王 靜，云振宇，張 瑤，王 偉，洪

（1.東莞出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東東莞 523072；2.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100191）

五常大米鑒別方法及標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)檢疫局，廣東東莞 523072；2.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100191）

五常大米是我國(guó)著名地理標(biāo)志產(chǎn)品之一，其品質(zhì)高但產(chǎn)量低，導(dǎo)致制假售假的現(xiàn)象嚴(yán)重。通過介紹感官、物理、化學(xué)、生物學(xué)和智能感官仿生技術(shù)五類鑒別方法的研究現(xiàn)狀和五常大米的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，為保護(hù)五常大米提供科學(xué)參考依據(jù)。

地理標(biāo)志產(chǎn)品；五常大米；鑒別；標(biāo)準(zhǔn)

地理標(biāo)志產(chǎn)品是指產(chǎn)自特定地域，所具有的品質(zhì)、聲譽(yù)或其他特性本質(zhì)上取決于該產(chǎn)地的自然因素和人文因素，經(jīng)審核批準(zhǔn)以地理名稱進(jìn)行命名的產(chǎn)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(zhǎng)，其出產(chǎn)的五常大米顆粒飽滿、米香濃郁，深受消費(fèi)者的青睞。當(dāng)?shù)卣?001年將五常大米注冊(cè)為可保護(hù)原產(chǎn)地名稱的證明商標(biāo)，品牌效應(yīng)打響使其價(jià)格也不斷攀升，一些不法分子趁機(jī)制造摻雜假冒的產(chǎn)品冒充五常大米，導(dǎo)致市場(chǎng)上標(biāo)售的五常大米數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過五常大米的真實(shí)產(chǎn)量，因此五常大米的鑒別方法研究對(duì)地理標(biāo)志產(chǎn)品的保護(hù)尤為重要。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外近10年來五常大米或黑龍江大米的鑒別方法進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納總結(jié)，分述如下。

1 感官鑒別

市場(chǎng)上銷售的五常大米，其外包裝既要符合國(guó)家標(biāo)簽通則，又要有地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)標(biāo)志和產(chǎn)地證明商標(biāo)。為防止假冒偽劣產(chǎn)品，消費(fèi)者更容易從外包裝上進(jìn)行辨別。2015年12月28日五常臻米網(wǎng)開通，消費(fèi)者可以使用手機(jī)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(gè)品種、質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如何、基因性狀比對(duì)結(jié)果如何等信息，對(duì)五常大米實(shí)行全產(chǎn)業(yè)追溯防偽。

通過測(cè)量計(jì)算米粒投影面積、米粒長(zhǎng)、米粒寬、長(zhǎng)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(píng)價(jià)大米的品質(zhì)，也有少數(shù)學(xué)者用其來鑒別大米的產(chǎn)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(duì)象，測(cè)定其外觀特征指標(biāo)，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)五常大米可被明顯區(qū)分于另外2種大米。同樣，喬治等人［3］也對(duì)黑龍江省不同地域大米的外觀特征指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示不同地域大米有其特定的外觀，可以用其進(jìn)行產(chǎn)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(zhǎng)，使其化學(xué)成分含量和組成也發(fā)生差異，通過近紅外光譜測(cè)定這些地域特征信息，可以鑒別不同產(chǎn)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(jīng)分析數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確區(qū)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(guó)）的粳米進(jìn)行正確區(qū)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(jìn)行有效區(qū)分。夏立婭等人［6］也以不同地域的粳米為研究對(duì)象，主要是響水大米和非響水大米，采集分析近紅外光譜數(shù)據(jù)，確定了特征波段，正確鑒別了響水大米和非響水大米，同時(shí)利用特征波段可以更好地鑒別非響水大米的不同產(chǎn)地鑒別，證實(shí)了特征波段是大米產(chǎn)地溯源的有效波段，可以為五常大米的鑒別提供技術(shù)參考。

拉曼光譜（Raman spectrum）是一種散射光譜，可以對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定分析，其優(yōu)點(diǎn)有靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、測(cè)定時(shí)間短等。目前，拉曼光譜較少應(yīng)用于谷物領(lǐng)域。孫娟等人［7］對(duì)來自黑龍江、江蘇、湖南3個(gè)產(chǎn)地共123份大米樣品利用拉曼光譜技術(shù)采集數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法分析數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，不同種類的大米（粳米和秈米）得到了有效的區(qū)分，同時(shí)也將不同品種和產(chǎn)地的大米進(jìn)行了快速的分類，其中黑龍江、江蘇2個(gè)產(chǎn)地的大米產(chǎn)地聚類趨勢(shì)明顯。因此，拉曼光譜為大米種類、品種、產(chǎn)地的快速判別提供了可能。

核磁共振（Nuclear magnetic resonance，NMR）技術(shù)是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定和化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究等領(lǐng)域的重要方法，已成功應(yīng)用于食品的檢測(cè)與分析中。例如，Monakhova Y B等人［8］研究了適用于NMR檢測(cè)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(shí)別對(duì)46個(gè)大米樣品按產(chǎn)地和品種進(jìn)行了有效區(qū)分。何瑤等人［9］利用核磁共振氫譜（1H NMR）技術(shù)分析大米樣品的化學(xué)組分，利用多變量統(tǒng)計(jì)方法辨識(shí)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(jù)。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以測(cè)定食品中水分的流動(dòng)性及分布狀態(tài)，具有簡(jiǎn)便、快捷、無損的特點(diǎn)。不同品種的大米含有不同的直鏈淀粉與支鏈淀粉，當(dāng)大米煮熟冷卻至室溫時(shí)，影響了大米中水分的存在狀態(tài)。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(duì)象，采用低場(chǎng)核磁共振技術(shù)檢測(cè)，經(jīng)分析數(shù)據(jù)，能將這5個(gè)產(chǎn)地的大米進(jìn)行有效區(qū)分，并且大米品質(zhì)的差異也與大米產(chǎn)地距離的遠(yuǎn)近有關(guān)，這種方法也為大米品種和產(chǎn)地的鑒定提供了一種新的研究思路。

3 化學(xué)鑒別

大米的化學(xué)指標(biāo)（主要包括蛋白質(zhì)、直鏈淀粉、脂肪和微量元素等）指紋分析是鑒別大米產(chǎn)地的一種潛在技術(shù)。錢麗麗等人［11］通過測(cè)定分析不同產(chǎn)地大米蛋白質(zhì)、直鏈淀粉、脂肪和灰分的含量發(fā)現(xiàn)其有顯著差異，其中五常大米樣品的脂肪含量最高、蛋白質(zhì)和灰分含量最低。進(jìn)一步運(yùn)用線性判別分析法可以有效地進(jìn)行產(chǎn)地判別。呂海峰等人［2］對(duì)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(xué)指標(biāo)蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量的組合，二是外觀指標(biāo)和理化指標(biāo)的組合，化學(xué)計(jì)量學(xué)分析方法分析數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，五常大米樣品與另外2個(gè)產(chǎn)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(zhì)，很少用于判別大米的產(chǎn)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(gè)產(chǎn)地（黑龍江、云南、河南和海南）大米的揮發(fā)性成分，建立模型，可以準(zhǔn)確地區(qū)分不同產(chǎn)地的大米，為五常大米的鑒別提供了思路。

3.3.1 光譜質(zhì)譜聯(lián)用鑒別

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）是質(zhì)譜分析方法之一，由于其檢測(cè)靈敏度高，主要用于痕量分析，如動(dòng)植物組織、食品及水中痕量元素的分析。黃小龍等人［13］應(yīng)用ICP-MS測(cè)定了大米中27種礦物元素，結(jié)果顯示，大多數(shù)元素含量隨著地理?xiàng)l件的不同差異較大。黎永樂等人［14］應(yīng)用ICP-MS測(cè)定大米樣品的無機(jī)元素，并從中篩選出Ca，Cu，F(xiàn)e，K，Mg，Mn，Zn，Ni，As，Sr，Cd，Ba，Mo，Se等14個(gè)元素的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)分析，F(xiàn)isher判別法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jī)元素含量與其他地區(qū)大米不同，通過測(cè)定其無機(jī)元素含量可以有效地判別五常大米，進(jìn)行產(chǎn)地溯源。

3.3.2 色譜質(zhì)譜聯(lián)用鑒別

大米中的營(yíng)養(yǎng)成分有蛋白質(zhì)、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(píng)價(jià)大米的品質(zhì)，但有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，不同屬性及產(chǎn)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(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）測(cè)定4種不同產(chǎn)地大米（五常大米、遼寧大米、梅河大米和泰國(guó)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(jié)果表明五常大米與遼寧大米、梅河大米和泰國(guó)香米有明顯的區(qū)別，建立了一種對(duì)不同產(chǎn)地大米進(jìn)行快速鑒定的方法。

3.3.3 色譜質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)合光譜質(zhì)譜聯(lián)用鑒別

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

4 生物學(xué)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(zhì)，檢測(cè)其不同的遺傳物質(zhì)可以鑒別其原產(chǎn)地。SSR（Simple sequence repeats）標(biāo)記是一種以特異引物PCR為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記技術(shù)。陳英華等人［18］利用SSR標(biāo)記對(duì)東北水稻的遺傳多樣性進(jìn)行分析，結(jié)果表明東北3個(gè)省份中黑龍江地區(qū)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(guān)系較近，相對(duì)地與遼寧較遠(yuǎn)。孫健等人利用SSR標(biāo)記對(duì)黑龍江省80個(gè)主栽水稻品種進(jìn)行了遺傳多樣性分析，結(jié)果表明需要利用42對(duì)SSR引物才能夠?qū)?0份供試品種完全區(qū)分開來，這也說明了黑龍江粳稻之間的親緣關(guān)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(shù)鑒別

電子鼻是一種仿生學(xué)嗅覺電子系統(tǒng)，主要檢測(cè)樣品中揮發(fā)成分的整體信息，即氣味的“指紋數(shù)據(jù)”。錢麗麗等人［19］應(yīng)用電子鼻系統(tǒng)對(duì)28份五常大米、建三江大米和查哈陽大米樣品進(jìn)行揮發(fā)性成分測(cè)定，主成分分析（PCA）可以將五常大米樣品完全區(qū)分于查哈陽大米和建三江大米；線性判別分析（LDA）模型對(duì)不同地域來源大米有較好的判別。研究顯示，電子鼻技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可能成為大米產(chǎn)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(yàn)真?zhèn)?，雖然官方指定了驗(yàn)證平臺(tái)，但需要更多的企業(yè)參與、消費(fèi)者監(jiān)督和管理部門的監(jiān)管，完善該平臺(tái)。由于其沒有檢測(cè)環(huán)節(jié)，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(cè)定大米的外觀特征，經(jīng)分析數(shù)據(jù)并對(duì)其差異進(jìn)行鑒別，具有簡(jiǎn)便、快速、低廉等優(yōu)點(diǎn)，但大米外觀的不完整也會(huì)嚴(yán)重影響其鑒別結(jié)果。

物理鑒別時(shí)借助光譜、核磁共振等儀器，具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)周期短、儀器價(jià)格低的特點(diǎn)，但必須建立有效的數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，才能用于實(shí)際樣品的鑒別。

化學(xué)鑒別是測(cè)定大米中特異性的化學(xué)指標(biāo)，但可能存在重疊的原產(chǎn)地信息現(xiàn)象，需進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分析和樣品收集。

生物學(xué)鑒別具有特異性好、靈敏度高、快速等優(yōu)點(diǎn)，不受大米的生長(zhǎng)季節(jié)、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(chǎn)地鑒別的關(guān)鍵點(diǎn)。

智能感官仿生技術(shù)響應(yīng)時(shí)間短、檢測(cè)速度快，測(cè)定評(píng)估范圍廣，可以檢測(cè)各種不同種類的樣品，但對(duì)氣味特異性低、氣味成分組成多、氣味濃度低的大米產(chǎn)品會(huì)影響其鑒別結(jié)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(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局在2003年批準(zhǔn)五常大米為原產(chǎn)地保護(hù)產(chǎn)品，明確其保護(hù)范圍，即五常市現(xiàn)轄行政區(qū)域，執(zhí)行國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 19266—2003原產(chǎn)地域產(chǎn)品五常大米，該標(biāo)準(zhǔn)在2008年更新為國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19266—2008地理標(biāo)志產(chǎn)品五常大米，這就說明五常大米可以執(zhí)行此推薦性標(biāo)準(zhǔn)，也可以執(zhí)行大米質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 1354—2009大米，這個(gè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五常大米的保護(hù)范圍、自然環(huán)境、檢驗(yàn)方法等，但其良種繁育、種植培育、田間管理、品種保護(hù)等方面沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

8 結(jié)語

五常大米作為地理標(biāo)志產(chǎn)品，相對(duì)于市場(chǎng)上同類普通產(chǎn)品，具有獨(dú)特的產(chǎn)品品質(zhì)和品牌影響力，價(jià)格也明顯趨高，導(dǎo)致假冒偽劣的五常大米廣泛存在于市場(chǎng)中，為五常大米的品質(zhì)控制帶來了很大的挑戰(zhàn)，因此對(duì)其快速有效的鑒別非常重要。本文從感官、物理、化學(xué)、生物學(xué)和智能感官仿生技術(shù)鑒別這5個(gè)方面，綜述了近10年來的國(guó)內(nèi)外五常大米或黑龍江大米鑒別方法的研究進(jìn)展，為五常大米的鑒別提供科學(xué)參考。五常大米的標(biāo)準(zhǔn)較少，需進(jìn)一步建立其從種子→田間→收獲→包裝的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，更好地保護(hù)地理標(biāo)志產(chǎn)品五常大米。

［1］ 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.《地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)規(guī)定》第78號(hào) ［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

國(guó)家質(zhì)檢公益行業(yè)科研項(xiàng)目“地理標(biāo)志產(chǎn)品產(chǎn)地識(shí)別技術(shù)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)評(píng)價(jià)方法研究”（201210010）。

王 靜（1980— ），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)槭称钒踩珯z測(cè)技術(shù)及地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)。