大米加工精度的检测方法探讨

陈时龙，徐金勇，李维强

（上海海丰米业有限公司，江苏 大丰 224153）

“十四五”期间，国家积极推进粮食产后减损技术应用，促进产后各环节减损降耗，进一步制定完善节粮减损相关法律和标准体系，强化科技创新，深入开展爱粮节粮、科学减损宣传教育，使节粮减损和健康消费成效更加显著。推动全链条品质提升，倡导稻谷、小麦适度加工，减少资源浪费和营养流失，出台口粮适度加工和节粮减损标准，制定修订粮食适度加工技术规程，完善高标准粮仓建设、绿色储粮、节粮减损相关标准，强化粮油加工减损。推进低温升、高效柔性等碾米设备在粮油加工企业应用。推进全谷物粮油加工技术开发和应用，旨在减少过度加工和资源浪费。新标准GB/T 1354《大米》通过调整大米等级、杂质最大限量等指标，倡导适度加工，引导节粮减损和健康消费，使大米生产适应我国当前绿色发展理念，旨在改变目前市场片面追求精、白、亮，过度加工造成碎米多、能耗大，且营养物质流失多等怪现象。

大米精度检测非常重要，现有的大米加工精度检验方法常用的有直接比较法、染色法、白度仪测量法三种。直接法是通过肉眼直接观察加工出来的样品米粒的留皮程度，因样品的皮层颜色和其余部分的颜色十分相近，单凭肉眼难以准确判断米粒的留皮程度，其检验结果的失真度较大。染色法比直接法判断要容易和轻松得多，染色法必须要事先配制化学染色剂，可是样品在浸泡时其皮层还有掉落的可能，同时化学染色剂使用后易污染环境。白度仪测量米类加工精度，由于大米品种不同、米粒的白度有较大差异，极易产生测量误差。

1 大米加工精度

大米的加工精度是评价大米品质的重要指标，是影响大米营养功效和经济价值的重要因素。大米加工精度越高，米粒表面皮层被碾去得越多，光洁度和口感等也越好，更受消费者欢迎。大米加工精度越低，其沟纹处的留皮就越多，其含有的蛋白质、脂类、维生素和矿物质等物质就越多，营养价值越高，但是其口感较差，且不易被消费者所接受，经济价值低。目前，国内外一般以主观评价的方法来评价大米的加工精度。国内评价大米精度依据主体是国标，但也有部分公司采用企业标准。

2 影响大米精度的主要因素分析

2.1 主观影响因素

一是操作的误差，比如取样未能按规定操作，混样、分样不均，操作不当造成米粒皮层磨损等，二是受生理经验限制的误差，如检验员眼睛敏锐性的差异，经验不同，视觉疲劳，也往往会在不同的状况下产生认知上的差别。

2.2 客观影响因素

大米的品种、质地的差异对精度鉴别有直接影响。首先，大米色泽一般可分为晶形白色（也称阴色或玻璃体）、乳白和粉白色。晶形白米，其胚乳部与皮层色泽十分接近，使米粒表面皮层不易鉴别。在直接比较法中造成误差，粉白色大米因胚乳部与皮色反差较大，所以在观察比较时较易辩认，乳白色是介于晶形白色与粉白之间。其次，不同品种大米，其皮层厚度和腹白、心白情况是不相同的。皮层越薄就愈难辩认。腹白、心白较多较大时，皮层比较容易辩认。一般情况下，粳米种皮较薄，腹白、心白较少，所以其精度检验比其它品种大米较难些。另外，大米水分含量较高时，因米粒面皮层受水分长时间浸润，使皮色不易鉴别，特别是对于晶形白米，这种情况更明显。

3 大米加工精度的检测方法

3.1 目测法

取试样约300 g左右，通过四分法，取100粒左右置于白瓷盆中，稀疏地平摊后（1粒米厚度）。在室内朝南向光线下进行观察，切忌阳光直射，视线与试样成约45°左右倾角，仔细观察试样粒面，从不同角度观察之。并与标样作对比，观察米胚残留以及米粒表面和背沟残留皮层，对照试样留皮程度符合那一等级标样，就将该样品定为那一等级，这种目测法弊端是检验人员主观性较强，不够准确，有时米粒表面留皮和去皮部分视觉差别不太明显，给检测带来困难和误差。

3.2 染色法

从试样中分取约12 g整精米，放入φ90 mm蒸发皿或培养皿内，加入适量去离子水，浸没样品，洗去糠粉，倒去清水。清洗后试样立即加入适量染色剂浸没样品，摇匀后静置，然后将染色剂倒净，染色后试样立即加入适量80%乙醇溶液，完全淹没米粒，摇匀后静置，然后倒净液体，再用80%乙醇溶液不间断的漂洗3次，漂洗后立即用滤纸吸干试样中的水分，自然晾干到表面无水渍，皮层和胚部分为蓝绿色，胚乳 部分为紫红色，如果不能及时检测，试样可晾干后装入密封袋常温保存，保存时间不超过24小时，染色剂使用前確认是否有沉淀，如果有，则加热使其完全溶解，染色环境温度控制在25℃±5℃。染色过程中加入试剂或漂洗剂后均先轻轻晃动培养皿数下，确保全部米粒分散开。

3.3 磷含量分析法

大米糠皮中含有丰富的维生素B1，加工过程中去除的糠皮越多，即加工精度越高，维生素B1损失得就越多。若以大米加工前的营养成分为基准，则在加工过程中，磷损失的百分含量与维生素B1损失的百分含量相近。因此，尝试用加工过程中磷损失的百分含量作指标检测大米加工精度。大米加工前后磷的含量采用加热浸提法得到。

3.4 脂肪萃取法

大米加工过程中去除的物质包括外糠层、大部分糊粉层（内糠层）、部分胚乳以及米胚。去除物质中的蛋白质、脂肪或油以及可溶性碳水化合物是从内层糊粉细胞和米胚中提取的，而淀粉则从外糠层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内糠层脂肪的数量，它与加工中去除的糠皮量呈线性关系。并且，对于同一品种来说，它们之间的这种线性关系不随年份的变更而变化。可通过提取加工后米粒中的可溶性脂肪来求得大米的加工精度，脂肪的提取可选用石油醚作溶剂，采用合适的萃取装置，通过加热、回流、蒸汽浴蒸发、通风加热、冷却、干燥及称重等一系列过程完成。据此，这种方法测定比较精确，但测定时间长，而且需要合适的萃取装置和相应的萃取技术。

3.5 计算机图象识别法

3.5.1 染色图象识别法

有时米粒表面留皮部分与去皮部分的色差不明显，肉眼不易识别。计算机同样会遇到这个问题，因此，为得到便于计算机识别的结果，对米样进行染色，并选择合适的染色参数 （染色剂浓度、染色时间、漂洗时间等），最佳染色参数组合须经大量试验后确定。取一定量的染色米样置于摄像机下，拍摄其反射图象，由装有图象采集卡的计算机对图象进行一系列的处理，提取所需特征值，运用色度学理论识别出米粒留皮部分和胚乳，采用留皮度(米粒留皮百分比)指标，定量检测大米的加工精度，并计算各自对应的面积，从而计算得到米样的加工精度，这种方法客观、精确。经比较，采用伊红Y-亚甲基蓝染色法比较实用，大米上的留皮和胚为蓝绿色，胚乳为紫红色，仪器专用的智能识别软件由大米每粒整精米上的留皮度及其总占比来自动分析出大米样品的加工精度，该染色法与传统品红石碳酸溶液染色法、苏丹-Ⅲ乙醇溶液染色法相比，皮层和胚乳分别呈现蓝绿色和紫红色2种不同色系，适用于仪器图像分析颜色特征,伊红Y-亚甲基蓝染色方法染色效果稳定、重复性好，且米皮和胚乳着色存在明显差异，适用于图像分析样品。量化的留皮度指标可准确反映大米的加工精度，满足GB/T 1354-2018《大米》中精碾和适碾的判断要求。不过图象处理过程中像素颜色分类的准确性受染色方法的影响很大，染色过程成为新的误差源。

3.5.2 透射图象识别法

为避免染色过程引入的误差，设想不染色直接对大米的原有状态进行计算机图象处理。但前文已述及，在这种状态下反射图象上米粒表面留皮部分与去皮部分的色差不明显，难以精确识别和分类。将大米样本置于暗箱中光源与摄像机之间，得到大米的透射图象，送入计算机进行处理。经过大量试验找到了米样平均灰度与米粒留皮程度之间的对应关系，由此，可以实现对大米加工精度的快速无损检测，检测结果客观、准确。目前，基于计算机图像识别法的大米加工精度仪已经完全实现了国产化，其性能指标和实际应用效果可完全满足大米加工企业的检测要求。图1所示为国产的大米加工精度检测仪，单次检测时间不到30 s，快速准确，大大节省了人工成本、提高大米检测效率。

图1 精度检测仪图

4 结语

判定大米品质的指标很多，如外观品质、加工品质、储藏品质、营养品质、蒸煮品质以及食味品质等，而加工品质中，大米的加工精度是衡量大米综合品质的重要指标。随着科学技术的进步，市场机制的不断完善，国家产业政策的引领，未来将是大米加工产业又一个稳步、快速和持续、协调发展的关键而重要时期。大米精度检测环节，采用计算机图象识别法进行大米加工精度检测，相对而言，具有可定量、准确、客观等特点，能够完全克服不同检验人员的感官差异造成的误差，该技术还可应用于大米收储、检验、加工等环节，对大米适度加工推广也具积极推动作用，目前实用染色图象识别法较准确，不过也存在染色操作麻烦、化学染色剂使用后易污染环境等问题，透射图象识别法较理想，还需进一步探究和完善。