重庆市江津区含硒稻谷碾减率与硒损失关系探究

孙 瑞 钟 耕 张 阳 曾卓华 方立魁

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 重庆市农业技术推广总站，重庆 401122)

硒是一种能够参与构成人体内重要的抗氧化硒酶的活性中心[1]，并与人体的生长[2]、发育[3]和疾病的发生[1,4-7]密切相关的微量元素[8-9]。水稻可以从土壤中吸收无机硒，并将其转化为对人类营养和健康至关重要的各种有机硒[10]。人体自身无法合成机体所需的有机硒，需通过膳食摄入途径维持机体的硒水平[2]。因此，食用含硒的食品是消除缺硒的安全有效方法[11]。硒与人体健康呈U型关系[12]，缺乏[13]或摄入过多[14-15]都会引起身体疾病，且二者间阈值较窄[15]。

稻谷脱壳后被称为糙米，糙米由6%～7%米糠、2%～3%胚芽和约90%胚乳构成[16]，米糠和胚芽中含有大量的蛋白质、脂肪、维生素和矿物质[17-18]。糙米经碾磨处理后可得到精白米，为了降低碾米过程中的碎米率[17]，碾米工业多采用“多机轻碾”工艺[19-20]。碾磨过程中去除大部分米糠和胚芽会导致营养成分损失[16]。有报道[21]表明，米糠含硒量高于精米，碾磨过程中硒损失严重[22]，但关于稻米中硒含量随碾减率的变化还未见报道。文章拟从重庆市江津区7个乡镇选取19种含硒稻谷作为研究对象，经砻谷后，以20 s为单位碾磨不同的次数，得到不同碾减率的米粒和米糠。检测所得糙米、米粒及米糠中硒含量，探究稻米在加工过程中硒的损失，为含硒稻谷适度加工有效保留营养成分提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

含硒稻谷(绵阳838、T优023、两优523、冈优88、冈优177、宜香优2115、C两优华占、岗优916、深两优871、K优893、Q香优100、旌1优华珍、晶两优510、T优111、隆两优1206、渝香203)：种植于重庆市江津区7个乡镇，存放于干燥、避光、阴凉处备用，重庆市江津区储备粮有限公司；

大米标准品：执行标准LS/T 15121.1，LS/T 15121.1，广州臻萃技术服务有限公司；

硝酸、盐酸：分析纯，成都市科隆化学品有限公司；

曙红Y、亚甲基蓝：分析纯，成都科龙化工试剂厂；

无水乙醇：分析纯，重庆茂业化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器与设备

电子分析天平：FA241型，上海豪晟科学仪器有限公司；

电热恒温鼓风干燥箱：101-1AB型，上海齐欣科学仪器有限公司；

磁力搅拌水浴锅：HCJ-1型，常州恩培仪器制造有限公司；

实验用砻谷机：JLGJ-45型，台州市路桥京奥粮用器材厂；

电动碾米机：JMNJ-3型，浙江省台州市路桥区科达粮仪厂；

多通道原子荧光分光光度计：FP6型，北京普析通用仪器责任有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备 稻谷的加工主要分为除杂、砻谷和碾磨3个步骤[23]，其加工流程如图1所示。使用实验用砻谷机将除杂后的稻谷脱壳，并计算其出糙率，再将完整的糙米在碾米机中碾磨。准确称量20 g糙米，根据加工设备的推荐参数，以20 s为单位累计碾磨80 s，每次碾磨20 s 后，仔细收集剩余的米粒和米糠，测定碾减率,糙米、米糠和米粒的水分和硒含量。

1.2.2 出糙率测定 根据GB/T 5495—2008。

1.2.3 碾减率测定 根据徐欣源[24]的方法修改如下：称量碾磨前后米粒的质量，并按式(1)计算碾减率(DOM)。

(1)

图1 稻谷的加工流程

式中：

DOM——大米碾减率，%；

Wa——碾磨后米粒质量，g；

Wb——碾磨前米粒质量，g。

1.2.4 大米加工精度确定 根据GB/T 5502—2018。

1.2.5 水分含量测定 根据GB 5009.3—2016。

1.2.6 硒含量测定 根据GB 5009.93—2017修改如下：准确称取样品0.5～1.0 g(精确至0.001 g)于消化管中，加入5 mL硝酸，封口后冷消化过夜。放入水浴锅中沸水加热，8 h后取出自然冷却，然后加入2.5 mL 50%的盐酸溶液，转移至25 mL容量瓶中，并用超纯水定容，用101型滤纸过滤，滤液用原子荧光分光光度计进行测定，同时做空白试验。

1.2.7 数据分析 使用SPSS 22统计软件分析计算数据，结果以平均值±标准差表示，各试验重复测定3次，采用Statistix 9软件进行差异性分析，Tukey HSD法进行显著性分析，显著性水平为0.05；使用GraphPad Prism 7.00软件绘图；样品中硒的含量以样品干重计。

2 结果与分析

2.1 稻谷的出糙率

随着碾磨时间的增加，碾磨下的米糠颜色由深变浅，米粒颜色逐渐变白。由表1可知，稻谷出糙率为73.11%～79.48%，平均出糙率为77.04%，不同品种的稻谷出糙率存在差异。研究[25]表明，稻谷出糙率与稻谷水分含量有关。

2.2 糙米中硒含量

由表1可知，重庆市江津区7个乡镇栽培的19种糙米总硒含量为0.027 3～0.346 7 mg/kg，同一地区不同品种的糙米中硒含量存在显著差异(P<0.05)，以油溪镇的5个品种稻米含硒量为例，冈优177>冈优88>两优523>T优023>绵阳838，说明不同品种稻谷对硒的富集能力不同。19个样品中，渝香203、旌1优华珍、Q香优100及晶两优510对硒富集能力较强。稻米中硒含量差异主要取决于土壤中的硒浓度和水稻基因型[26]。赵婉彤[27]研究表明，重庆市江津区24个乡镇土壤和水体中的硒含量存在差异。不同品种水稻籽粒基因型、根际效应及种植时使用的施硒方法不同[28]，导致水稻对硒的转运和累积能力存在差异[29]。相同水稻品种在不同地区种植，硒含量也存在差异，其中种植在柏林镇(S-3)和中山镇(S-19)的渝香203，硒含量分别为0.123 8，0.346 7 mg/kg，S-19的硒含量是S-3的2.8倍。因此，S-19在食用过程中应注意其过高的硒含量，建议与其他低硒品种稻米搭配食用。

表1 稻谷的出糙率及糙米硒含量†

2.3 糙米碾减率

由表2可知，碾磨20，40，60，80 s的碾减率分别为6.26%～9.29%，10.71%～12.44%，13.54%～20.01%，15.25%～24.37%。同一碾磨时间不同品种糙米的碾减率不同，当碾磨时间为20 s时，S-9和S-13的碾减率分别为6.80%，9.29%；当碾磨时间为40 s时，S-1的碾减率为12.27%，而S-6的碾减率为13.87%。随着碾磨时间的增加，不同品种大米碾减率的差异性逐渐变大，当碾磨时间为80 s时，S-9的碾减率为16.12%，而S-13的碾减率为24.37%。不同产地同一品种的S-1和S-11在0～80 s的碾磨过程中碾减率基本一致。Liu等[30]研究表明米粒的碾减率与米粒的长径比、孔隙率、密度等物理属性密切相关，不同品种糙米的物理属性不同，碾磨过程中碾减率存在差异。

2.4 大米加工精度

米粒皮层、胚与胚乳对伊红Y-亚甲基蓝染色基团分子的亲和力不同，米粒皮层、胚与胚乳分别呈蓝绿色和紫红色[31]。GB/T 1354—2018《大米》中规定三级籼米加工精度达到适碾，二级和一级籼米加工精度达到精碾，碾磨20 s大米未达到适碾，加工精度为等外，累计碾磨40 s大米达到适碾，累计碾磨60，80 s大米达到精碾。

表2 大米在不同碾磨时间的碾减率†

2.5 米糠中硒含量

由表3可知，不同品种大米米糠中硒含量不同，S-1、S-9、S-15及S-17米糠中硒分布均匀，无显著性差异(P<0.05)；S-2、S-3、S-13及S-19米糠中硒含量随碾磨时间的增加逐渐降低，说明该品种稻谷的硒主要积累在外层米糠；S-4、S-5、S-6、S-7、S-12、S-16、S-18米糠硒含量先增加后降低，累计碾磨40，60 s得到的米糠中硒含量最高；S-8、S-10、S-14米糠硒含量随碾磨时间的增加逐渐增大。

由图2可知，S-1、S-6、S-7、S-12及S-13为同一地区种植的不同品种稻米，其米糠中硒含量存在差异，S-1米糠硒含量变化不大，S-13在碾磨20 s时米糠中硒含量最高，S-6、S-7、S-12在碾磨20～40 s时米糠中硒含量最高。S-1、S-13及S-15与S-2及S-16为同一品种在不同地区种植后的稻米，其米糠硒含量存在差异，S-2在碾磨20 s时糠层中硒含量最高，而S-16在碾磨20～40 s时糠层中硒含量最高。综上，稻米品种和种植环境能影响米糠中硒含量。

将米糠中硒含量与糙米中硒含量进行比较，以S-1和S-3为例，S-1糙米中硒含量为0.027 3 mg/kg，碾磨20 s后米糠中硒含量为0.078 3 mg/kg，米糠中硒含量是糙米中的2.87倍；S-3糙米中硒含量为0.123 8 mg/kg，而碾磨20 s后糠层中硒含量为0.381 8 mg/kg，米糠中硒含量是糙米中的3.08倍。因此，含硒稻谷的米糠中除了含有大量的脂质、蛋白质、维生素和膳食纤维等营养物质[17]，还含有对人体极为重要的微量元素硒，其含量远高于在糙米及精米中的含量。米糠中硒含量高是因为硒在籽粒中主要与蛋白质结合形成化合物[21,32]，蛋白质主要存在于籽粒的米糠部位，所以大部分的硒也积累在籽粒的米糠部位。米糠是整粒谷物碾磨过程中产生的重要副产品，仅占大米总重量的6%～10%，却含有64%的重要营养素[33]，但目前米糠产品形式较少[34]。中国已将富硒稻米生产中的副产品麸皮，作为硒补充剂添加到饲料中，防止牲畜硒缺乏[35]。因此，重庆市江津区米糠中硒含量较高的品种渝香203和旌1优华珍的米糠可以作为富硒米糠加以利用。

2.6 碾磨过程中硒的损失

由表2、3计算得出不同稻米以20 s为单位多次轻碾后硒的损失率(表4)。由表4可知，碾磨20，40，60，80 s硒的损失率分别为3.32%～28.29%，4.02%～36.77%，4.81%～42.39%，4.81%～44.39%。不同品种稻米之间硒的损失率存在差异，比较S-1与S-5两个品种，碾磨20 s，S-1、S-5硒的损失率分别为23.55%，6.33%；累计碾磨40 s，S-1、S-5硒的损失率分别为32.65%，9.85%；累计碾磨60 s，S-1、S-5硒的损失率分别为39.65%，13.61%；累计碾磨80 s，S-1、S-5硒的损失率分别为44.39%， 15.22%。在所测试样品中绵阳838、渝香203、宜香优2115是硒损失率较大的品种，加工时应注意硒的损失。同一品种的稻米在不同地区种植后硒的损失率也会存在差异，S-3与S-19为同一品种稻米，S-3、S-19 硒的损失率分别为28.28%～44.10%，21.26%～33.82%。综合糙米中总硒含量与碾磨过程中硒的损失情况，贾嗣镇种植的旌1优华珍和晶两优510、白沙镇种植Q香优100及中山镇种植的渝香203在碾磨加工过程中硒的损失量较小，累计碾磨80 s后，稻米中硒含量仍可达到富硒稻谷水平。

表3 大米不同糠层的硒含量†

图2 不同糙米米糠中硒含量

碾磨过程中会除去硒含量丰富的米糠部分，导致加工后米粒的硒含量大大降低。以S-19稻米为例，其糙米中硒含量为0.316 7 mg/kg，碾磨20，40，60，80 s后米粒硒含量分别为0.249 3，0.229 7，0.216 6，0.209 6 mg/kg，与糙米中的硒相比，碾磨80 s后稻米损失0.107 1 mg/kg的硒。中国卫生与计划委员会发布的2017年卫生行业标准中规定，成人的硒推荐摄入量(RNI)为60 μg/d[36]。中国营养学会建议的“中国居民平衡膳食宝塔”中推荐每天摄入250～400 g的谷薯类食物，南方地区每天人均实际摄入大米量约为250 g[32]，通过计算可得成人每天食用250 g硒含量达到0.24 mg/kg的大米即可满足需求。S-19稻米碾磨超过40 s后，精米中硒含量低于0.24 mg/kg，不能满足人体的基本需求。因此，稻米加工过程中应根据稻米的品种及特质适度加工，同时兼顾大米食用品质和营养价值。

2.7 碾磨时间与碾减率及硒损失率的关系

由图3可知，随着碾磨时间的延长，所有样品的碾减率及硒的损失率均增大，以S-19为例，碾磨20 s，碾减率为8.66%，加工精度为等外，硒的损失率为21.26%；累计碾磨40 s，碾减率为12.44%，加工精度为适碾，硒的损失率为27.48%；累计碾磨60 s，碾减率为14.76%，加工精度为精碾，硒的损失率为31.62%；累计碾磨80 s，碾减率为15.83%，加工精度为适碾，硒的损失率为33.82%。即碾磨时间越长，大米加工精度越高，碾减率越大，硒的损失越多。不同大米达到同一碾减率所需碾磨时间不同，即不同大米达到一定加工精度所需的碾磨加工时间不同，由于不同的大米米糠中硒含量不同，不同大米在同一碾减率下，硒的损失率也不同，因此，不同大米碾磨加工应根据其含硒情况，在达到一定加工精度的情况下，减少碾磨时间，适度加工，保留最大的硒含量。

表4 碾磨不同时间大米硒的损失率†

图3 大米碾磨时间与碾减率及硒损失率的关系

3 结论

选取了重庆市江津区7个乡镇的19种含硒稻谷，其糙米总硒含量为0.027 3～0.346 7 mg/kg。同一地区不同品种糙米中硒含量存在显著差异(P<0.05)，表明稻谷品种对硒的富集能力不同。总体而言，渝香203、旌1优华珍、Q香优100和晶两优510对硒富集能力较强。受大米品种和种植环境的影响，不同稻米碾减率、米糠硒含量及碾磨过程中硒的损失情况不同，绵阳838、渝香203及宜香优2115是硒损失率较大的品种，渝香203和旌1优华珍米糠中硒含量较高，所有测试样品均表现为随着碾磨时间的延长，碾减率越大，大米加工精度越高，硒的损失率越大，贾嗣镇种植的旌1优华珍和晶两优510、白沙镇种植的Q香优100及中山镇种植的渝香203在碾磨加工过程中硒的损失量较小，累计碾磨80 s后，稻米中硒含量仍可达到富硒稻谷水平。过度加工后的稻米往往不能满足机体的基本营养需求。因此，大米加工过程中应考虑大米的品种及其加工特性进行适度加工，在满足食用品质的同时达到人体的营养需求。试验虽然对硒在稻米中的分布情况进行了研究，但未对富硒大米中有机硒及无机硒作进一步探究，后续应加大对不同品种富硒大米中有机硒及无机硒含量及分布的相关研究，为富硒大米的有效利用提供理论依据。