農糧署 張正昇　
中華穀類食品工業技術研究所　張文怡

　　近年來世界各國對農產品 產地 標示問題日益重視，更進一步要求以科學方法證明其標示屬實，台灣的消費者與稻農也無法自外於這樣的趨勢，如稻農擔心會有將稻榖送至碾米廠時被調包的問題，而消費者也擔心稻米產品被摻入較低價的劣質米，或是蓄意錯誤標示產地，因此，惟有建立能比對與確認 稻米產地真確性的鑑定方法，才能保障稻農與消費者的權益 。 由於 台灣有土地總面積小、稻米品系複雜、採用精耕農業及單位耕種面積較小等特性，因此，透過真實的稻米產區追溯分析，除可解決上開問題外，亦可供給其他類似國土面積較小的國家參考使用。至於稻米真實性分析方法，可分別利用近紅外光光譜分析、元素追蹤法與穩定性同位元素方法等來區別出不同稻米產區的稻米差異。

一 . 近紅外光光譜分析（ Near Infrared Spectroscopy, NIRs ）

　　有機分子結構內官能基及鍵結的差異，會對近紅外線 （ 800-2500nm ） 波段內的電磁波有著不同的吸收率，由於不同來源的農產品中各種有機分子含量不同，甚至組成有所不同，透過 近紅外光光譜分析所 產生的圖形差異，就能區隔出不同的農產品 。如 針對台灣稻米台稉 2 號與 9 號進行 NIRs 分析，皆可明確區別出不同地區所生產的稻米如圖 1 與圖 2 所示，若將不同稻米品種混合進行統計分析，則可發現 NIRs 法對於糙米有較好的分群結果，如圖 2 （ c ）所示。由於 NIRs 法屬於非破壞性分析方法，且分析快速，價格相對於其他方法便宜，依照本研究結果也證實可以區分出不同產地所產稻米的差異，建議可以將 NIRs 法作為區分台灣各地所產稻米的第一步分析方法。

圖 1 98 年第二期白米樣品之 NIR 區別分析（ a ）台稉 2 號、（ b ）台稉 9 號、（ c ）不分米種（ TY 為桃園米、 ML 為苗栗米、 TC 為台中米、 FR 為台南芳榮米、 TN 為台南米、 GX 為高雄米、 HL 為花蓮米、 DF 為花蓮東豐米、 TD 為台東米）

圖 2 98 年第二期糙米樣品之 NIR 區別分析（ a ）台稉 9 號、（ b ）台稉 2 號、（ c ）不分米種（ TY 為桃園米、 ML 為苗栗米、 TC 為台中米、 FR 為台南芳榮米、 TN 為台南米、 GX 為高雄米、 HL 為花蓮米、 DF 為花蓮東豐米、 TD 為台東米）

二 . 元素追蹤法（ Trace elements methods ）

　　同品系農作物的元素組成，會因不同地區土壤中的微量元素成分或溫度、水量等因素而異，故可利用感應耦合電漿原子發射光譜儀（ inductively coupled plasma-atom emission spectrometer, ICP-AES ）或是感應耦合電漿質譜儀（ inductively coupled plasma-Mass spectrometer, ICP-MS ）來分析農作物的礦物元素含量（ Moreda-Pineiro, 2003 ），以作為鑑別產地之依據，但是此分析方法需要建立資料庫，比對的費用也較高。

　　由於鈣、磷、鐵、鈉和鉀等元素多存在於稻米穀粒的胚與糠層中，而且愈接近核心則含量遞減，另有研究發現鉀、磷以及鎂在稻米糊粉層中的含量特別多（ Taira, 1995 ）。 Yang 等（ 2004 ）發現在環境中低鉀的情況下，鉀於水稻體內的利用效率（ K internal use efficiency, KIUE ）較低的品種，穀粒在充實期間鉀元素的累積量也減少。 Zhang 等（ 2004 ）研究發現數種黑色種皮品種的秈米之間，其鐵、鋅、錳和磷等四種元素含量有明顯差異。 Kelly 等（ 2002 ）研究指出銣（ Ru ）與銫（ Cs ）由於容易經由土壤被植物體吸收，進而進入植物體中，是個很好用來判定稻米產地的指標。因此可利用區分的稻米產地元素指標包括有銣（ Ru ）、銫（ Cs ）、鋇（ Ba ）、鍶（ Sr ）、鉀（ K ）、鎂（ Mg ）、鉀（ K ）、鐵（ Fe ）、鋅（ Zn ）、錳（ Mn ）等。

　　以收集來自台灣各地的稻米樣本，針對磷、鉀、鐵、鈣、銅、鎂、鋅、錳 -8 種元素進行元素分析法分析。在台稉 9 號方面，台稉 9 號糙米與精白米皆可明顯分析出東部、西部、南部與北部的元素差異（各組重心皆呈現分散的情形），進而可區分不同稻米產區，如圖 3 （ a ）與（ b ）所示。但是如果將台稉 2 號及台稉 9 號稻米混合進行統計分析，則發現元素分析方法對於精白米有較好的分群結果（精白米的各組重心比糙米呈現較分散的情形），如圖 4 （ a ）與（ b ）所示。但由於元素分析法進行分析時需先將稻米進行消化處理，之後再進行元素分析其微量金屬，分析時間較長，儀器設備較昂貴，但精確度較高，建議可以將元素分析法作為判別台灣各地所產稻米的第二步分析方法。

圖 3 98 年第二期稻米樣品，台稉 9 號之 ICP 區別分析（ a ）糙米、（ b ）白米（ 1 為桃園米、 2 為苗栗米、 3 為台中米、 4 為台南米、 5 為台東米、■為各組重心）

圖 4 98 年第二期稻米樣品，不分米種之 ICP 區別分析（ a ）糙米、（ b ）白米（ 1 為桃園米、 2 為苗栗米、 3 為台中米、 4 為台南芳榮米、 5 為台南米、 6 為高雄米、 7 為花蓮米、 8 為花蓮東豐米、 9 為台東米、■為各組重心）

三 . 穩定性同位元素暨微量元素法

　　由於農作物栽種於不同地理位置，其水分、糖類或主要成分中同位元素碳、氫、氧、氮等比例也會不同，可以利用此特性來區別與追溯農作物的產地。以稻米而言，由於稻米碳水化合物中的碳原子來自於空氣中的 CO2 ，但植物固定碳元素時， 12C 相對 13C 較易吸收，造成植物碳水化合物的 13C 與大氣 CO2 的含量不同，加上不同地理環境、照度、土壤含水率、濕度都會影響此同位素之比例。而植物之蒸散作用會影響其 18O 與 16O 組成比例，像是生長在相對濕度較低的稻米因蒸散效率較高，使得 18O 的比例提高。同時，緯度較高與較低溫度地區的水體之 18O 比例會較低，因此會造成不同產區稻米的 18O 與 16O 組成比例有差異。另外肥料、土壤有機氮和廄肥為植物體中硝酸鹽的主要來源，硝酸鹽在大部份土壤中為移動性的，易受淋洗和藉由表面逕流或入滲進入水體中。硝酸鹽的輸入包括大氣沈降中的 NO3 及自含氮的有機或無機化合物經微生物反應所產生；而輸出的部分則有微生物脫氮作用、同化作用，植物吸收及淋洗等。不同來源的 NO3 會表現出不同的氮同位素特徵值（ δ 15N ），如大氣沉降的氮之 δ 15N 值約為 -4 ～ 5 ‰ ；化學肥料氮的 δ 15N 值範圍為 -5 ～ 5 ‰ ，土壤有機氮的 δ 15N 值範圍為 3 ～ 8 ‰ ，人類和動物排泄物的 δ 15N 值範圍為 10 ～ 25 ‰ （ Kreitler ＆ Jones 1975 ； Kreitler 1979 ； Girard ＆ Hillaire-Marcel 1997 ）。且硝酸鹽輸入或輸出的各種反應中，不同型態的氮轉化作用受環境、生物型態、反應物來源等因素影響，會導致硝酸鹽產物中氮、氧同位素組成的差異。因此稻米植株在吸收不同中子數的氫、氮或是碳等同位素後，對所形成的米粒中的同位素組成比例，會有所差異，利用此差異可用來追溯與區分稻米產地。

　　近年來有多位學者成功利用本分析法區分農作物產地（ Oda 2001 ； Kelly 2002 ； Suzuki et al., 2008 ），本研究也有相同的結果，表 1 為 98 年第二期與 99 年第一期的台稉 9 號稻米樣品之 δ 13C 穩定性同位素試驗結果，我們選擇的地區為桃園、台南芳榮、台中、花蓮東豐與台東，由表 1 可以發現大致上台中地區的稻米樣品無論是糙米、白米、 98 年第二期或 99 年第一期的 13C 數值皆較其他地區者來的低，而各產地間 δ 13C 數值也有些許差異，這是由於不同地理環境、氣候與施肥管理的方式，導致稻米植株會吸收不同中子數的氫、氮或是碳等同位素，進而造成稻米在固定碳元素的程序後即產生不同的同位素比例（ δ 13C ），因此利用此差異可成功區別出種植在台灣東部、中部與北部的台稉 9 號米。但由於穩定性同位元素分析法進行分析時稻米處理要相當小心，避免污染，加上分析時間長，儀器設備相當昂貴，但精確度較高，建議可以將穩定性同位元素法作為判別台灣各地所產稻米的最後分析方法。

表 1 98 年第二期與 99 年第一期稻米樣品之 δ13C 穩定性同位素試驗結果

參考文獻

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