碾磨80 s后，稻米中硒含量仍可達到富硒稻谷水平。

表3 大米不同糠層的硒含量?

圖2 不同糙米米糠中硒含量

碾磨過程中會除去硒含量豐富的米糠部分，導致加工后米粒的硒含量大大降低。以S-19稻米為例，其糙米中硒含量為0.316 7 mg/kg，碾磨20，40，60，80 s后米粒硒含量分別為0.249 3，0.229 7，0.216 6，0.209 6 mg/kg，與糙米中的硒相比，碾磨80 s后稻米損失0.107 1 mg/kg的硒。中國衛生與計劃委員會發布的2017年衛生行業標準中規定，成人的硒推薦攝入量(RNI)為60 μg/d[36]。中國營養學會建議的“中國居民平衡膳食寶塔”中推薦每天攝入250～400 g的谷薯類食物，南方地區每天人均實際攝入大米量約為250 g[32]，通過計算可得成人每天食用250 g硒含量達到0.24 mg/kg的大米即可滿足需求。S-19稻米碾磨超過40 s后，精米中硒含量低于0.24 mg/kg，不能滿足人體的基本需求。因此，稻米加工過程中應根據稻米的品種及特質適度加工，同時兼顧大米食用品質和營養價值。

2.7 碾磨時間與碾減率及硒損失率的關系

由圖3可知，隨著碾磨時間的延長，所有樣品的碾減率及硒的損失率均增大，以S-19為例，碾磨20 s，碾減率為8.66%，加工精度為等外，硒的損失率為21.26%；累計碾磨40 s，碾減率為12.44%，加工精度為適碾，硒的損失率為27.48%；累計碾磨60 s，碾減率為14.76%，加工精度為精碾，硒的損失率為31.62%；累計碾磨80 s，碾減率為15.83%，加工精度為適碾，硒的損失率為33.82%。即碾磨時間越長，大米加工精度越高，碾減率越大，硒的損失越多。不同大米達到同一碾減率所需碾磨時間不同，即不同大米達到一定加工精度所需的碾磨加工時間不同，由于不同的大米米糠中硒含量不同，不同大米在同一碾減率下，硒的損失率也不同，因此，不同大米碾磨加工應根據其含硒情況，在達到一定加工精度的情況下，減少碾磨時間，適度加工，保留最大的硒含量。

表4 碾磨不同時間大米硒的損失率?

圖3 大米碾磨時間與碾減率及硒損失率的關系

3 結論

選取了重慶市江津區7個鄉鎮的19種含硒稻谷，其糙米總硒含量為0.027 3～0.346 7 mg/kg。同一地區不同品種糙米中硒含量存在顯著差異(P<0.05)，表明稻谷品種對硒的富集能力不同?？傮w而言，渝香203、旌1優華珍、Q香優100和晶兩優510對硒富集能力較強。受大米品種和種植環境的影響，不同稻米碾減率、米糠硒含量及碾磨過程中硒的損失情況不同，綿陽838、渝香203及宜香優2115是硒損失率較大的品種，渝香203和旌1優華珍米糠中硒含量較高，所有測試樣品均表現為隨著碾磨時間的延長，碾減率越大，大米加工精度越高，硒的損失率越大，賈嗣鎮種植的旌1優華珍和晶兩優510、白沙鎮種植的Q香優100及中山鎮種植的渝香203在碾磨加工過程中硒的損失量較小，累計碾磨80 s后，稻米中硒含量仍可達到富硒稻谷水平。過度加工后的稻米往往不能滿足機體的基本營養需求。因此，大米加工過程中應考慮大米的品種及其加工特性進行適度加工，在滿足食用品質的同時達到人體的營養需求。試驗雖然對硒在稻米中的分布情況進行了研究，但未對富硒大米中有機硒及無機硒作進一步探究，后續應加大對不同品種富硒大米中有機硒及無機硒含量及分布的相關研究，為富硒大米的有效利用提供理論依據。