大米加工精度的檢測方法探討

陳時龍，徐金勇，李維強

（上海海豐米業有限公司，江蘇 大豐 224153）

“十四五”期間，國家積極推進糧食產后減損技術應用，促進產后各環節減損降耗，進一步制定完善節糧減損相關法律和標準體系，強化科技創新，深入開展愛糧節糧、科學減損宣傳教育，使節糧減損和健康消費成效更加顯著。推動全鏈條品質提升，倡導稻谷、小麥適度加工，減少資源浪費和營養流失，出臺口糧適度加工和節糧減損標準，制定修訂糧食適度加工技術規程，完善高標準糧倉建設、綠色儲糧、節糧減損相關標準，強化糧油加工減損。推進低溫升、高效柔性等碾米設備在糧油加工企業應用。推進全谷物糧油加工技術開發和應用，旨在減少過度加工和資源浪費。新標準GB/T 1354《大米》通過調整大米等級、雜質最大限量等指標，倡導適度加工，引導節糧減損和健康消費，使大米生產適應我國當前綠色發展理念，旨在改變目前市場片面追求精、白、亮，過度加工造成碎米多、能耗大，且營養物質流失多等怪現象。

大米精度檢測非常重要，現有的大米加工精度檢驗方法常用的有直接比較法、染色法、白度儀測量法三種。直接法是通過肉眼直接觀察加工出來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，單憑肉眼難以準確判斷米粒的留皮程度，其檢驗結果的失真度較大。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染色劑，可是樣品在浸泡時其皮層還有掉落的可能，同時化學染色劑使用后易污染環境。白度儀測量米類加工精度，由于大米品種不同、米粒的白度有較大差異，極易產生測量誤差。

1 大米加工精度

大米的加工精度是評價大米品質的重要指標，是影響大米營養功效和經濟價值的重要因素。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、脂類、維生素和礦物質等物質就越多，營養價值越高，但是其口感較差，且不易被消費者所接受，經濟價值低。目前，國內外一般以主觀評價的方法來評價大米的加工精度。國內評價大米精度依據主體是國標，但也有部分公司采用企業標準。

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，比如取樣未能按規定操作，混樣、分樣不均，操作不當造成米粒皮層磨損等，二是受生理經驗限制的誤差，如檢驗員眼睛敏銳性的差異，經驗不同，視覺疲勞，也往往會在不同的狀況下產生認知上的差別。

2.2 客觀影響因素

大米的品種、質地的差異對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，所以在觀察比較時較易辯認，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。腹白、心白較多較大時，皮層比較容易辯認。一般情況下，粳米種皮較薄，腹白、心白較少，所以其精度檢驗比其它品種大米較難些。另外，大米水分含量較高時，因米粒面皮層受水分長時間浸潤，使皮色不易鑒別，特別是對于晶形白米，這種情況更明顯。

3 大米加工精度的檢測方法

3.1 目測法

取試樣約300 g左右，通過四分法，取100粒左右置于白瓷盆中，稀疏地平攤后（1粒米厚度）。在室內朝南向光線下進行觀察，切忌陽光直射，視線與試樣成約45°左右傾角，仔細觀察試樣粒面，從不同角度觀察之。并與標樣作對比，觀察米胚殘留以及米粒表面和背溝殘留皮層，對照試樣留皮程度符合那一等級標樣，就將該樣品定為那一等級，這種目測法弊端是檢驗人員主觀性較強，不夠準確，有時米粒表面留皮和去皮部分視覺差別不太明顯，給檢測帶來困難和誤差。

3.2 染色法

從試樣中分取約12 g整精米，放入φ90 mm蒸發皿或培養皿內，加入適量去離子水，浸沒樣品，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，自然晾干到表面無水漬，皮層和胚部分為藍綠色，胚乳 部分為紫紅色，如果不能及時檢測，試樣可晾干后裝入密封袋常溫保存，保存時間不超過24小時，染色劑使用前確認是否有沉淀，如果有，則加熱使其完全溶解，染色環境溫度控制在25℃±5℃。染色過程中加入試劑或漂洗劑后均先輕輕晃動培養皿數下，確保全部米粒分散開。

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養成分為基準，則在加工過程中，磷損失的百分含量與維生素B1損失的百分含量相近。因此，嘗試用加工過程中磷損失的百分含量作指標檢測大米加工精度。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

大米加工過程中去除的物質包括外糠層、大部分糊粉層（內糠層）、部分胚乳以及米胚。去除物質中的蛋白質、脂肪或油以及可溶性碳水化合物是從內層糊粉細胞和米胚中提取的，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糠層脂肪的數量，它與加工中去除的糠皮量呈線性關系。并且，對于同一品種來說，它們之間的這種線性關系不隨年份的變更而變化?？赏ㄟ^提取加工后米粒中的可溶性脂肪來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，通過加熱、回流、蒸汽浴蒸發、通風加熱、冷卻、干燥及稱重等一系列過程完成。據此，這種方法測定比較精確，但測定時間長，而且需要合適的萃取裝置和相應的萃取技術。

3.5 計算機圖象識別法

3.5.1 染色圖象識別法

有時米粒表面留皮部分與去皮部分的色差不明顯，肉眼不易識別。計算機同樣會遇到這個問題，因此，為得到便于計算機識別的結果，對米樣進行染色，并選擇合適的染色參數 （染色劑濃度、染色時間、漂洗時間等），最佳染色參數組合須經大量試驗后確定。取一定量的染色米樣置于攝像機下，拍攝其反射圖象，由裝有圖象采集卡的計算機對圖象進行一系列的處理，提取所需特征值，運用色度學理論識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，定量檢測大米的加工精度，并計算各自對應的面積，從而計算得到米樣的加工精度，這種方法客觀、精確。經比較，采用伊紅Y-亞甲基藍染色法比較實用，大米上的留皮和胚為藍綠色，胚乳為紫紅色，儀器專用的智能識別軟件由大米每粒整精米上的留皮度及其總占比來自動分析出大米樣品的加工精度，該染色法與傳統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藍綠色和紫紅色2種不同色系，適用于儀器圖像分析顏色特征,伊紅Y-亞甲基藍染色方法染色效果穩定、重復性好，且米皮和胚乳著色存在明顯差異，適用于圖像分析樣品。量化的留皮度指標可準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。不過圖象處理過程中像素顏色分類的準確性受染色方法的影響很大，染色過程成為新的誤差源。

3.5.2 透射圖象識別法

為避免染色過程引入的誤差，設想不染色直接對大米的原有狀態進行計算機圖象處理。但前文已述及，在這種狀態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，難以精確識別和分類。將大米樣本置于暗箱中光源與攝像機之間，得到大米的透射圖象，送入計算機進行處理。經過大量試驗找到了米樣平均灰度與米粒留皮程度之間的對應關系，由此，可以實現對大米加工精度的快速無損檢測，檢測結果客觀、準確。目前，基于計算機圖像識別法的大米加工精度儀已經完全實現了國產化，其性能指標和實際應用效果可完全滿足大米加工企業的檢測要求。圖1所示為國產的大米加工精度檢測儀，單次檢測時間不到30 s，快速準確，大大節省了人工成本、提高大米檢測效率。

圖1 精度檢測儀圖

4 結語

判定大米品質的指標很多，如外觀品質、加工品質、儲藏品質、營養品質、蒸煮品質以及食味品質等，而加工品質中，大米的加工精度是衡量大米綜合品質的重要指標。隨著科學技術的進步，市場機制的不斷完善，國家產業政策的引領，未來將是大米加工產業又一個穩步、快速和持續、協調發展的關鍵而重要時期。大米精度檢測環節，采用計算機圖象識別法進行大米加工精度檢測，相對而言，具有可定量、準確、客觀等特點，能夠完全克服不同檢驗人員的感官差異造成的誤差，該技術還可應用于大米收儲、檢驗、加工等環節，對大米適度加工推廣也具積極推動作用，目前實用染色圖象識別法較準確，不過也存在染色操作麻煩、化學染色劑使用后易污染環境等問題，透射圖象識別法較理想，還需進一步探究和完善。