五常大米鑒別方法及標準化研究

王 靜，云振宇，張 瑤，王 偉，洪

（1.東莞出入境檢驗檢疫局，廣東東莞 523072；2.中國標準化研究院，北京 100191）

五常大米鑒別方法及標準化研究

王 靜1，2，云振宇2，張 瑤2，王 偉1，洪1

（1.東莞出入境檢驗檢疫局，廣東東莞 523072；2.中國標準化研究院，北京 100191）

五常大米是我國著名地理標志產品之一，其品質高但產量低，導致制假售假的現象嚴重。通過介紹感官、物理、化學、生物學和智能感官仿生技術五類鑒別方法的研究現狀和五常大米的標準化現狀，為保護五常大米提供科學參考依據。

地理標志產品；五常大米；鑒別；標準

地理標志產品是指產自特定地域，所具有的品質、聲譽或其他特性本質上取決于該產地的自然因素和人文因素，經審核批準以地理名稱進行命名的產品［1］。黑龍江省五常市陽光充沛、水源豐富，非常適合水稻的生長，其出產的五常大米顆粒飽滿、米香濃郁，深受消費者的青睞。當地政府在2001年將五常大米注冊為可保護原產地名稱的證明商標，品牌效應打響使其價格也不斷攀升，一些不法分子趁機制造摻雜假冒的產品冒充五常大米，導致市場上標售的五常大米數量遠遠超過五常大米的真實產量，因此五常大米的鑒別方法研究對地理標志產品的保護尤為重要。本文對國內外近10年來五常大米或黑龍江大米的鑒別方法進行了系統的歸納總結，分述如下。

1 感官鑒別

市場上銷售的五常大米，其外包裝既要符合國家標簽通則，又要有地理標志產品保護標志和產地證明商標。為防止假冒偽劣產品，消費者更容易從外包裝上進行辨別。2015年12月28日五常臻米網開通，消費者可以使用手機掃掃外包裝上的條碼，就可以知道其是否是五常大米、來自哪塊稻田、哪個品種、質量檢測結果如何、基因性狀比對結果如何等信息，對五常大米實行全產業追溯防偽。

通過測量計算米粒投影面積、米粒長、米粒寬、長寬比、堊白度和堊白粒率，可以反映不同品種大米的外觀特征，用來評價大米的品質，也有少數學者用其來鑒別大米的產地。呂海峰等人［2］以來自黑龍江省的查哈陽大米、建三江大米和五常大米為研究對象，測定其外觀特征指標，分析數據后發現五常大米可被明顯區分于另外2種大米。同樣，喬治等人［3］也對黑龍江省不同地域大米的外觀特征指標進行測定，結果顯示不同地域大米有其特定的外觀，可以用其進行產地溯源。

2 物理鑒別

近紅外光譜（Near infrared reflectance spectra，NIRS）是一種電磁輻射波，介于可見光和中紅外之間，其波段為700～2 500 nm［4］。不同地域的水、土壤、氣候不同，影響稻米的生長，使其化學成分含量和組成也發生差異，通過近紅外光譜測定這些地域特征信息，可以鑒別不同產地的大米。呂慧等人［5］提取了102份粉碎后不同地域大米樣品的近紅外光譜，經分析數據，可以準確區分不同屬性的粳米、秈米和糯米，并且也能將來自不同地域（如東北、安徽、泰國）的粳米進行正確區分，因此近紅外光譜方法可以將不同屬性或相同屬性、不同地域的大米進行有效區分。夏立婭等人［6］也以不同地域的粳米為研究對象，主要是響水大米和非響水大米，采集分析近紅外光譜數據，確定了特征波段，正確鑒別了響水大米和非響水大米，同時利用特征波段可以更好地鑒別非響水大米的不同產地鑒別，證實了特征波段是大米產地溯源的有效波段，可以為五常大米的鑒別提供技術參考。

拉曼光譜（Raman spectrum）是一種散射光譜，可以對物質結構進行鑒定分析，其優點有靈敏度高、操作簡便、測定時間短等。目前，拉曼光譜較少應用于谷物領域。孫娟等人［7］對來自黑龍江、江蘇、湖南3個產地共123份大米樣品利用拉曼光譜技術采集數據，結合化學計量學方法分析數據。結果顯示，不同種類的大米（粳米和秈米）得到了有效的區分，同時也將不同品種和產地的大米進行了快速的分類，其中黑龍江、江蘇2個產地的大米產地聚類趨勢明顯。因此，拉曼光譜為大米種類、品種、產地的快速判別提供了可能。

核磁共振（Nuclear magnetic resonance，NMR）技術是有機化合物結構鑒定和化學動力學研究等領域的重要方法，已成功應用于食品的檢測與分析中。例如，Monakhova Y B等人［8］研究了適用于NMR檢測的大米樣品制備方法，從中獲取豐富的化合物信息，并利用模式識別對46個大米樣品按產地和品種進行了有效區分。何瑤等人［9］利用核磁共振氫譜（1H NMR）技術分析大米樣品的化學組分，利用多變量統計方法辨識五常稻花香米和摻假大米，為五常大米的鑒定提供理論依據。

低場核磁共振技術可以測定食品中水分的流動性及分布狀態，具有簡便、快捷、無損的特點。不同品種的大米含有不同的直鏈淀粉與支鏈淀粉，當大米煮熟冷卻至室溫時，影響了大米中水分的存在狀態。姜潮等人［10］以黑龍江五常、黑龍江佳木斯、吉林梅河、江蘇蘇州和河南原陽的粳米為研究對象，采用低場核磁共振技術檢測，經分析數據，能將這5個產地的大米進行有效區分，并且大米品質的差異也與大米產地距離的遠近有關，這種方法也為大米品種和產地的鑒定提供了一種新的研究思路。

3 化學鑒別

大米的化學指標（主要包括蛋白質、直鏈淀粉、脂肪和微量元素等）指紋分析是鑒別大米產地的一種潛在技術。錢麗麗等人［11］通過測定分析不同產地大米蛋白質、直鏈淀粉、脂肪和灰分的含量發現其有顯著差異，其中五常大米樣品的脂肪含量最高、蛋白質和灰分含量最低。進一步運用線性判別分析法可以有效地進行產地判別。呂海峰等人［2］對五常、查哈陽和建三江89份大米樣品利用2種組合方式，一是化學指標蛋白質含量和直鏈淀粉含量的組合，二是外觀指標和理化指標的組合，化學計量學分析方法分析數據。結果顯示，五常大米樣品與另外2個產地（查哈陽和建三江）的大米完全不同，為五常大米的鑒別提供了可能。

香氣主要影響大米的食用品質，很少用于判別大米的產地。王娜娜等人［12］利用頂空固相微萃取-氣相色譜法收集了4個產地（黑龍江、云南、河南和海南）大米的揮發性成分，建立模型，可以準確地區分不同產地的大米，為五常大米的鑒別提供了思路。

3.3.1 光譜質譜聯用鑒別

電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）是質譜分析方法之一，由于其檢測靈敏度高，主要用于痕量分析，如動植物組織、食品及水中痕量元素的分析。黃小龍等人［13］應用ICP-MS測定了大米中27種礦物元素，結果顯示，大多數元素含量隨著地理條件的不同差異較大。黎永樂等人［14］應用ICP-MS測定大米樣品的無機元素，并從中篩選出Ca，Cu，Fe，K，Mg，Mn，Zn，Ni，As，Sr，Cd，Ba，Mo，Se等14個元素的數據進行后續分析，Fisher判別法和人工神經網絡法分別建立的模型均能很好地判別五常大米和其他大米。研究顯示，五常大米的無機元素含量與其他地區大米不同，通過測定其無機元素含量可以有效地判別五常大米，進行產地溯源。

3.3.2 色譜質譜聯用鑒別

大米中的營養成分有蛋白質、脂肪、碳水化合物、膳食纖維、維生素等，其中不飽和脂肪酸等脂溶性化合物可以評價大米的品質，但有學者發現，不同屬性及產地的大米脂肪酸含量也不盡相同［15］。田福林等人［16］利用氣相色譜質譜聯用技術（GC-MS）測定4種不同產地大米（五常大米、遼寧大米、梅河大米和泰國香米）中的主要脂溶性化合物（棕櫚酸、亞油酸、油酸、角鯊烯和谷甾醇），結果表明五常大米與遼寧大米、梅河大米和泰國香米有明顯的區別，建立了一種對不同產地大米進行快速鑒定的方法。

3.3.3 色譜質譜聯用結合光譜質譜聯用鑒別

由于稻米的生長環境（水、土壤、氣候）和種植培育技術（肥料投入等）可以影響大米中同位素比率和礦物質元素含量，因此測定其比較穩定的元素特征可以鑒別稻米的產地。邵圣枝等人［17］采用穩定同位素比率質譜儀（IRMS）和電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）測定不同產地稻米中穩定同位素比率和礦物質元素的含量，結果表明結合主成分分析和線性判別分析方法能夠有效地區分3個產地（黑龍江、遼寧和江蘇）的稻米，以及黑龍江4個小區域（五常、方正、延壽、雞西）的稻米，為稻米產地溯源的可行性提供了方法依據。

4 生物學鑒別

不同地域適合種植不同的谷物品種，不同品種的谷物中含有不同的遺傳物質，檢測其不同的遺傳物質可以鑒別其原產地。SSR（Simple sequence repeats）標記是一種以特異引物PCR為基礎的分子標記技術。陳英華等人［18］利用SSR標記對東北水稻的遺傳多樣性進行分析，結果表明東北3個省份中黑龍江地區的品種整體純合程度、水稻遺傳多樣豐富程度最高。通過遺傳聚類分析顯示，吉林與黑龍江的整體親緣關系較近，相對地與遼寧較遠。孫健等人利用SSR標記對黑龍江省80個主栽水稻品種進行了遺傳多樣性分析，結果表明需要利用42對SSR引物才能夠將80份供試品種完全區分開來，這也說明了黑龍江粳稻之間的親緣關系較近，遺傳距離小。這些也為五常大米的DNA指紋鑒別提供了可能。

5 智能感官仿生技術鑒別

電子鼻是一種仿生學嗅覺電子系統，主要檢測樣品中揮發成分的整體信息，即氣味的“指紋數據”。錢麗麗等人［19］應用電子鼻系統對28份五常大米、建三江大米和查哈陽大米樣品進行揮發性成分測定，主成分分析（PCA）可以將五常大米樣品完全區分于查哈陽大米和建三江大米；線性判別分析（LDA）模型對不同地域來源大米有較好的判別。研究顯示，電子鼻技術結合化學計量學方法可能成為大米產地溯源的一種有效手段。

6 各種鑒別方法的比較分析

感官鑒別中外包裝鑒別是掃碼驗真偽，雖然官方指定了驗證平臺，但需要更多的企業參與、消費者監督和管理部門的監管，完善該平臺。由于其沒有檢測環節，這里不再與其他鑒別方法做比較。

感官鑒別中外觀特征鑒別是通過儀器測定大米的外觀特征，經分析數據并對其差異進行鑒別，具有簡便、快速、低廉等優點，但大米外觀的不完整也會嚴重影響其鑒別結果。

物理鑒別時借助光譜、核磁共振等儀器，具有操作簡便、檢測周期短、儀器價格低的特點，但必須建立有效的數據庫，并結合化學計量學方法對數據進行統計分析，才能用于實際樣品的鑒別。

化學鑒別是測定大米中特異性的化學指標，但可能存在重疊的原產地信息現象，需進行大量的數據分析和樣品收集。

生物學鑒別具有特異性好、靈敏度高、快速等優點，不受大米的生長季節、加工方法、外觀特征的影響，但提取五常大米的特異性片段是產地鑒別的關鍵點。

智能感官仿生技術響應時間短、檢測速度快，測定評估范圍廣，可以檢測各種不同種類的樣品，但對氣味特異性低、氣味成分組成多、氣味濃度低的大米產品會影響其鑒別結果。

5種鑒別方法的比較見表1。

表1 5種鑒別方法的比較

7 五常大米標準現狀

國家質量監督檢驗檢疫總局在2003年批準五常大米為原產地保護產品，明確其保護范圍，即五常市現轄行政區域，執行國家強制性標準GB 19266—2003原產地域產品五常大米，該標準在2008年更新為國家推薦性標準GB/T 19266—2008地理標志產品五常大米，這就說明五常大米可以執行此推薦性標準，也可以執行大米質量標準GB 1354—2009大米，這個推薦性標準規定了五常大米的保護范圍、自然環境、檢驗方法等，但其良種繁育、種植培育、田間管理、品種保護等方面沒有相關標準。

8 結語

五常大米作為地理標志產品，相對于市場上同類普通產品，具有獨特的產品品質和品牌影響力，價格也明顯趨高，導致假冒偽劣的五常大米廣泛存在于市場中，為五常大米的品質控制帶來了很大的挑戰，因此對其快速有效的鑒別非常重要。本文從感官、物理、化學、生物學和智能感官仿生技術鑒別這5個方面，綜述了近10年來的國內外五常大米或黑龍江大米鑒別方法的研究進展，為五常大米的鑒別提供科學參考。五常大米的標準較少，需進一步建立其從種子→田間→收獲→包裝的完整標準體系，更好地保護地理標志產品五常大米。

［1］ 國家質量監督檢驗檢疫總局.《地理標志產品保護規定》第78號 ［Z］.2005-06-07.

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［19］錢麗麗，喬治，左鋒，等.基于電子鼻技術的地理標志大米產地溯源研究 ［J］.農產品加工（學刊），2014（12）：38-41.◇

Wuchang rice is China's well-known geographical indication product of high quality and low yield，resulting in the serious phenomenon of fake goods.This article introduces the recent study about five identification methods of sensory，physical，chemical，biological and intelligent sensory bionic technology，and the standardization of Wuchang rice，providing a scientific reference for the protection of Wuchang rice.

geographical indication product；Wuchang rice；identification；standard

1671-9646（2016）09a-0046-04

F326.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.016

2016-06-17

國家質檢公益行業科研項目“地理標志產品產地識別技術與區域經濟貢獻評價方法研究”（201210010）。

王 靜（1980— ），女，碩士，工程師，研究方向為食品安全檢測技術及地理標志產品保護。