周利兵　侯守芳

摘要［目的］對(duì)廣西地區(qū)4種稻米進(jìn)行多指標(biāo)測(cè)定與綜合評(píng)價(jià)。［方法］選擇廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米作為研究對(duì)象，測(cè)定4種米燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪及灰分含量，并從食品營(yíng)養(yǎng)方面用化學(xué)計(jì)量方法進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)與分類。［結(jié)果］4種米燃燒熱排序?yàn)椴诿祝巨裁祝拘↑S米＞黑米，燃燒穩(wěn)定性排序?yàn)檗裁祝静诿祝竞诿祝拘↑S米，脂肪含量排序?yàn)檗裁祝拘↑S米＞黑米＞糙米，灰分含量排序?yàn)檗裁祝竞诿祝静诿祝拘↑S米，多指標(biāo)化學(xué)計(jì)量分析排序?yàn)檗裁祝静诿祝拘↑S米＞黑米。［結(jié)論］該研究建立的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系，為食品品質(zhì)評(píng)價(jià)提供一種新思路，也為大規(guī)模開發(fā)米資源以及米分類研究提供有力的科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 稻米；質(zhì)量評(píng)價(jià)；食品營(yíng)養(yǎng)；熵值法；熱重分析；燃燒熱；化學(xué)計(jì)量學(xué)分析；灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)聚類分析

中圖分類號(hào) TS212.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2023）06-0192-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.06.046

Quality Evaluation of Four Kinds of Rice in Guangxi

ZHOU Li－bing， HOU Shou－fang

（Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi 546199）

Abstract ［Objective］ To measure and comprehensively evaluate four kinds of rice in Guangxi.［Method］4 kinds of rice including Job’s tears rice，brown rice，little proso millet，black rice from different regions of Guangxi were selected as the research objects，the combustion heat， combustion stability， fat and ash contents of four kinds of rice were determined， and the quality evaluation and classification were carried out by stoichiometric method from the aspect of food nutrition. ［Result］The order of combustion heat of four kinds of rice was brown rice＞Job’s tears rice＞little proso millet＞black rice， the order of combustion stability was Job’s tears rice＞brown rice＞black rice＞little proso millet， the order of fat content was Job’s tears rice＞little proso millet＞black rice＞brown rice， the order of ash content was Job’s tears rice＞black rice＞brown rice＞little proso millet， the order of multi－index stoichiometric analysis was Job’s tears rice＞brown rice＞little proso millet＞black rice. ［Conclusion］This study established a multi－index comprehensive evaluation system to provide a new idea for food quality evaluation， and a strong scientific basis for large－scale development of rice resources and rice classification research.

Key words Rice；Quality evaluation；Food nutrition；Entropy method；Thermogravimetric analysis；Combustion heat；Chemometrics analysis；Grey correlation coefficient cluster analysis

飲食是人體賴以生存的必要條件，人的生命活動(dòng)需要不斷補(bǔ)充和吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。人們的飲食結(jié)構(gòu)和日常食譜隨著人類物質(zhì)生活水平的不斷提高在不斷發(fā)生變化［1-4］。王清浩等［5］收集市售不同商品名的粳米、秈米，對(duì)其外觀色澤、粒型、碎米率、長(zhǎng)寬比、千粒重、比熱容等理化性質(zhì)，以及水分、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，運(yùn)用判別函數(shù)分析，確定影響大米質(zhì)量的有效因素，結(jié)果顯示，大米的色澤參數(shù)、粒型參數(shù)圓形度、千粒重和直鏈淀粉含量等可區(qū)分粳米，蛋白質(zhì)含量應(yīng)作為大米質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

易思富等［6］研究發(fā)現(xiàn)葛仙米營(yíng)養(yǎng)成分豐富，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、人體必需的鐵、鈣、鉀等多種微量元素和多糖類成分。

楊清清等［7］研究表明麥類、蕎麥類雜糧中推薦性營(yíng)養(yǎng)素含量高于限制性營(yíng)養(yǎng)素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，并建議人們?cè)谶x購(gòu)雜糧產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)盡量選擇全谷物雜糧。

高錦紅［8］用氧彈量熱計(jì)測(cè)定了11種常見谷物的熱值，結(jié)果表明，常見谷物的熱值中蕁麻子熱值最大，黑米的熱值最小，常見谷物的熱值均在1 620 kJ/g，該試驗(yàn)測(cè)定原理簡(jiǎn)單、方法可靠、易操作。侯守芳等［9］用氧彈熱量計(jì)測(cè)定3種常見粗糧熱值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅米的熱值最大，其次為糯白玉米的熱值，黑豆的熱值最小。

王琪等［10］通過(guò)對(duì)不同海參進(jìn)行熱重與差熱分析，發(fā)現(xiàn)不同海參的失重率曲線、DTG 曲線及DTA曲線均具有比較明顯的差別，由此可知它們的熱穩(wěn)定性具有較大差異。通過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，熱重分析技術(shù)［11-12］應(yīng)用在食品燃燒穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方面文獻(xiàn)較少，因此，對(duì)食品的燃燒熱及熱重分析的研究具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。

筆者選擇廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米作為研究對(duì)象，測(cè)定4種米燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪、灰分含量，建立4種米的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系，并從食品營(yíng)養(yǎng)方面用化學(xué)計(jì)量方法進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)［13-14］，為大規(guī)模開發(fā)食品資源以及食品分類研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試材。

選取廣西地區(qū)薏米（采樣廣西玉林，2020年8月生產(chǎn)）、糙米（采樣廣西來(lái)賓，2020年8月生產(chǎn)）、小黃米（采樣廣西玉林，2020年9月生產(chǎn)）、黑米（采樣廣西象州，2020年9月生產(chǎn)）4種米作為分析樣本。4種米市購(gòu)，樣品均用研缽研細(xì)并過(guò)40目藥典篩。

1.1.2 儀器。

HR-15BH系列燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置、點(diǎn)火絲（鎳鉻絲）、壓片機(jī)，湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)興高教儀器設(shè)備開發(fā)有限公司；FW135型粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；NETZSCH STA 2500熱重分析儀、坩堝，德國(guó)NETZSCH公司；SE206脂肪測(cè)定儀，濟(jì)南阿爾瓦儀器有限公司；AUY120萬(wàn)分之一電子分析天平，日本島津公司；GZX-GF101-3-S干燥箱，上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司；SX-4-10P馬弗爐，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.1.3 試劑。

苯甲酸（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；2006003藥用膠囊（廣東生物有限公司）；石油醚（沸程30～60 ℃，廣州化工股份有限公司）；石油醚（沸程60～90 ℃，廣州化工股份有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定方法。

燃燒熱利用氧彈量熱計(jì)進(jìn)行測(cè)定［15］；參考艾文婷等［16］、藍(lán)峻峰等［17］的方法測(cè)量試樣的質(zhì)量變化與燃燒溫度關(guān)系的失重百分比、失重最快溫度、剩余質(zhì)量百分比、峰面積等熱重參數(shù)；參考楊婷等［18］的方法測(cè)定4種米的燃燒穩(wěn)定性；脂肪含量測(cè)定參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》［19］的方法進(jìn)行測(cè)定；灰分含量參照GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。

根據(jù)失重百分比、失重最快溫度、剩余質(zhì)量百分比、峰面積等熱重參數(shù)應(yīng)用熵值法，構(gòu)建廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米燃燒穩(wěn)定性；根據(jù)燃燒熱、熱重參數(shù)、脂肪含量、灰分含量應(yīng)用灰色模式識(shí)別和灰色系統(tǒng)聚類分析，構(gòu)建燃燒熱、米的燃燒穩(wěn)定性、脂肪含量、灰分含量的多指標(biāo)綜合分析的評(píng)價(jià)方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 米燃燒熱的測(cè)定

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制樣品燃燒熱測(cè)定曲線，重復(fù)3次試驗(yàn)。

薏米第一組試驗(yàn)樣品，見圖1雷諾溫度ΔT曲線圖。點(diǎn)火絲實(shí)際參加反應(yīng)質(zhì)量0.009 5 g，樣品質(zhì)量為0.427 1 g，空膠囊質(zhì)量為0.100 2 g，根據(jù)ΔM粗糧QV=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲ΔM點(diǎn)火絲-Q膠囊m膠囊［20］，計(jì)算得出燃燒熱QV薏米為13 606.124 2 J/g。同理測(cè)出糙米、小黃米、黑米的燃燒熱。

由表1可知，薏米、糙米、小黃米、黑米4種米燃燒熱從大到小依次為糙米＞薏米＞小黃米＞黑米。4種米測(cè)試樣燃燒熱在8 727.645 8～16 308.112 3 J/g，變異系數(shù)為1.27%～3.96%，其中糙米燃燒熱16 308.112 3 J/g，能量最高，黑米的燃燒熱為8 727.645 8 J/g，能量相對(duì)較小。米的能量?jī)r(jià)值在一定程度上也可從米的燃燒熱上反映出來(lái)［21］。將燃燒熱作為衡量食品質(zhì)量的一個(gè)重要物理數(shù)據(jù)，從能量方面評(píng)價(jià)食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，為食品分類研究提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 熱重分析

2.2.1 薏米熱重分析。

從圖2～3可以看出，薏米在42.2 ℃時(shí)開始分解，產(chǎn)生11.18%的損失率；第二階段的開始分解溫度為179.3 ℃，當(dāng)損失率為58.86%時(shí)分解溫度達(dá)到390.6 ℃；剩余樣品質(zhì)量為17.64%。微商熱重（DTG）2個(gè)峰形的拐點(diǎn)分別為94.5、319.3 ℃；熱差分析（DTA）曲線峰值為106.2 ℃時(shí)，溫度為63.8～189.6 ℃；DTA曲線峰值為293.7 ℃時(shí)，溫度為265.6～315.3 ℃（表2）。

2.2.2 糙米熱重分析。

從圖4～5可以看出，糙米在45.4 ℃時(shí)開始分解，產(chǎn)生13.25%的損失率；第二階段的開始分解溫度為207.6 ℃，當(dāng)損失率為64.04%時(shí)分解溫度達(dá)到373.0 ℃；剩余樣品質(zhì)量為12.40%。DTG 2個(gè)峰形的拐點(diǎn)分別為94.2、313.2 ℃；糙米的DTA曲線2個(gè)較寬的放熱峰峰值分別為108.7和281.2 ℃，溫度分別為76.7～192.1和212.8～317.0 ℃（表3）。

2.2.3 小黃米熱重分析。

從圖6～7可以看出，小黃米在49.09 ℃時(shí)開始分解，產(chǎn)生10.03%的損失率；第二階段的開始分解溫度為175.9 ℃，當(dāng)損失率為57.63%時(shí)分解溫度達(dá)到383.4 ℃；剩余樣品質(zhì)量為22.43%。DTG 2個(gè)峰形的拐點(diǎn)分別為95.1、315.4 ℃；DTA曲線2個(gè)較寬的放熱峰峰值分別為108.6和262.0 ℃，溫度分別為74.3～178.8和241.0～289.9 ℃（表4）。

2.2.4 黑米熱重分析。

從圖8～9可以看出，黑米在46.5 ℃時(shí)開始分解，損失率為11.05%；溫度達(dá)到189.9 ℃，進(jìn)入分解的第二階段，直至406.7 ℃，損失率為64.33%；剩余樣品質(zhì)量為15.91%。DTG曲線2個(gè)峰形的拐點(diǎn)分別為89.8、316.6 ℃。DTA曲線2個(gè)較寬的放熱峰峰值分別為104.3和295.9 ℃，溫度分別為71.7～165.1和228.0～312.8 ℃（表5）。

根據(jù)4種米燃燒性參數(shù)數(shù)據(jù)構(gòu)建燃燒熱多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系［22］。熱重則是通過(guò)熱重分析儀研究食品顆粒在不同升溫速率中的燃燒特性指數(shù)，判斷食品的燃燒穩(wěn)定性［23-25］。該研究根據(jù)熵的特性，通過(guò)計(jì)算熵值來(lái)判斷一個(gè)事件的隨機(jī)性及無(wú)序程度，用熵值來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響（權(quán)重）越大，其熵值越小。運(yùn)用熵值法，對(duì)4個(gè)樣品進(jìn)行賦權(quán)，從而計(jì)算綜合得分F。采用加權(quán)求和公式計(jì)算樣本的評(píng)價(jià)值，綜合得分F越大，樣本效果越好。最終比較所有的F值，即得出評(píng)價(jià)結(jié)論［26］。經(jīng)計(jì)算，薏米、糙米、小黃米、黑米4種米的F值分別為0.655 6、0.544 4、0.326 6、0.331 0。從熱重分析結(jié)果、米燃燒性方面分析，4種食品燃燒穩(wěn)定性排序?yàn)檗裁祝静诿祝竞诿祝拘↑S米。

2.3 脂肪、灰分含量的測(cè)定

從4種米脂肪、灰分含量測(cè)定結(jié)果（表6）可以看出，薏米、糙米、小黃米、黑米4種米脂肪含量從大到小依次為薏米＞小黃米＞黑米＞糙米，灰分含量從大到小依次為薏米＞黑米＞糙米＞小黃米，4種食品測(cè)試樣脂肪

含量在1%～3%，變異系數(shù)＜3%，其中薏米脂肪含量為2.7%，脂肪含量最高，糙米、小黃米、黑米脂肪含量為1.4%左右。米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在一定程度上也可從米的脂肪、灰分含量上反映出來(lái)。將脂肪、灰分含量作為衡量食品營(yíng)養(yǎng)的一個(gè)重要物理數(shù)據(jù)，從脂肪、灰分含量方面評(píng)價(jià)食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

2.4 多指標(biāo)分析綜合評(píng)價(jià)方法

2.4.1 灰色模式識(shí)別構(gòu)建多指標(biāo)分析綜合評(píng)價(jià)方法。

灰色模式識(shí)別是灰色計(jì)量學(xué)中最常用的方法之一，是求各個(gè)方案與由最佳指標(biāo)組成的理想方案的關(guān)聯(lián)系數(shù)，由關(guān)聯(lián)系數(shù)得到關(guān)聯(lián)度，再按關(guān)聯(lián)度的大小進(jìn)行排序［27］。根據(jù)文獻(xiàn)［28-29］，構(gòu)建廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米多指標(biāo)燃燒熱、燃燒性（米的燃燒穩(wěn)定性）、脂肪含量、灰分含量的多指標(biāo)分析綜合評(píng)價(jià)方法，計(jì)算得到薏米、糙米、小黃米、黑米4種米的關(guān)聯(lián)度分別為0.892 2、0.833 8、0.755 5、0.732 7。由灰色模式識(shí)別構(gòu)建的多指標(biāo)分析綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知，廣西地區(qū)4種米多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)排序?yàn)檗裁祝静诿祝拘↑S米＞黑米。不同產(chǎn)地米營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，薏米質(zhì)量最好，糙米食品營(yíng)養(yǎng)次之，小黃米排名前三名。該研究對(duì)米的多指標(biāo)測(cè)定與綜合評(píng)價(jià)具有重要的理論意義和實(shí)踐意義，可為米的質(zhì)量研究提供科學(xué)依據(jù)。

2.4.2 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)聚類分析構(gòu)建多指標(biāo)分析綜合評(píng)價(jià)方法。

灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)聚類分析是在樣品諸多性質(zhì)的基礎(chǔ)上，按照樣品性質(zhì)的親疏程度進(jìn)行分類，所有的個(gè)案歸類在不同的類中，使同一類中個(gè)體有較大的相似性，不同類中個(gè)體有較大的差異。構(gòu)建廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米多指標(biāo)燃燒熱、燃燒性、脂肪含量、灰分含量多指標(biāo)分析聚類分析圖，根據(jù)文獻(xiàn)［30］，計(jì)算出灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣，按順序作圖得灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)聚類分析樹形圖（圖10）。由圖10可見，多指標(biāo)分析聚類分析圖分為三大類，薏米為一類，糙米為一類，小黃米、黑米為一類。薏米、糙米食品營(yíng)養(yǎng)較高、質(zhì)量較好。通過(guò)灰色系統(tǒng)聚類分析可以尋找不同產(chǎn)地米間的性質(zhì)的相關(guān)程度及親緣關(guān)系，可以更好地根據(jù)食品多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系及從食品營(yíng)養(yǎng)方面研究米分類。

3 結(jié)論

該研究選擇廣西地區(qū)薏米、糙米、小黃米、黑米4種米作為研究對(duì)象，測(cè)定4種米燃燒熱、燃燒穩(wěn)定性、脂肪含量、灰分含量，通過(guò)灰色模式識(shí)別和灰色系統(tǒng)聚類分析構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系，并從食品營(yíng)養(yǎng)方面利用化學(xué)計(jì)量方法進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)與分類。結(jié)果表明，4種米燃燒熱排序?yàn)椴诿祝巨裁祝拘↑S米＞黑米，燃燒穩(wěn)定性排序?yàn)檗裁祝静诿祝竞诿祝拘↑S米，脂肪含量排序?yàn)檗裁祝拘↑S米＞黑米＞糙米，灰分含量排序?yàn)檗裁祝竞诿祝静诿祝拘↑S米，多指標(biāo)化學(xué)計(jì)量分析排序?yàn)檗裁祝静诿祝拘↑S米＞黑米。該研究建立的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系為食品品質(zhì)評(píng)價(jià)提供一種新思路，也為大規(guī)模開發(fā)糧食資源以及糧食分類研究提供科學(xué)依。

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基金項(xiàng)目 廣西科技師范學(xué)院重點(diǎn)科研項(xiàng)目（GXKS2021ZD004）；廣西科技師范學(xué)院高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2021GKSYGA04）；廣西科技師范學(xué)院高層次人才項(xiàng)目（GXKS2020GKY006）。

作者簡(jiǎn)介 周利兵（1978—），男，江蘇宿遷人，教授，碩士，從事食品藥品質(zhì)量評(píng)價(jià)、計(jì)量學(xué)等多學(xué)科交叉融合研究。

收稿日期 2022-05-23