稻谷出米率相关性分析及其参数优化

姚 晶 苏春燕 樊 婷 任 冲

（苏州市吴中区粮油质量监测中心，江苏苏州 215156）

在我国粮食生产和消费中，稻谷占绝对主导地位。2022 年，我国稻谷种植面积29 450 khm2（1 hm2=10 000m2），约占谷物总种植面积的30%，稻谷产量20 849 万t，约占谷物总产量的32%[1]。随着生活水平的提高，人们越来越关注稻米的品质和营养，优质稻米需求量逐渐增大[2]。

整精米率是评价优质稻谷等级的重要质量指标，不仅关系到大米品质高低，也直接影响到粮食加工企业的经济效益。由于检测整精米率指标需经历出糙环节，检测时间较长，受检验人员主观影响较大，数据准确度不高、精密度较差，稻谷轮换交易时易产生诸多矛盾。为方便稻谷定等交易，提高检测效率，促进稻米产业发展，文中研究了出米率与整精米率的相关性，并通过优化出米率检测参数，建立了稻谷出米率指标检验新方法，通过出米率预测整精米率，以达到省时、省力等效果。

1 材料与方法

1.1 材料

30 个批次的粳稻样品，品种为南粳46，由木渎库和胥口库提供。

1.2 仪器

K22 电动离心分样器，浙江托普云农科技股份有限公司；JJSD 自动筛选器，上海嘉定粮油仪器有限公司；LTJM-160 精米机，上海青浦绿洲检测仪器有限公司；JNM-III 型碾米机、CLS.JLG-II 砻谷机，中储粮成都粮食储藏科学研究所；赛多利斯BSA224S 电子精密天平，沙鹰科学仪器(上海)有限公司；JA21002B 电子精密天平，上海精科天美科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 检验方法

分样按照GB 5491《粮食、油料检验扦样分样法》执行。

水分测定按照GB 5009.3《食品安全国家标准食品中水分的测定》执行。

出糙率测定按照GB/T 5495《粮油检验稻谷出糙率检验》执行。

整精米率测定按照GB/T 21719《稻谷整精米率检验法》执行。

1.3.2 出米率指标的建立和测定

分样得到的稻谷试样150 g（m0，精确到0.01 g，下同）置于精米机碾磨槽内，调整压铊卡置于第四卡槽，放下重锤，设定碾磨时间为60 s，结束后去除糠粉，再装入承接盒，取下压铊，移开重锤，转动筛网，放出精米，置于2.5 mm 圆孔筛上，利用自动筛选器按顺时针和逆时针方向各筛选30 s，然后将筛上物倒入分析盘内，去除杂质和糠粉，称取精米质量（m1），按式（1）计算出米率（w）。

1.3.3 出米率测定参数优化

（1）单因素实验

因素基本水平为：稻谷样品150 g、碾磨时间40 s、筛孔直径2.5 mm。在单因素实验中，只调整其中一个因素水平，其他2 个因素水平保持不变，分别进行碾磨时间为40、50、60、70 s，筛孔直径为1.0、1.5、2.0、2.5 mm，样品量为130、140、150、160 g 的单因素出米率实验，并进行比较。

（2）正交试验

选取单因素实验中的相关因素的较优取值进行正交实验，并进行显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 水分、出糙率、整精米率和出米率的测定

按照相关国家标准规定的方法，依次对稻谷的水分、出糙率、整精米率和出米率进行测定，结果如表1 所示。

表1 水分、出糙率、整精米率、出米率测定结果

对整精米率和出米率指标进行比较，在相同情况下，水分对整精米率和出米率的影响均较小，但出米率的中位值和平均值较整精米率更接近，出米率的变幅更小，说明出米率数据的精密度更高、稳定性更好。

2.2 整精米率与出米率相关性分析

对整精米率和出米率进行相关性分析，拟合的一条线性曲线如图1 所示，其回归系数R2为0.8961，已接近0.9，说明整精米率和出米率存在良好的线性关系，出米率整体数据的准确度较好、可靠性较高。

图1 整精米率与出米率相关性

对两组数据进行F 检验，结果如表2 所示。F值＜F（0.05）临界，说明整精米率与出米率两组数据之间没有显著差异，出米率数据可以较为准确地反映稻谷整精米率情况，存在较好的替代性。

表2 双样本方差分析

2.3 出米率测定参数优化

2.3.1 单因素实验结果

2.3.1.1 研磨时间研磨时间对出米率的影响如图2 所示。随着碾磨时间的延长，出米率小幅升高后开始下降，这可能是由于过长时间碾磨，碾磨槽温度较高，籽粒水分快速从内向外迁移，导致样品水分散失加快，应力增大，碎米粒含量增大，所以出米率降低。

图2 时间对出米率的影响

2.3.1.2 筛孔孔径

筛孔孔径对出米率的影响如图3 所示。随着筛孔孔径的增大，出米率呈持续下降趋势，这是由于一些细长籽粒在碾磨成整精米时通过了较大的筛孔。但如果孔径偏小，未达到孔径四分之三的米粒不能筛下而保留在上层归并到整精米中，致使出米率增大。因此，应结合样品粒型，选择合适大小的孔径进行出米率测定。

图3 孔径对出米率的影响

2.3.1.3 样品量

样品量对出米率的影响如图4 所示。随着碾磨室样品量的增大，出米率呈持续上升趋势后，最终再趋于稳定。这可能是由于碾磨室的容积和碾磨辊功率固定，经固定的时间研磨，过少样品量中的细长形籽粒被过度碾磨，不仅损失了大米的皮层，也进一步造成碎米产生，所以出米率偏低。

图4 样品量对出米率的影响

2.3.2 正交实验结果

按照单因素实验结果，选取较优指标的因素水平进行L9（34）正交实验，以出米率为评价指标，结果如表3 所示。

表3 正交实验结果表

由表3 可以发现，研磨时间50 s、筛孔孔径为2.0 mm 和样品量150 g 时，出米率最高，为最优条件。

对研磨时间、筛孔孔径和样品量3 个因素进行方差分析，结果如表4 所示。

表4 方差分析表

由表4 可以发现，筛孔孔径对出米率影响极其显著，研磨时间对出米率影响显著，样品量对出米率影响不显著。所以，在测定出米率时，只有严格根据稻谷粒型选取适宜孔径的筛子，并合理控制碾磨时间，才能有效保证出米率结果的可靠性。

3 结语

本实验研究了粳稻谷在较低水分范围内的整精米率与出米率的相关性，通过测定30 批次的稻谷的水分、出糙率、整精米率和出米率数据，发现出米率和整精米率均有较好的精密度，经数据相关性分析发现出米率与整精米率呈紧密线性正相关性，线性回归系数良好。通过实验发现碾磨时间50 s、筛孔孔径2.0 mm 和样品量150 g 为最优测试条件，该结论与多名学者研究结果一致[3-7]。并在此结论基础上进一步论证了出米率与整精米率的关系，因此可用出米率指标预判稻谷等级，这样可以提高检验效率。

值得注意的是，由于稻谷的生长受到品种、产地、气候等诸多因素影响，而籽粒的内在因素也对出米率存在影响，因此在预判等级进行换算时，需要结合实际情况，选用合适的参数条件进行测定，不同品种稻谷出米率测定时应对线性方程进行修正后再进行使用。对于杂质、黄粒米、谷外糙米等其他因素对出米率的影响，有待在后续的研究中进一步探讨。