粮油检验学科现状与发展

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1、中国粮油学会第五届学术年会论文选集 2 1 粮油检验学科现状与发展 一、概述 粮油检验是粮食工作的重要组成部分，它采用科学、系统的分析检测手段，依据相关理论和标准，对粮 油及其加工品的质量、品质和卫生安全进行全面、客观地分析、评价和判断的一门学科。粮油检验既集成了 各种现代分析技术，也有自己独特的分析方法和手段，从而形成从外部到内部、从常量到微量、从单一指标 到综合评价的完整的检验方法技术体系。 粮油检验贯穿于粮食种植、收购、储存、运输、加工、销售、居民供应和消费整个过程，是开展粮油及其加 工品质量管理的主要技术手段。通过检验粮油及其制品中营养物质的种类、含量和分布，以及色、香、味、 形、组织

2、状态、口感，卫生安全性指标，提供科学、系统、准确的检验及评价结果，将对提高原粮及成品粮油质 量，合理利用粮食资源，确保粮食卫生安全起确定性作用。 粮食是一种天然有机物质，组成、结构和生物化学变化复杂、多样，从而决定了粮油检验技术的多样性、 系统性、灵活性和发展性。粮油检验随着分析技术的进步，对粮油特性认识和人们生活水平的不断提高，不 断发展进步和完善。 二、粮油检验学科发展现状 ( 一) 常规质量检验 粮油常规质量检验是粮食工作的基础，是为经济工作服务的，它要兼顾国家、集体、个人三者利益，政策 性、技术性很强。它是运用科学的方法和手段对粮油及其制成品的物理特性、工艺品质、储藏品质及粮食卫 生指

3、标进行分析与评价。粮油常规质量检验工作贯穿于粮油行业的购、销、调、存、加、进出口等各环节及市 场粮油流通全过程，每个环节都离不开。在粮食收购工作中，要验质定等；在粮食储藏工作中，要定期化验 储粮质量和水分；粮食流通进出库时，要化验进出库粮油的等级及水分和杂质指标，给财务结算提供可靠的 数据；储粮损耗核销，要提供数据，根据规定的计算公式计算核销；在粮油加工过程中，要及时提供产品质量 信息，保证产品合格；通过对粮食卫生指标的监测，保证食用安全。 粮油常规质量检验按检验方法分类可分为感官检验和仪器检验；按检验指标分类可分为粮油质量标准 的全部指标和卫生标准中的粮食化学药剂残留量、食用植物油溶剂残留量

4、、过氧化值等指标；按检验内容分 类可分为物理特性检验、流变学特性检验、化学成分分析等。 近年来世界范围内主要围绕提高检验速度和精确度，发展较快的技术主要是近红外技术、图像处理技 术，电子鼻技术等。 1粮油物理特性的检验 粮油物理特性的检验对快速确定粮油质量具有重要作用。为了降低检验的主观误差，提高检验水平， 各国都积极开发客观的粮食质量分析技术和仪器。 ( 1 ) 图像处理技术 用仪器进行快速视觉评价一直是人们研究的课题。由于图像处理技术在检测、分级等方面具有速度 快、精度高、信息量大、重现性好等优势，具有广阔的发展前景，美国、加拿大、英国等发达国家都十分重视其 在粮食品质检测中的应用研究。

5、在粮油物理特性检测方面，图像处理技术主要用于鉴别粮食的品种、杂质、病斑粒、破损粒、生芽粒、霉 变粒、杂草种子，测定颜色等，并尝试应用图像处理技术，评价粮食的加工品质。 图像分析采用的特征主要是形态特征、纹理特征和颜色特征。 2 2中国粮油学会第五届学术年会论文选集 2 0 0 0 年，D B B e c h t e l 等利用配有光学显微镜、步进自动聚焦装置的图像分析系统研究小麦粉中淀粉颗 粒大小的分布，可检测到0 8 4 t a n 的淀粉小颗粒川，用淀粉颗粒的分布预测小麦的品质。2 0 0 7 年，张学军等 针对小麦粉颗粒大小的测量问题，首先利用重力场流分离方法对小麦粉进行分离，然后利用图

6、像处理方法 测量小麦粉的粒径旧J 。 2 0 0 1 年，张弓等分析小麦的纹理特征，对小麦、燕麦和大麦三种谷物的平均识别率达到9 5 【3 | 。2 0 0 2 年，范璐等利用小麦图像的色泽特征参数测定角质率和抗粉碎硬度指数H 。7J 。2 0 0 2 年，孙明等研究了基于 计算机视觉技术的大米垩白检测算法8 。2 0 0 5 年，又对黄粒米、粒型等进行了研究 9 9 。2 0 0 5 年，凌云等研究 了一套基于嵌人式计算机系统的大米外观品质参数检测装置，实现了对垩白度、垩白粒率、黄粒米和粒型的 检测0 | 。2 0 0 6 年，张浩等研究了改变扫描条件和调整图像分割阈值等方法，消除测定大米的

7、加工精度时垩 白米的影响1 | ，建立了快速、客观检测大米加工精度的方法1 1 2 J 。2 0 0 6 年，郑华东等开发了一套大米裂纹计 算机识别系统，该系统对特殊类大米样品和随机大米样品裂纹率的判断准确率分别为9 8 3 7 和9 7 8 8 3 | 。2 0 0 7 年，吴彦红等开发了一套基于计算机视觉技术的稻谷品质检测系统，裂纹米、垩白米、整精米 的识别的准确率分别为9 6 4 1 ，9 4 。7 9 ，9 6 2 0 1 4 J 。2 0 0 8 年，万鹏等设计了大米粒形检测计算机视觉识 别试验装置，对整粒米、碎米识别准确率的分别为为9 8 6 7 ，9 2 0 9 5 J 。 2

8、0 0 4 年，宁纪锋等对计算机视觉检测玉米籽粒品质中尖端和胚部的识别问题进行了研究。提取玉米籽 粒尖端的形态特征和胚部图像的亮度特征，建立了识别算法【1 6 J 。 2 0 0 4 年，黄星奕等把稻谷图像的颜色特征和形状特征结合起来进行品种识别，通过贝叶斯决策方法建 立识别分类器，识别正确率达到8 8 3 以上L 1 7 J 。 2 0 0 7 年，熊利荣等针对花生加工中人工筛选存在的问题，研究利用图象处理技术检测花生的大小与完 善性 1 8 - 19 1 。 早在1 9 9 6 年，英国B r a n s e a n 有限公司就利用图像处理技术开发了小麦粉麸星含量在线检测系统B r a n

9、 s c 柚，可实时显示小麦粉的麸星含量。2 0 0 5 年，李同强研究应用图像分析技术精确计算麸星含量 2 0 。2 0 0 6 年，霍权恭等建立了小麦粉粉色与麸星的检测方法，测定结果与B r a n s c a n2 0 0 0M k 2 型麸星仪测定值显著相 关，R ：0 9 9 10 1 2 1 。 2 0 0 4 年，赵文英等应用计算机图像分析技术，在建立客观、定量描述面包纹理结构的方法方面进行了初 步的探讨，面包纹理结构感官得分与类间方差阈值分割算法所得分割图像的孔密度值之间的相关系数为 0 9 3 2 2 。2 0 0 6 年，刘光蓉等基于图像处理技术进行大米色泽检测 2 3 j

10、 。 色泽是油脂的重要质量指标之一，常用的测定油脂色泽的方法有罗维朋比色法和重铬酸钾法，但这两 种方法受人为因素影响较大。 D o u g l a sW i l l i a nE m a n u e lA l v e sS a n t a n a 等晒J 指出，利用分光光度法来测定菜油的A S T M 色泽能够排除人为 主观性分析带来的误差，使品质测定结果更准确。孙凤霞等 2 6 根据国家标准在罗维朋色调计法的基础| = 研发了计算机图像处理方法，避免了人为的主观误差，测定的重现性和重复性均较好。2 0 0 5 年，陈彩虹等研 究了罗维朋标准色片与油脂颜色的关系，测定罗维朋红值与计算结果的相关

11、系数大于0 9 8 ，平均误差小于 0 4 【2 4 。M Z A b d u l l a h 等【2 7J 利用W i l k sA 和识别系统把椰子油分为不成熟的、半成熟的、成熟的、过成熟的 四个等级。通过对四百多个样品进行视觉系统分析，发现对椰子油正确分级的成功率大于9 0 ，机器视觉 系统的误分级的可能性比用人工的低。丁耀魁等【2 8 J 对罗维朋自动比色计与罗维朋目视比色法进行了比较， 两者的相关性较好，自动比色计测定的重现性更好，但是在测定深色油时，随着比色槽长度的增加，二者测 定结果存在一定的差异。另外，张敏等【2 9 设计了以T M S 3 2 0 V C 6 4 1 2 为核

12、心的油脂质量快速检测仪，基于D S P 和数字图像处理技术，研制出测定油脂色泽的仪器，测定简单、客观，为实现油脂色泽的在线检测、建立测定 油脂色泽的新体系等打下良好的软硬件基础。河南工业大学的杨红卫等J 开发的图像技术油脂测色仪可 以完成油脂的在线检测，并且和人眼所观察的颜色一致性好。 近年来，粮食品质检测图像处理方法的研究从黑自图像到彩色图像；从二维图像到三维空间数据；从杂 质检测到品种识别；从籽粒性状到加工、烘焙品质；越来越多的信号处理新技术被应用于粮食图像处理中。 中国粮油学会第五届学术年会论文选集 ( 2 ) 流变学特性的检测 粮食的流变学特性是评定粮食品质的重要指标，已被广泛地应用到

13、粮食质量评价中。如小麦面团流变 学特性是评价小麦粉的质量的蕈要指标。 除蛋白质的数量和质量外，小麦粉的淀粉的特性，尤其是淀粉糊的峰值粘度对面制品品质有重要的影 响和作用，例如，淀粉峰值粘度高的品种，具有优良的面条加工品质，因此淀粉粘度可作为优良面条品质的 选择指标。快速粘度测定仪R V A 的应用，可快速测定小麦粉和淀粉样品在糊化过程中的粘度变化。M c C o r m i c k 等和P a n o z z o 、M cC o r m i c k 报道，R V A 测出的面粉和淀粉峰值粘度与用B r a b e n d e rV i s c o a m y l o g r a p h 测出

14、的结果高度相关，并指出R V A 测定全麦粉的峰值粘度可作为在育种早代快速判定优质面条品质的筛选方 法。C H O P I N 开发了M i x o l a b 谷物综合特性测定仪，将面团粉质特性与淀粉糊化特性的测定结合为一台仪器， 代替了粉质仪和快速粘度测定仪，适合测定谷物及淀粉产品的品质分析，测定样品的蛋白质特性、淀粉特 性、酶活性和添加剂特性和影响，适用于农业育种、粮食储存、粮油加工、质检部门等行业。N e w p o r t 公司开发 了全自动粉质仪d o u g h L A B ，微型系统仅需4 9 样品，可以替代B r a b e n d e r 公司的粉质仪。 我国北京东方孚德技

15、术发展中心在“十五”期间成功开发了电子式粉质仪和拉伸仪，成功替代了国外同 类型产品，对我国小麦粉的检验技术水平与国际接轨起到了很大的促进作用。 ( 3 ) 硬度测定的研究 为了提高粮食的质量，建立完全依靠粮食质量的粮食分类和分级系统，美国农业部专门成立了小麦分 级工作小组，研究小麦分级的客观方法，在上世纪九十年代与瑞典P E R T E N 仪器公司合作，开发了4 1 0 0 型单 粒谷物特性测定系统( S K C S ) ，成为分析小麦籽粒特性的强有力的工具。我国李豫州、赵仁勇等人建立了具 有自主知识产权的小麦硬度指数测定方法，并与无锡粮食机械厂合作，通过国家“十五”科技攻关成功开发 了小麦

16、硬度指数测定仪，经过不断努力，2 0 0 7 2 0 0 8 年建立了一系列有关硬度指数的国家与行业标准，并且 在小麦国家标准中采用硬度指数取代角质率对小麦进行分类，经过2 0 0 8 年的实践，表明这一方法对小麦可 以客观地进行分类，可以保护农民利益，提高收购小麦的质量，测定快速、简便，在小麦收购中起到了重要作 用。 ( 4 ) 电子鼻技术的应用 大量的研究表明，不同的粮食真菌产生不同的挥发性气味，可利用检测霉菌的挥发性物质，在早期判断 粮食变质损坏。 利用电子鼻、色谱等技术测定粮食气味，检测霉菌的挥发性物质，可以检测食品风味，判断谷物变质损 坏，判断所污染的霉菌。如对于小麦真菌霉变，不同真菌产生的挥发性物质不同。例如，阿姆斯特丹霉、黄 曲霉、大刀镰孢等可以产生乙醇；黄曲霉、斯特丹曲霉、疣孢青霉、大刀镰孢可以产生2 一甲基一1 一丙醇；黄 曲霉、黑曲霉、赭曲霉、米曲霉、寄生曲霉、构巢曲霉可以产生3 一甲基一l 一丁醇；黄曲霉、黑曲霉、赭曲霉、米 曲霉、寄生曲霉、构巢