小麥硬度及其重要意義

小麥籽粒質(zhì)地的軟、硬是評(píng)價(jià)小麥加工品質(zhì)和食用品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并與小麥育種和貿(mào)易價(jià)格等密切相關(guān)。硬度是國內(nèi)外小麥?zhǔn)袌?chǎng)分類和定價(jià)的重亮纖大要依據(jù)之一，也是各國的育種家重要的育種目標(biāo)之一[1～3]。

小麥胚乳的質(zhì)地(硬度)被定義為破碎籽粒時(shí)所受到的阻力，即破碎籽粒時(shí)所需要的力。硬度是由胚乳細(xì)胞中蛋白質(zhì)基質(zhì)和淀粉之間的結(jié)合強(qiáng)度決定的，這種結(jié)合強(qiáng)度受遺傳控制。在硬麥中，細(xì)胞內(nèi)含物之間結(jié)合緊密。軟麥的淀粉粒表面粘附有較多的分子量為15K道爾頓的蛋白質(zhì)，在物理上削弱了蛋白質(zhì)與淀粉之間的結(jié)合強(qiáng)度，很容易破裂[3～6]。

小麥硬度與小麥加工工藝和最終產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)，硬度是表征小麥研磨品質(zhì)的主要指標(biāo)，其變化可使小麥制粉流程中各系統(tǒng)在制品數(shù)量和質(zhì)量、各設(shè)備工作效率、面粉出率和面粉質(zhì)量、加工動(dòng)力消耗等產(chǎn)生很大變化。小麥制粉流程和相應(yīng)的設(shè)備技術(shù)參數(shù)，通常是根據(jù)待加工的原料小麥硬度范圍確定的[7～9]。因此，預(yù)先測(cè)定原料小麥的硬度，對(duì)于及時(shí)調(diào)整制粉工藝流程和相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，確定配麥方案、保持流程的物料平衡和生產(chǎn)穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益等，都具有重要的指導(dǎo)意義。

面粉加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的好壞，很大程度上取決于不同等級(jí)的面粉聯(lián)產(chǎn)加工時(shí)高精度、低灰分(如灰分0.5%以下)面粉的出率。加工廠工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備操作的指導(dǎo)思想就是為了制粉系統(tǒng)多制造麥渣和麥心，保證清粉機(jī)的來料飽滿，而在同樣的加工工藝和加工設(shè)備前提條件下，不同硬度的小麥在研磨和篩分后麥渣和麥心的數(shù)量差異懸殊，用硬麥獲得的麥渣、麥心的數(shù)量顯著高于軟麥，特別是大粒度麥渣心的數(shù)量；雖然皮磨粉出率硬麥低于軟麥，但總出粉率硬麥高于軟麥[11]。即選擇硬麥加工時(shí)，高精度、低灰分面粉的出率要高[10]。小麥硬度對(duì)高精度、低灰分面粉出率的重要影響已引起制粉業(yè)廣泛的關(guān)注和高度重視。選擇正確的方法評(píng)價(jià)小麥的硬度，成為促進(jìn)小麥粉生產(chǎn)和利用的重要手段。

2.2.2 小麥硬度的測(cè)定方法

有關(guān)小麥硬度理論的研究持續(xù)了100多年，測(cè)定小麥硬度的方法也有100多種，括起來，主要有角質(zhì)率法、壓力法、研磨法、近紅外法等[3,12～14]。

2.2.2.1 角質(zhì)率法

角質(zhì)率法又稱玻璃質(zhì)法、硬質(zhì)率法，由于這類方法簡便易行而首先被廣泛采用，其指標(biāo)迄今仍作為一些國家小麥分類的標(biāo)準(zhǔn)。在美國，角質(zhì)粒率指標(biāo)僅限于對(duì)硬紅春麥和杜倫小麥，因?yàn)檫@兩種小麥的角質(zhì)率高，容易區(qū)分。

我國與國外相同，規(guī)定角質(zhì)率70%以上的小麥為硬質(zhì)麥，但對(duì)角質(zhì)粒的定義與國外不同。國外標(biāo)準(zhǔn)中，定義角質(zhì)含量100%的小麥籽粒為角質(zhì)粒，我國定義角質(zhì)部分占本籽粒截面50%以上的籽粒為角質(zhì)粒。故我國標(biāo)準(zhǔn)中的硬質(zhì)麥，只能保證角質(zhì)含量在35%以上，數(shù)值偏低，不能較好地反映小麥的真實(shí)硬度。

長期以來，我國一直使用角質(zhì)率的大小來反映小麥的硬度。小麥角豎正質(zhì)率的測(cè)定采用目測(cè)法，操作繁瑣，在實(shí)際敬豎操作中不易準(zhǔn)確判斷，人為誤差大，不能準(zhǔn)確地反映小麥的硬度，無法滿足小麥?zhǔn)召?、貿(mào)易、加工的需要。2000年，鄭州商品交易所為了減小角質(zhì)率測(cè)定的誤差，組織所屬8個(gè)交割庫的質(zhì)檢人員對(duì)8個(gè)不同小麥樣品共同進(jìn)行角質(zhì)率的現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，測(cè)試結(jié)果差異懸殊，最大相差達(dá)22%。

2.2.2.2 壓力法

利用壓頭或刀頭壓碎或切割方法來測(cè)定小麥硬度，如壓裂籽粒法、切割法等。當(dāng)前，這種方法使用不多。因?yàn)?，小麥籽粒之間的硬度、粒度以及粒形差異較大，需要在大量的樣品測(cè)定的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)分析才能得出正確的結(jié)果；而且單籽粒硬度不能真實(shí)反映小麥整體的研磨品質(zhì)，制粉行業(yè)更關(guān)心散粒體的硬度(一批小麥在研磨或粉碎時(shí)表現(xiàn)出的綜合特性)。這種方法的使用因結(jié)果的重復(fù)性低以及籽粒的變異性而受到限制。一定質(zhì)量的小麥樣品，放在裝有金剛砂盤和鋼絲篩網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室用大麥碾皮機(jī)中碾削一定的時(shí)間，碾削后穿過篩網(wǎng)的物料質(zhì)量占試樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為抗碾指數(shù)（Pearling Resistance Index, 簡稱PRI），用以表征小麥硬度。硬麥比軟麥耐碾削，抗碾指數(shù)越小，小麥硬度越大。碾皮法受小麥顆粒大小分布的影響，粒度小的籽粒被碾削的程度低，抗碾指數(shù)小。由于碾皮設(shè)備和篩網(wǎng)孔徑、碾皮時(shí)間等方面的差異，碾皮法派生出很多方法。

2.2.2.5 近紅外法[20,21]

近紅外法（NIR）可以快速測(cè)定谷物的蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量等。其中1680nm、2230nm處的反射量NIR值與研磨時(shí)間法的GT值或研磨細(xì)度法的PSI值都有較好的相關(guān)性。用近紅外反射儀測(cè)定小麥籽粒的硬度，國內(nèi)外均有應(yīng)用的報(bào)道。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定速度快，成本低、重現(xiàn)性好，樣品間可比性強(qiáng)，用樣量較小，還可同時(shí)測(cè)幾個(gè)性狀。NIR值越大，籽粒硬度越高。NIR法已列入美國谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法（AACC 39-70A），有望批準(zhǔn)列入國際谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法（ICC方法）。AACC 39-70A方法首先要求采用美國標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究院提供的10種具有不同顆粒度指數(shù)（PSI）分布的小麥樣品對(duì)儀器定標(biāo)，得到定標(biāo)方程以后，才能適合大批量小麥樣品的測(cè)定。AACC 39-70A方法要求對(duì)樣品進(jìn)行粉碎，籽粒水分應(yīng)控制在11%-13%之間。

在法國小麥質(zhì)量年度報(bào)告中，采用近紅外法來表征小麥的硬度。法國根據(jù)美國AACC 39-70A方法，將小麥用指數(shù)O～100分成不同的硬度等級(jí)（特軟、軟、中等偏軟、中等偏硬、硬、特硬六個(gè)等級(jí)）。一般，軟麥的平均硬度指數(shù)為25，硬麥的平均硬度指數(shù)為75。近紅外反射法測(cè)定小麥硬度克服了角質(zhì)率法存在的人為觀察誤差大、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、不易定量等不足，具有快速、簡便、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但儀器價(jià)格昂貴，難以推廣普及。 小麥硬度測(cè)定的新方法——小麥抗粉碎指數(shù)法

河南工業(yè)大學(xué)（原鄭州糧食學(xué)院）研究并建立了一種測(cè)定小麥硬度的新方法——抗粉碎指數(shù)法[24]，在此基礎(chǔ)上，與無錫糧食機(jī)械廠合作，共同完成了國家“十五”科技攻關(guān)課題“小麥硬度測(cè)定方法的研究與設(shè)備開發(fā)”，于2003年7 月12日在北京順利通過了由國家糧食局組織的專家驗(yàn)收和鑒定。該課題開發(fā)出具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合現(xiàn)場(chǎng)收購的JYDB100型小麥硬度測(cè)定儀，技術(shù)創(chuàng)新突出，總體技術(shù)水平屬國內(nèi)領(lǐng)先，硬度測(cè)定方法的研究處于世界同類先進(jìn)水平。

用小麥硬度測(cè)定儀器粉碎硬度不同的小麥時(shí)，在一定的粉碎時(shí)間內(nèi)，穿過篩網(wǎng)的粉粒質(zhì)量不相同，用穿過篩網(wǎng)的粉粒質(zhì)量占測(cè)試小麥樣品質(zhì)量的百分比值表征小麥的硬度，定義為“小麥抗粉碎指數(shù)（Pulverizing Resistance Index，簡稱PRI）”。PRI值越小，表明小麥硬度越大。

與現(xiàn)有各種小麥硬度測(cè)定方法相比，抗粉碎指數(shù)法具有測(cè)定準(zhǔn)確、簡便、快速、儀器價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，極具普及推廣的價(jià)值，解決了目前國內(nèi)外已有測(cè)定儀器和方法存在的測(cè)定程序繁瑣、環(huán)境要求高或價(jià)格昂貴等問題，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。