淮安大米质量分析的研究.docx
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淮安大米质量分析的研究
淮安大米质量分析的研究
汪静章铖邢常瑞鞠兴荣袁建*
（南京财经大学食品科学与工程学院；江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心；江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室，江苏南京210023）
摘要：
为响应国家的“中国好粮油”行动计划号召，遴选优质粮油产品，完善粮食质量安全检验监测体系，本研究以淮安大米为研究对象，主要测定了淮安大米的含水量、直链淀粉含量、蛋白质含量、整精米率、出糙率、重金属含量、糊化特性、质构特性等理化指标，并分析了理化指标与淮安大米食味品质之间的关系。
研究发现淮安稻谷样品的整精米率和出糙率达到国家一级标准，此外研究发现淮安大米的含水量与直链淀粉整体较高、糊化与质构特性良好。
独特的理化特性造就了淮安大米自然清香，口感香甜柔糯并富有弹性的特点。
对淮安地区的大米进行质量评价，有利于实施名优特产品产地保护，保护地区名牌和特色产品，并对淮安地区大米质量标准的制定提供一定的理论依据。
关键词：
淮安大米、理化指标、质量、评价
QualityAnalysisofHuai'anRice
WangJingZhangWeiXingChangruiYanXingrongYuanJian*
（CollegeofFoodScienceandEngineering,NanjingUniversityofFinanceandEconomics;JiangsuCollaborativeInnovationCenterforModernGrainCirculationandSafety;KeyLaboratoryofGrainandOilQualityControlandDeepProcessingofJiangsuUniversity,Nanjing210023China）
Abstract:
Inresponsetothe“ChinaGoodGrainandOil”ActionPlan,theselectionofhigh-qualitygrainandoilproducts,theimprovementoffoodqualityandsafetymonitoringsystems,thisstudydeterminedthephysicochemicalindexesofHuai’anricewhichwastheresearchobject,suchaswatercontent,proteincontent,totalpolishedricerate,outburstrate,heavymetalcontent,pastingcharacteristics,texturecharacteristics,etc.,whichstudiedrelationshipbetweenphysicalandchemicalindexesandricefoodquality.Thestudyfoundthatthemilledricerateandyieldratereachedthenationallevelstandard.ItwasalsofoundthatthewatercontentandamylosecontentofHuai’anricewerehigh,anditsgelatinizationandtexturepropertiesweregood.TheuniquephysicalandchemicalpropertiesmakeHuai'anricenaturalandfragrant,sweet,softandelastic.ThequalityevaluationofriceinHuai'anareaisconducivetoprotectspecialproductionareas,brandnamesandspecialtyproductsintheregion,whichprovidescertaintheoreticalbasisfortheformulationofricequalitystandardsinHuai'an.
Keywords:
Huaianrice,physicalandchemicalindicators,quality,evaluation
《关于在流通领域实施“优质粮食工程”有关事项的通知》中提出“中国好粮油”行动计划，遴选优质粮油产品；完善粮食质量安全检验监测体系，切实维护流通环节粮食质量安全；发挥粮食流通对生产和消费的引领作用，让广大消费者由“吃得饱”转向“吃得好”[]。
“中国好粮油”行动计划其目的是聚焦增加绿色优质粮油产品供给，发挥市场对生产的引导作用，通过标准引领、质量测评、品牌培育、健康宣传和试点示范，促进优质粮油基地建设，提高绿色优质粮油产品的供给水平，满足城乡居民消费升级需求，实现粮食供给从解决“吃得饱”到满足“吃得好”的转变[]。
质量追溯是认证和管理“中国好粮油”产品品质的重要手段，而建立一种品牌的质量评价体系有利于实施名优特产品产地保护，保护地区名牌和特色产品。
“淮安大米”是由淮安特定的地理环境下生长的武育粳、淮稻系列优质稻谷，按照“淮安大米生产技术规程”精心加工而来的优质大米。
淮安大米米粒饱满充实，粒形椭圆，心腹白少而小，外观晶莹亮泽，手感似珠滑润；米饭自然清香，绵软、粘糯适中，富有弹性，黏而不粘，饭粒表面油光发亮，口感香甜柔糯，冷饭不硬、粘结度轻，宜炒宜泡[]。
优质稻米自然离不开得天独厚的自然条件，淮安市地处江苏省北部中心地域，淮河下游，位于黄淮平原和江淮平原之上，于北纬32°43ˊ00"～34°06ˊ00"，东经118°12ˊ00"～119°36ˊ30"之间。
淮安市属于亚热带向温带过渡区，兼有南北气候特征，光线充足，雨水丰沛，拥有得天独厚的气候条件（年平均温度14.4℃、年降雨量912.9mm、年日照时数2097.2h、无霜期211.2d），且辖区地势平坦、内河湖交错、水资源丰富，70%的稻区属里下河地区，土壤肥沃、有机质含量高、适合水稻生长，故淮安自古以来就有“江淮熟，天下足”之称。
此外，淮安市现有水稻万亩示范田37个，优质水稻达到种植总面积的96%。
建成了环白马湖优质中粳稻区、淮北优质中籼稻区、淮南优质中籼稻区三大优质稻米生产区，水稻种植面积450万亩。
创成“淮安大米”、“金湖大米”地理标志证明商标3个，稻米类无公害农产品428个、绿色农产品16个、有机农产品2个、江苏名牌农产品1个。
淮安优质稻米特色品牌的创建，为淮安农业发展带来了巨大的无形价值，带动了相关产业的发展升级[]。
本研究选取江苏省淮安地区生产的9种稻谷作为实验材料，并对这9种大米进行了含水量、直链淀粉含量、蛋白质含量、整精米率、出糙率、重金属含量、糊化特性、质构特性等理化指标的检测，并分析了理化指标与淮安大米食味品质之间的关系。
研究淮安地区的水稻质量，有利于实施名优特产品产地保护，保护地区名牌和特色产品，对淮安地区大米质量标准的制定提供一定的依据。
1材料与方法
1.1材料与仪器
样品：
淮安市各地区及所属县所产稻谷，如表1
表1样品品种及产地
编号
品种名称
种类
产地
1
杨粳687
粳稻
淮阴区凌桥乡豆办集村
2
武育粳
粳稻
上河
3
金粳68
粳稻
上河
4
淮稻系列（2016）
粳稻
淮安区季桥镇
5
淮稻系列（2017）
粳稻
淮安区季桥镇
6
淮稻5号
粳稻
淮安区泾口镇桥头8组
7
Y两优
粳稻
盱眙县黄花塘镇
8
两优688
籼稻
盱眙
9
徽两优898
籼稻
金湖县金北镇董河村
试剂：
直链淀粉标准溶液、金、铅、镉、砷、铬标准溶液（1000mg/L）、甲醇、乙醇、盐酸、氢氧化钠、碘试剂、硝酸、过氧化氢、高氯酸、磷酸二氢铵硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂（所涉及到化学试剂均为优级纯）。
仪器：
质构仪（StableMicroSystemsTA.XTLLplus）、自动凯氏定氮仪（BUCHIK-436）、微波消解系统（Mars6Classic）、原子吸收光谱仪（日本日立Z-2000）、电感耦合等离子体质谱仪（美国安捷伦7700x）、直链淀粉仪（CNS-2100）、超声波清洗机（SB-5200DTD）、垄谷机（BLH3250x01748）、检验碾米机（JNMJ6）、检验用分样器（JFYZ-LLL）。
1.2样品分拣
参照GB/T5494-2008对稻谷原始样品进行分样[]。
参照GB/T5495-2008测定稻谷不完善粒率与出糙率[5]。
参照GB/T21719—2008测定整精米率、垩白粒率[]。
1.3含水量的测定
参照GB5009.3-2016食品安全国家标准食品中水分的测定中直接干燥法测定各大米样品的含水量[]。
1.4直链淀粉含量的测定
参照GB/T15683-2008大米直链淀粉含量的测定中的基准方法来测定各大米样品的直链淀粉含量[]。
1.5蛋白质含量的测定
参照GB5009.5-2016食品安全国家标准食品中蛋白质的测定中的凯氏定氮法——自动凯氏定氮仪法，来测定各大米样品的蛋白质含量[]。
1.6铬含量的测定
参照GB5009.123-2014食品安全国家标准食品中铬的测定中的石墨炉原子吸收光谱法，测定各大米样品的铬含量[]。
1.7汞、镉、铅、砷含量的测定
参照GB5009.268-2016食品安全国家标准食品中多元素的测定中的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），测定各大米样品的汞、镉、铅、砷含量[]。
1.8糊化特性的测定
参照GB/T24852-2010大米及米粉糊化特性测定快速粘度仪法中的快速粘度仪法（RVA），测定各大米样品的糊化特性的特征值[]。
1.9蒸煮食用品质的测定
将稻谷脱壳、碾磨成精米，参照GB/T15682-2008粮油检验稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法中小量样品米饭的制备进行洗米和浸泡，将处理好的样品放在电饭锅中蒸煮40min后，焖制20min[]。
质构仪参数：
测前速度：
1mm/s；测试速度：
0.5mm/s；测后速度：
1mm/s；压缩比例：
75%；触发力：
10g。
测定时，每次在蒸煮大米样品中间层的随机取3粒米，平行放置在质构仪载物台中间位置使用36R探头进行测定，每个样品测定6次，设三次平行对照。
1.10数据处理
图表由OriginPro2016、Excel绘制，数据通过SPSS22.0软件进行分析。
2结果分析
2.1淮安稻谷外观品质评价
9种淮安稻谷的不完善粒率、出糙率、整精米率和垩白粒率见表2。
表2不同品种淮安稻谷的外观品质
编号
不完善粒率/%
出糙率/%
整精米率/%
垩白粒率/%
1
3.3±0.59ab
83.6±0.49a
66.1±1.46a
13.6±0.01a
2
4.4±1.18a
83.2±0.88ab
65.3±0.06ab
8.6±0.01b
3
3.0±0.70ab
82.8±0.88ab
63.0±2.01abc
3.8±0.02cd
4
2.6±0.89ab
83.4±0.22ab
54.9±7.82de
13.4±0.02a
5
3.1±0.64ab
81.9±0.69b
56.1±1.93cde
8.9±0.02b
6
4.3±1.20a
82.6±0.50ab
61.1±0.95abcd
5.4±0.01c
7
2.1±0.23b
78.0±0.20c
50.7±2.17e
3.7±0.01cd
8
2.1±0.16b
79.6±0.35c
58.9±1.17bcd
1.9±0.01d
9
4.1±0.18a
78.9±1.11c
57.0±0.58cde
1.0±0.01d
表中同一列的后所标注字母不同，表示样品间存在显著性差异（p＜0.05）。
不同品种的淮安稻谷的外观品质如表2所示。
不完善粒影响着稻米的感官品质和食用品质，当数值增大时，出糙率会降低。
基于实验室条件所测得稻谷不完善粒率均≤3.0%，达到国家三级标准，其中1、4、7、8号样品不完善粒率≤3.0%达到国家二级标准。
此外出糙率和整精米率是国家稻谷质量标准中的定级指标，出糙率影响着整精米率。
据刘英等对稻谷的食用品质与其整精米率的关系的分析得出：
大米的整精米率越高，其食用品质越好[]。
原因是整精米率低的稻米碎米率高，在蒸煮过程中，碎米中的淀粉容易溶于水中，使米汤的浓度增加米汤变稠，从而导致大米的胀润度降低，同时淀粉的溶解会使米饭的嚼劲变差。
淮安大米的整精米率整体较高，大部分稻谷的整精米率达到国家一级标准，其中7号样稻谷的整精米率未达到国家三级标准。
另外，淮安稻谷出糙率整体达到国标一级标准，其中7号、9号稻谷的出糙率相对较低。
垩白是指出现在大米胚乳的白色不透明部分，其组织疏松，结构松散。
大米的垩白度与蒸煮后米饭的硬度呈显著负相关[]，因此，当垩白粒率变大，米饭的硬度也会随之降低，因垩白部位疏松的淀粉排列，垩白米在蒸煮过程中容易糊化甚至煮烂，以致米饭的完整性受到影响。
淮安稻谷整体垩白粒率均在10%以下，而4号样和1号样的稻谷垩白利率相对较高。
基于实验室生产条件，淮安稻谷整体的出糙率、整精米率和垩白粒率均符合国家一级标准，而不完善利率略低达到国家二级、三级标准。
2.2淮安大米理化指标评价
9种淮安大米的含水量、直链淀粉含量和蛋白质含量如表3所示。
表3不同品种淮安大米的理化指标/%
编号
含水量（湿基）
直链淀粉含量（干基）
蛋白质含量（干基）
1
14.7±0.07c
17.4±0.98a
7.3±0.05ab
2
13.9±0.04de
18.4±0.38a
6.8±0.09b
3
15.4±0.13a
19.3±0.41a
7.4±1.04ab
4
14.0±0.09d
17.0±0.43a
7.8±0.10a
5
15.2±0.02b
14.9±0.82c
7.6±0.26a
6
14.0±0.11d
17.0±0.76a
7.6±0.04a
7
12.9±0.04g
13.8±0.35c
7.7±0.03a
8
13.8±0.06e
16.0±1.21b
7.2±0.12ab
9
13.6±0.01f
17.7±3.88ab
7.9±0.05a
表中同一列的后所标注字母不同，表示样品间存在显著性差异（p＜0.05）。
不同品种淮安大米的理化指标如表3所示。
国家优质大米质量标准对粳米和籼米的含水量有不同的要求，籼米含水量要求≤14.5%，粳米要求≤15.5%[]。
表中1-7号稻谷为粳米，8、9号稻谷为籼米，其中大部分淮安大米满足优质大米对水分的要求，1、3和5号的大米的水分略高于14.5%。
有研究表明大米的含水量与其食味品质存在一定关系，在相同的干燥条件下，最终含水率>15%的稻米比<12%的食味品质更好，而稻谷含水量>15%，微生物繁殖快，易发生病虫害和霉变，影响稻谷储藏质量[]。
从表3数据总体而言，淮安大米的含水量整体较高，略高于国家大米储藏安全水分13.5%。
直链淀粉含量较高的大米，蒸饭时需水量较大，米粒的胀润度较高，但米饭黏着性、柔软性、光泽度较差，饭冷却后质地生硬[]。
因此直链淀粉含量为优质大米质量标准的限制指标，籼米要求其含量在14.0-24.0%之间，粳米在14.0-20.0%之间[18]。
由表3数据可知，淮安大米的直链淀粉含量（干基）在13.8-19.3%，整体上满足优质大米直链淀粉含量的限制指标，有研究表明大米直链淀粉含量在12-19%，蒸煮时吸水率低，适口性良好[]。
这也解释了淮安大米口感良好，米饭绵软的特点。
大米含有丰富的营养物质，淀粉含量最高，其次是蛋白质，大米中的蛋白质含量约为7-8%。
从表3可看出，9种大米的蛋白质含量范围在6.8-7.9%，没有显著差异。
图1淮安大米种5种重金属含量
重金属元素在自然环境中广泛存在，但含量一般较低。
重金属元素很难被降解，它通过食物链的富集作用进入人体，有害元素危害人体健康主要是因为它在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使之失去活性，也可能在人体器官中累积，造成慢性中毒[]。
在GB2762—2017中，对汞、镉、铅、砷、铬5种有害元素的含量都给出了限量标准，具体如下：
谷物铅含量为≤0.2mg/kg；稻谷、糙米、大米的镉含量为≤0.2mg/kg；汞含量为≤0.02mg/kg；无机砷含量为≤0.2mg/kg；谷物及谷物碾磨加工品的铬含量为≤1.0mg/kg[]。
由图1可知，9种淮安大米中的Pb、Cd和As的含量均小于0.2mg/kg，Hg含量小于0.02mg/kg，Cr含量小于1.0mg/kg，重金属含量均符合国家标准。
2.3淮安大米糊化特性评价
9种淮安大米的糊化特性如表4所示。
表4不同种淮安大米的RVA谱特征值
样品序号
峰值粘度（cP）
崩解值（cP）
回生值（cP）
消减值（cP）
糊化温度（℃）
1
3189.3±238.38e
1153.7±179.06d
1288.7±57.59de
208±7.07a
83.7±1.21a
2
4110.0±121.79b
1666.7±87.12b
1575.0±20.81a
-147.5±0.71d
70.4±0.94b
3
3414.3±65.40de
1403±89.07cd
1393.3±52.31bcd
-50±19.80c
71.5±0.80b
4
3632.3±120.38cd
1278±123.30d
1486.7±46.48ab
254.5±40.31a
71.8±0.48b
5
3801±185.14bc
1346.3±155.64d
1398.3±58.29bc
65±20.51b
73.9±0.80b
6
3826.3±254.56bc
1602.7±144.99bc
1459.7±39.55b
-92.5±3.54cd
69.9±0.05b
7
4601.7±478.74a
2431±220.81a
1271.7±124.95e
-1267.0±104.65g
81.7±0.43a
8
3908±25.53bc
1718±76.18b
1263±10.15e
-502.5±31.82e
84.5±0.45a
9
4171.3±141.78b
2217±194.01a
1299.7±41.62cde
-828.0±11.31f
75.5±9.03b
表中同一列的后所标注字母不同，表示样品间存在显著性差异（p＜0.05）。
表5不同种淮安大米的RVA特征值统计分析结果
项目
幅度范围
平均值
变异系数
峰值粘度（cP）
3189.3-4601.7
3850.5
0.0471
崩解值（cP）
1153.7-2431
1646.3
0.0857
回生值（cP）
1263-1575
1381.8
0.0363
糊化温度（℃）
69.9-84.5
75.9
0.0208
崩解值表征淀粉的耐剪切性能，越大则耐剪切性越差。
大米崩解值大，在蒸煮过程中，大米容易破裂，使较小的支链淀粉溶于水中，米饭变得更加柔软适口。
回生值表示面粉糊逐渐冷却时，直链淀粉分子之间发生的一些重组聚合所带来的粘度增加值。
从表4和表5的数据分析，不同品种的淮安大米的峰值粘度、崩解值、回生值和糊化温度的变异系数数值较小，可知，不同品种的淮安大米间峰值粘度、回生值、崩解值和糊化温度变化较小。
RVA特征值中的崩解值和消减值更能直观的反应出大米的食味品质，崩解值是峰值粘度与最低粘度的差值，消减值是最终粘度与峰值粘度的差值；崩解值越大，消减值为负值时，米饭软而黏，适口性好，且色泽也好，相反，崩解值低，消减值为正值时，米饭硬而糙，粘性低，适口性差，且色泽度差。
从表4数据可得出9种样品除了1号、4号和5号样，其余样品的消减值都为负值，且9种样品的崩解值都不低于1000cP，与段传玲做的黑龙江稻花香大米的RVA特征值中崩解值相比[]，稻花香的崩解值幅度范围717cP-1120cP，9种样品的崩解值1153.7cP-2431cP，整体不低于稻花香，这也解释了淮安大米食味品质良好的特点。
2.4淮安大米质构特性评价
9种淮安大米的质构特征值如表6所示。
表6不同淮安大米的质构特征值
样品序号
硬度（g）
弹性（g.sec）
胶着度（sec）
1
1020.2±196.78bc
0.19±0.09abc
194.3±20.81cd
2
1546.2±23.77a
0.16±0.07bc
295.8±18.55b
3
1031.9±152.94bc
0.23±0.13abc
180.0±0.79cd
4
994.2±54.82bc
0.17±0.05bc
156.5±5.86de
5
1557.0±248.60a
0.26±0.04ab
298.3±29.71b
6
1748.4±64.57a
0.31±0.04a
363.4±2.89a
7
776.2±132.45cd
0.10±0.01c
128.6±8.22ef
8
1213.4±98.60b
0.24±0.04ab
219.0±30.64c
9
515.8±6.88d
0.19±0.10abc
91.3±8.24f
表中同一列的后所标注字母不同，表示样品间存在显著性差异（p＜0.05）。
大米的蒸煮食用品质是评价大米质量最直接最重要的一项指标，同时对优质大米的育种有着重要的指导意义。
米饭的质构特性被认为是评价大米蒸煮食用品质的首要方面，它能够客观地反映米饭的质地与组织结构。
而质构仪是一种能够有效的测定大米质构特性的测定仪器，米饭的质构特性主要是检测米饭的适口性（包括硬度、弹性、胶着度）。
本研究分析了硬度、弹性和胶着度等指标从对大米的蒸煮食用品质的影响。
硬度是评价大米蒸煮品质的一个重要的指标，硬度的大小直接影响米饭的食味品质。
若硬度过高，米饭难咀嚼，口感粗糙，适口性差；若硬度过低，饭粒会过烂，米饭的咀嚼感较差[]。
淮安大米的硬度整体都在1000g以上，除4号、7号和9号样品硬度略低。
大部分淮安大米的硬度适中，正常蒸煮过程，很少会出现米饭过硬或过软，适口性好，宜炒宜泡。
米饭的弹性是指米饭受到挤压后变形，在一段时间内向原本形状恢复的能力，从实验结果来看淮安大米的弹性处于0.1-0.31g.sec范围，整体较小。
测试样品中既有籼稻又有粳稻，但显著性分析的结果来看淮安籼稻与粳稻之间不存在显著差异。
米饭的胶着度是指在咀嚼过程中，米粒间相互连接的程度，9种淮安大米的胶着度整体大于100sec，胶着度适中，这也是淮安大米口感黏而不粘的一个重要原因。
3、结论
本研究选取了9种淮安不同地区的稻谷进行物检分析和理化指标测定，并分析了理化
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