五常大米鉴别方法及标准化研究

王 静，云振宇，张 瑶，王 伟，洪

（1.东莞出入境检验检疫局，广东东莞 523072；2.中国标准化研究院，北京 100191）

五常大米鉴别方法及标准化研究

王 静1，2，云振宇2，张 瑶2，王 伟1，洪1

（1.东莞出入境检验检疫局，广东东莞 523072；2.中国标准化研究院，北京 100191）

五常大米是我国著名地理标志产品之一，其品质高但产量低，导致制假售假的现象严重。通过介绍感官、物理、化学、生物学和智能感官仿生技术五类鉴别方法的研究现状和五常大米的标准化现状，为保护五常大米提供科学参考依据。

地理标志产品；五常大米；鉴别；标准

地理标志产品是指产自特定地域，所具有的品质、声誉或其他特性本质上取决于该产地的自然因素和人文因素，经审核批准以地理名称进行命名的产品［1］。黑龙江省五常市阳光充沛、水源丰富，非常适合水稻的生长，其出产的五常大米颗粒饱满、米香浓郁，深受消费者的青睐。当地政府在2001年将五常大米注册为可保护原产地名称的证明商标，品牌效应打响使其价格也不断攀升，一些不法分子趁机制造掺杂假冒的产品冒充五常大米，导致市场上标售的五常大米数量远远超过五常大米的真实产量，因此五常大米的鉴别方法研究对地理标志产品的保护尤为重要。本文对国内外近10年来五常大米或黑龙江大米的鉴别方法进行了系统的归纳总结，分述如下。

1 感官鉴别

市场上销售的五常大米，其外包装既要符合国家标签通则，又要有地理标志产品保护标志和产地证明商标。为防止假冒伪劣产品，消费者更容易从外包装上进行辨别。2015年12月28日五常臻米网开通，消费者可以使用手机扫扫外包装上的条码，就可以知道其是否是五常大米、来自哪块稻田、哪个品种、质量检测结果如何、基因性状比对结果如何等信息，对五常大米实行全产业追溯防伪。

通过测量计算米粒投影面积、米粒长、米粒宽、长宽比、垩白度和垩白粒率，可以反映不同品种大米的外观特征，用来评价大米的品质，也有少数学者用其来鉴别大米的产地。吕海峰等人［2］以来自黑龙江省的查哈阳大米、建三江大米和五常大米为研究对象，测定其外观特征指标，分析数据后发现五常大米可被明显区分于另外2种大米。同样，乔治等人［3］也对黑龙江省不同地域大米的外观特征指标进行测定，结果显示不同地域大米有其特定的外观，可以用其进行产地溯源。

2 物理鉴别

近红外光谱（Near infrared reflectance spectra，NIRS）是一种电磁辐射波，介于可见光和中红外之间，其波段为700～2 500 nm［4］。不同地域的水、土壤、气候不同，影响稻米的生长，使其化学成分含量和组成也发生差异，通过近红外光谱测定这些地域特征信息，可以鉴别不同产地的大米。吕慧等人［5］提取了102份粉碎后不同地域大米样品的近红外光谱，经分析数据，可以准确区分不同属性的粳米、籼米和糯米，并且也能将来自不同地域（如东北、安徽、泰国）的粳米进行正确区分，因此近红外光谱方法可以将不同属性或相同属性、不同地域的大米进行有效区分。夏立娅等人［6］也以不同地域的粳米为研究对象，主要是响水大米和非响水大米，采集分析近红外光谱数据，确定了特征波段，正确鉴别了响水大米和非响水大米，同时利用特征波段可以更好地鉴别非响水大米的不同产地鉴别，证实了特征波段是大米产地溯源的有效波段，可以为五常大米的鉴别提供技术参考。

拉曼光谱（Raman spectrum）是一种散射光谱，可以对物质结构进行鉴定分析，其优点有灵敏度高、操作简便、测定时间短等。目前，拉曼光谱较少应用于谷物领域。孙娟等人［7］对来自黑龙江、江苏、湖南3个产地共123份大米样品利用拉曼光谱技术采集数据，结合化学计量学方法分析数据。结果显示，不同种类的大米（粳米和籼米）得到了有效的区分，同时也将不同品种和产地的大米进行了快速的分类，其中黑龙江、江苏2个产地的大米产地聚类趋势明显。因此，拉曼光谱为大米种类、品种、产地的快速判别提供了可能。

核磁共振（Nuclear magnetic resonance，NMR）技术是有机化合物结构鉴定和化学动力学研究等领域的重要方法，已成功应用于食品的检测与分析中。例如，Monakhova Y B等人［8］研究了适用于NMR检测的大米样品制备方法，从中获取丰富的化合物信息，并利用模式识别对46个大米样品按产地和品种进行了有效区分。何瑶等人［9］利用核磁共振氢谱（1H NMR）技术分析大米样品的化学组分，利用多变量统计方法辨识五常稻花香米和掺假大米，为五常大米的鉴定提供理论依据。

低场核磁共振技术可以测定食品中水分的流动性及分布状态，具有简便、快捷、无损的特点。不同品种的大米含有不同的直链淀粉与支链淀粉，当大米煮熟冷却至室温时，影响了大米中水分的存在状态。姜潮等人［10］以黑龙江五常、黑龙江佳木斯、吉林梅河、江苏苏州和河南原阳的粳米为研究对象，采用低场核磁共振技术检测，经分析数据，能将这5个产地的大米进行有效区分，并且大米品质的差异也与大米产地距离的远近有关，这种方法也为大米品种和产地的鉴定提供了一种新的研究思路。

3 化学鉴别

大米的化学指标（主要包括蛋白质、直链淀粉、脂肪和微量元素等）指纹分析是鉴别大米产地的一种潜在技术。钱丽丽等人［11］通过测定分析不同产地大米蛋白质、直链淀粉、脂肪和灰分的含量发现其有显著差异，其中五常大米样品的脂肪含量最高、蛋白质和灰分含量最低。进一步运用线性判别分析法可以有效地进行产地判别。吕海峰等人［2］对五常、查哈阳和建三江89份大米样品利用2种组合方式，一是化学指标蛋白质含量和直链淀粉含量的组合，二是外观指标和理化指标的组合，化学计量学分析方法分析数据。结果显示，五常大米样品与另外2个产地（查哈阳和建三江）的大米完全不同，为五常大米的鉴别提供了可能。

香气主要影响大米的食用品质，很少用于判别大米的产地。王娜娜等人［12］利用顶空固相微萃取-气相色谱法收集了4个产地（黑龙江、云南、河南和海南）大米的挥发性成分，建立模型，可以准确地区分不同产地的大米，为五常大米的鉴别提供了思路。

3.3.1 光谱质谱联用鉴别

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是质谱分析方法之一，由于其检测灵敏度高，主要用于痕量分析，如动植物组织、食品及水中痕量元素的分析。黄小龙等人［13］应用ICP-MS测定了大米中27种矿物元素，结果显示，大多数元素含量随着地理条件的不同差异较大。黎永乐等人［14］应用ICP-MS测定大米样品的无机元素，并从中筛选出Ca，Cu，Fe，K，Mg，Mn，Zn，Ni，As，Sr，Cd，Ba，Mo，Se等14个元素的数据进行后续分析，Fisher判别法和人工神经网络法分别建立的模型均能很好地判别五常大米和其他大米。研究显示，五常大米的无机元素含量与其他地区大米不同，通过测定其无机元素含量可以有效地判别五常大米，进行产地溯源。

3.3.2 色谱质谱联用鉴别

大米中的营养成分有蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维、维生素等，其中不饱和脂肪酸等脂溶性化合物可以评价大米的品质，但有学者发现，不同属性及产地的大米脂肪酸含量也不尽相同［15］。田福林等人［16］利用气相色谱质谱联用技术（GC-MS）测定4种不同产地大米（五常大米、辽宁大米、梅河大米和泰国香米）中的主要脂溶性化合物（棕榈酸、亚油酸、油酸、角鲨烯和谷甾醇），结果表明五常大米与辽宁大米、梅河大米和泰国香米有明显的区别，建立了一种对不同产地大米进行快速鉴定的方法。

3.3.3 色谱质谱联用结合光谱质谱联用鉴别

由于稻米的生长环境（水、土壤、气候）和种植培育技术（肥料投入等）可以影响大米中同位素比率和矿物质元素含量，因此测定其比较稳定的元素特征可以鉴别稻米的产地。邵圣枝等人［17］采用稳定同位素比率质谱仪（IRMS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定不同产地稻米中稳定同位素比率和矿物质元素的含量，结果表明结合主成分分析和线性判别分析方法能够有效地区分3个产地（黑龙江、辽宁和江苏）的稻米，以及黑龙江4个小区域（五常、方正、延寿、鸡西）的稻米，为稻米产地溯源的可行性提供了方法依据。

4 生物学鉴别

不同地域适合种植不同的谷物品种，不同品种的谷物中含有不同的遗传物质，检测其不同的遗传物质可以鉴别其原产地。SSR（Simple sequence repeats）标记是一种以特异引物PCR为基础的分子标记技术。陈英华等人［18］利用SSR标记对东北水稻的遗传多样性进行分析，结果表明东北3个省份中黑龙江地区的品种整体纯合程度、水稻遗传多样丰富程度最高。通过遗传聚类分析显示，吉林与黑龙江的整体亲缘关系较近，相对地与辽宁较远。孙健等人利用SSR标记对黑龙江省80个主栽水稻品种进行了遗传多样性分析，结果表明需要利用42对SSR引物才能够将80份供试品种完全区分开来，这也说明了黑龙江粳稻之间的亲缘关系较近，遗传距离小。这些也为五常大米的DNA指纹鉴别提供了可能。

5 智能感官仿生技术鉴别

电子鼻是一种仿生学嗅觉电子系统，主要检测样品中挥发成分的整体信息，即气味的“指纹数据”。钱丽丽等人［19］应用电子鼻系统对28份五常大米、建三江大米和查哈阳大米样品进行挥发性成分测定，主成分分析（PCA）可以将五常大米样品完全区分于查哈阳大米和建三江大米；线性判别分析（LDA）模型对不同地域来源大米有较好的判别。研究显示，电子鼻技术结合化学计量学方法可能成为大米产地溯源的一种有效手段。

6 各种鉴别方法的比较分析

感官鉴别中外包装鉴别是扫码验真伪，虽然官方指定了验证平台，但需要更多的企业参与、消费者监督和管理部门的监管，完善该平台。由于其没有检测环节，这里不再与其他鉴别方法做比较。

感官鉴别中外观特征鉴别是通过仪器测定大米的外观特征，经分析数据并对其差异进行鉴别，具有简便、快速、低廉等优点，但大米外观的不完整也会严重影响其鉴别结果。

物理鉴别时借助光谱、核磁共振等仪器，具有操作简便、检测周期短、仪器价格低的特点，但必须建立有效的数据库，并结合化学计量学方法对数据进行统计分析，才能用于实际样品的鉴别。

化学鉴别是测定大米中特异性的化学指标，但可能存在重叠的原产地信息现象，需进行大量的数据分析和样品收集。

生物学鉴别具有特异性好、灵敏度高、快速等优点，不受大米的生长季节、加工方法、外观特征的影响，但提取五常大米的特异性片段是产地鉴别的关键点。

智能感官仿生技术响应时间短、检测速度快，测定评估范围广，可以检测各种不同种类的样品，但对气味特异性低、气味成分组成多、气味浓度低的大米产品会影响其鉴别结果。

5种鉴别方法的比较见表1。

表1 5种鉴别方法的比较

7 五常大米标准现状

国家质量监督检验检疫总局在2003年批准五常大米为原产地保护产品，明确其保护范围，即五常市现辖行政区域，执行国家强制性标准GB 19266—2003原产地域产品五常大米，该标准在2008年更新为国家推荐性标准GB/T 19266—2008地理标志产品五常大米，这就说明五常大米可以执行此推荐性标准，也可以执行大米质量标准GB 1354—2009大米，这个推荐性标准规定了五常大米的保护范围、自然环境、检验方法等，但其良种繁育、种植培育、田间管理、品种保护等方面没有相关标准。

8 结语

五常大米作为地理标志产品，相对于市场上同类普通产品，具有独特的产品品质和品牌影响力，价格也明显趋高，导致假冒伪劣的五常大米广泛存在于市场中，为五常大米的品质控制带来了很大的挑战，因此对其快速有效的鉴别非常重要。本文从感官、物理、化学、生物学和智能感官仿生技术鉴别这5个方面，综述了近10年来的国内外五常大米或黑龙江大米鉴别方法的研究进展，为五常大米的鉴别提供科学参考。五常大米的标准较少，需进一步建立其从种子→田间→收获→包装的完整标准体系，更好地保护地理标志产品五常大米。

［1］ 国家质量监督检验检疫总局.《地理标志产品保护规定》第78号 ［Z］.2005-06-07.

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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

国家质检公益行业科研项目“地理标志产品产地识别技术与区域经济贡献评价方法研究”（201210010）。

王 静（1980— ），女，硕士，工程师，研究方向为食品安全检测技术及地理标志产品保护。