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《小麥硬度及測(cè)定方法——抗粉碎指數(shù)法》

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

（送審稿）

《小麥硬度及測(cè)定方法——抗粉碎指數(shù)法》

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制小組

2005年2月20日

1．工作簡(jiǎn)況（包括任務(wù)來(lái)源、協(xié)作單位、主要工作過程、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作等）

1.1  任務(wù)來(lái)源及協(xié)作單位

根據(jù)國(guó)家糧食局辦公室國(guó)糧辦發(fā)[2004]90號(hào)文件，《國(guó)家糧食局辦公室關(guān)于做好2004年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作的通知》附件1，國(guó)家糧食局2004年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃第12項(xiàng)《小麥硬度》（編號(hào)20032333-T-449）制定本標(biāo)準(zhǔn)，由鄭州工程學(xué)院（現(xiàn)河南工業(yè)大學(xué)）和無(wú)錫糧食機(jī)械廠負(fù)責(zé)起草。

1.2  主要工作過程

本標(biāo)準(zhǔn)是在國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“小麥硬度測(cè)定指標(biāo)的研究及設(shè)備開發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)2001BA512B06(02) 的基礎(chǔ)上立項(xiàng)的。“小麥硬度測(cè)定指標(biāo)的研究及設(shè)備開發(fā)”項(xiàng)目已于2003年7月12日通過國(guó)家糧食局組織的專家鑒定（國(guó)糧鑒字【2003】第004號(hào)）和國(guó)家科技部組織的驗(yàn)收，課題開發(fā)的小麥硬度測(cè)定儀也通過了國(guó)家糧食局標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理辦公室組織的綜合性能評(píng)審。

接受編制標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)后，課題組組成了《小麥硬度測(cè)定方法及技術(shù)條件》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制小組并進(jìn)行了分工，河南工業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)硬度測(cè)定方法的編制工作，無(wú)錫糧食機(jī)械廠負(fù)責(zé)技術(shù)條件的制定。

標(biāo)準(zhǔn)編制小組在“十五”課題的研究基礎(chǔ)上，對(duì)方法進(jìn)行了進(jìn)一步研究，并且在四家較大型的小麥粉廠和一家國(guó)家級(jí)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)以及九個(gè)收購(gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，對(duì)儀器進(jìn)行改進(jìn)和定型，生產(chǎn)了10臺(tái)新型樣機(jī)，并作了測(cè)試，根據(jù)使用情況和測(cè)試的結(jié)果起草了標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。全國(guó)糧食標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)糧油儲(chǔ)藏及流通技術(shù)工作組于2004年11月28日在江蘇無(wú)錫，組織有關(guān)專家對(duì)征求意見稿進(jìn)行了討論。編制小組對(duì)反饋意見進(jìn)行匯總，根據(jù)專家的意見，更該標(biāo)準(zhǔn)的名稱為《小麥硬度及測(cè)定方法——抗粉碎指數(shù)法》，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行了較大的修改和完善，形成了本標(biāo)準(zhǔn)送審稿。本標(biāo)準(zhǔn)的送審稿將由全國(guó)糧油標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)組織有關(guān)專家和標(biāo)委會(huì)委員進(jìn)行審查。

2. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（如技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要求、實(shí)驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等）的論據(jù)（包括實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)增列新舊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比

2.1  編制原則

適應(yīng)建立社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制和糧食流通體制改革的要求，為小麥的收購(gòu)、加工、貿(mào)易提供快速檢測(cè)技術(shù)手段，引導(dǎo)小麥?zhǔn)袌?chǎng)的發(fā)展與小麥及其產(chǎn)品質(zhì)量的提高，有效地利用小麥資源。

2.2  確定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)

根據(jù)國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“小麥硬度測(cè)定指標(biāo)的研究及設(shè)備開發(fā)”的研究成果制定本標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1  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(guó)內(nèi)外小麥?zhǔn)袌?chǎng)分類和定價(jià)的重要依據(jù)之一，也是各國(guó)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(lái)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(lái)，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(jiǎn)便易行而首先被廣泛采用，其指標(biāo)迄今仍作為一些國(guó)家小麥分類的標(biāo)準(zhǔn)。在美國(guó)，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(guó)與國(guó)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(guó)外不同。國(guó)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(guó)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(guó)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(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)一直使用角質(zhì)率的大小來(lái)反映小麥的硬度。小麥角質(zhì)率的測(cè)定采用目測(cè)法，操作繁瑣，在實(shí)際操作中不易準(zhǔn)確判斷，人為誤差大，不能準(zhǔn)確地反映小麥的硬度，無(wú)法滿足小麥?zhǔn)召?gòu)、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(kù)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(lái)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)椋�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。

美國(guó)農(nóng)業(yè)部為了解決錯(cuò)誤分級(jí)，消除主觀分級(jí)方法的誤差，專門成立了小麥分級(jí)工作小組，研究小麥分級(jí)的客觀方法以取代小麥目測(cè)分級(jí)法。他們與瑞典PERTEN儀器公司合作研制了4100型單粒谷物特性測(cè)定儀（Single Kernel Characterization System，SKCS4100），并于1994年投入商業(yè)化生產(chǎn)。SKCS4100系統(tǒng)能夠在3～4min內(nèi)先后對(duì)300個(gè)谷物籽粒的特性進(jìn)行測(cè)定，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯示平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和繪出直方圖，可同時(shí)得到谷物水分、硬度指數(shù)、籽粒重量、籽粒直徑等指標(biāo)。該系統(tǒng)對(duì)充分了解小麥各項(xiàng)特性（硬度、粒度、水分、重量）的均勻性，鑒別小麥的混雜程度會(huì)提供很大的幫助。在美國(guó)小麥質(zhì)量年度報(bào)告中，也用SKCS4100系統(tǒng)測(cè)定的硬度指數(shù)來(lái)表征小麥的硬度。硬度指數(shù)在0～100之間變化，硬麥的硬度指數(shù)平均值為75，軟麥的硬度指數(shù)平均值為25，指數(shù)越大，硬度越高。SKCS4100測(cè)定系統(tǒng)價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)有少數(shù)研究單位剛開始使用，推廣普及有一定的難度。SKCS4100系統(tǒng)反映的是單籽粒小麥的硬度，和反映小麥散粒體硬度的其它測(cè)定方法有區(qū)別，也有一定的局限性。

2.2.2.3  研磨法

利用研磨粉碎來(lái)測(cè)定小麥硬度。一般來(lái)講，硬質(zhì)小麥研磨或粉碎后得到較粗的顆粒，流動(dòng)性好，而軟質(zhì)小麥得到較細(xì)的顆粒，流動(dòng)性差。不同硬度的小麥研磨或粉碎后得到的顆粒具有不同的粒度分布。研磨法主要有研磨時(shí)間法[17]、研磨細(xì)度法[15,16]、研磨功耗法[18]等三種方法，這三種方法已在國(guó)外得到普遍的認(rèn)可及使用。研磨細(xì)度法有很好的分辨能力，測(cè)定重現(xiàn)性好，但測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)；研磨時(shí)間法在測(cè)定時(shí)所需樣品數(shù)量少、測(cè)定時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，測(cè)定重現(xiàn)性也很好，但受環(huán)境溫度的影響比較大；研磨功耗法費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，手續(xù)繁雜，應(yīng)用較少。

2.2.2.4  碾皮法[3,19]

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(jiǎn)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)小麥質(zhì)量年度報(bào)告中，采用近紅外法來(lái)表征小麥的硬度。法國(guó)根據(jù)美國(guó)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(jiǎn)便、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但儀器價(jià)格昂貴，難以推廣普及。

2.2.2.6  其它方法

其它測(cè)定小麥硬度的方法有研磨轉(zhuǎn)速法[22]、聲學(xué)法[23]等，這些方法還不太成熟，目前很少應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

2.2.3  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(wú)錫糧食機(jī)械廠合作，共同完成了國(guó)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(guó)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(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合現(xiàn)場(chǎng)收購(gòu)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(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)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(guó)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(guó)內(nèi)空白。 2.2.4  JYDB100型小麥硬度測(cè)定儀工作參數(shù)的優(yōu)化

為了得到最佳的儀器工作參數(shù)，以商品小麥樣品Y34（豫麥34）和K2(開封小麥)作為樣品，在文獻(xiàn)24研究的基礎(chǔ)上，采用4因素3水平的完全要因試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，全面實(shí)驗(yàn)研究刀片間距、篩網(wǎng)孔徑、試樣質(zhì)量、粉碎時(shí)間四個(gè)主要因素對(duì)硬度分辨率的影響，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面分析，并應(yīng)用Design Expert設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到四元二次回歸方程：

硬度測(cè)定分辨率 = k0+ k1·A + k2·B + k3·C + k4·D+ k12·A·B + k13·A·C + k14·A·D + k23·B·C + k24·B·D + k34·C·D + k11·A2 + k22·B2 + k33·C2 + k44·D2

用最小二乘法估計(jì)參數(shù)，得到回歸方程的系數(shù)（見表1）。

選擇刀片間距0.40～0.65mm、篩網(wǎng)孔徑40～60目、試樣質(zhì)量15～25g、粉碎時(shí)間30～50s的范圍，要求硬度測(cè)定分辨率最大，對(duì)回歸方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，得到幾組最佳的工作參數(shù)組合（見表2）。

從表2可知，編號(hào)1～8的工作參數(shù)組合方案都會(huì)得到較高的硬度測(cè)定分辨率和置信度水平，且各因素變化范圍較小。從刀片使用情況考慮，選擇第一組0.62mm的刀片間距比較合適，它可以允許刀片一定的加工精度誤差和使用一段時(shí)間后的磨損消耗，使得硬度測(cè)定分辨率一直維持在較高的水平。

 

表1  各項(xiàng)回歸系數(shù)取值

系數(shù)	取值	系數(shù)	取值	系數(shù)	取值
K0	14.11	k12	-0.23	K34	-0.080
k1	-0.96	k13	0.27	k11	-0.59
K2	-0.21	k14	0.46	K22	-0.60
K3	0.71	K23	-0.18	K33	0.043
K4	0.66	K24	-0.072	K34	-0.12

 

表2  硬度測(cè)定分辨率最高時(shí)的工作參數(shù)組合

編號(hào)	刀片間距	篩網(wǎng)孔徑	試樣質(zhì)量	粉碎時(shí)間	硬度測(cè)定分辨率	置信度
	mm	目	g	s	%
1	0.62	46.41	24.99	50.00	15.42	0.916
2	0.63	45.70	25.00	50.00	15.41	0.916
3	0.61	46.49	25.00	49.89	15.41	0.916
4	0.59	46.43	25.00	50.00	15.41	0.916
5	0.60	46.32	25.00	50.00	15.41	0.916
6	0.61	47.48	25.00	50.00	15.40	0.915
7	0.61	46.18	25.00	49.64	15.41	0.915
8	0.60	47.70	25.00	50.00	15.41	0.915
9	0.59	44.16	24.48	50.00	15.30	0.900
10	0.40	48.61	25.00	32.32	14.81	0.834

 

固定試樣質(zhì)量25g、粉碎時(shí)間50s，作硬度測(cè)定分辨率、置信度及標(biāo)準(zhǔn)差的響應(yīng)面圖（圖1）。從圖1可清楚的看出，選定刀片間距0.62mm、篩網(wǎng)孔徑46目、粉碎時(shí)間50s、試樣質(zhì)量25g的條件下，硬度測(cè)定分辨率最大，置信度最高，硬度測(cè)定分辨率的標(biāo)準(zhǔn)差最小。

圖1  JYDB100型小麥硬度測(cè)定儀工作參數(shù)優(yōu)化響應(yīng)面圖

 

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，采用最佳工作參數(shù)實(shí)際測(cè)定Y34和K2兩種小麥樣品的硬度，與由Design-Expert數(shù)學(xué)軟件分析預(yù)測(cè)的抗粉碎指數(shù)及硬度測(cè)定分辨率對(duì)比。結(jié)果如表3所示，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值是完全一致的。

 

表3  響應(yīng)面分析預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)定值對(duì)比

響應(yīng)值	預(yù)測(cè)值	預(yù)測(cè)值上限	預(yù)測(cè)值下限	平均標(biāo)準(zhǔn)差	實(shí)測(cè)值
Y34抗粉碎指數(shù)／%	35.41	36.14	34.68	0.37	35.2
K2抗粉碎指數(shù)／%	50.83	51.65	50.01	0.41	50.6
硬度測(cè)定分辨率／%	15.42	16.04	14.79	0.31	15.4

 

因此，JYDB100型小麥硬度測(cè)定儀的最佳工作參數(shù)組合為：刀片間距0.62mm、篩網(wǎng)孔徑46目、粉碎時(shí)間50s、試樣質(zhì)量25g。在最佳工作參數(shù)工作時(shí)，測(cè)定小麥硬度的分辨率最大，置信度最高，分辨率的標(biāo)準(zhǔn)差最小。

2.2.5  水分對(duì)小麥硬度的影響及校正

小麥硬度的高低受多種因素影響，但其中以水分含量的影響最為顯著。低水分軟麥表現(xiàn)出典型的硬麥特征，高水分硬麥表現(xiàn)出典型的軟麥特征，水分的變化對(duì)軟麥硬度的影響比對(duì)硬麥的影響大[3,29,30]。鄭家豐[31]挑選4種小麥樣品(硬麥和軟麥各2種)，采用ZLY-1型自動(dòng)糧食硬度計(jì)，在不同水分條件下(8.5%～14.5%)測(cè)定其硬度，研究了水分與小麥硬度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，隨著水分含量升高，小麥樣品的研磨時(shí)間增大；水分在8.5%～10.0%范圍內(nèi)，測(cè)定值變化不大，水分越高其測(cè)定值變化越大，這種現(xiàn)象在軟麥中更為明顯。其結(jié)論與Miller[17]和Obuchowski[29]的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。

在不同的硬度測(cè)定方法中，水分的變化對(duì)小麥硬度的影響程度也不一樣[29]。研究開發(fā)操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、分辨率高且測(cè)定值受水分波動(dòng)影響小的硬度測(cè)定方法和裝置，是谷物化學(xué)界長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。在這方面的工作有一定的難度，到目前為止，世界范圍內(nèi)還沒有一種統(tǒng)一的小麥硬度測(cè)定方法的原因可能也在于此。 目前，國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)小麥硬度測(cè)定方法對(duì)被測(cè)樣品的水分含量范圍均有一定的限制。根據(jù)小麥品種間硬度的差異，有針對(duì)性地校正水分含量的波動(dòng)對(duì)小麥硬度的影響，就成為目前小麥硬度研究方面的難點(diǎn)，這方面的研究未見有報(bào)道。 2.2.5.1  硬度隨水分變化的規(guī)律

選取國(guó)內(nèi)外10種不同硬度的小麥樣品，采用自然晾曬－干燥器水分平衡法，得到平衡了水分的不同水分樣品。用LSC-80型糧食水分測(cè)定專用粉碎機(jī)處理樣品，避免粉碎過程中水分損失。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO712方法測(cè)定水分。

使用JYDB100型小麥硬度測(cè)定儀，以抗粉碎指數(shù)法為基礎(chǔ)，綜合研究了不同的小麥品種硬度測(cè)定值隨水分的變化規(guī)律，為校正因水分變化而引起的小麥硬度測(cè)定值的偏差提供依據(jù)。測(cè)定結(jié)果表明，對(duì)同一小麥樣品，隨著水分含量的上升，抗粉碎指數(shù)增加，硬度降低；不同硬度的小麥樣品其抗粉碎指數(shù)隨水分含量的變化趨勢(shì)不同，水分對(duì)軟麥的影響比硬麥的影響大，即軟麥比硬麥對(duì)水分變化的敏感性更強(qiáng)。

 

表4  硬度隨水分變化關(guān)系曲線的線性回歸方程

 

表4是抗粉碎指數(shù)隨水分變化規(guī)律的線性回歸方程�；貧w方程的斜率越大，水分對(duì)樣品的硬度影響越明顯。

根據(jù)不同硬度小麥樣品隨水分含量的變化規(guī)律，將小麥樣品分為3組，每組取不同的斜率值，作為校正水分對(duì)硬度影響的斜率。第一組樣品包括抗粉碎指數(shù)低于40%的5種樣品，即“美國(guó)硬紅春”、“南海成泰加麥”、“順德澳標(biāo)白”、“新春8號(hào)”、“永良4號(hào)”；第二組樣品包括抗粉碎指數(shù)高于50%的3種樣品，即“澳軟白”、“內(nèi)鄉(xiāng)188”和“新會(huì)美國(guó)紅軟”；第三組樣品包括抗粉碎指數(shù)介于40%和50%“NEMOURS法麥”和“186-1#紅小麥”。根據(jù)表4中的回歸方程，第一組樣品的平均斜率為0.84，第二組樣品的平均斜率為1.59，第三組樣品的平均斜率為0.92，所有10種樣品的平均斜率1.0。

因此，利用JYDB100型小麥硬度儀測(cè)定樣品的抗粉碎指數(shù)時(shí)，在已知水分含量的條件下，校正水分影響的方程可表示為：

y1 ＝ k1·(12 - w)  + y0

式中，

y1 ——樣品校正至基準(zhǔn)水分12％時(shí)的抗粉碎指數(shù)，%；

y0­ ——樣品在水分w%時(shí)的抗粉碎指數(shù)，%；

w ——樣品的水分含量，%;

k1 —— 水分校正系數(shù)，y0低于40%時(shí)，k1取0.8；y0高于50%（含50%）時(shí)，k1取1.6；y0介于40%（含40&）和50%之間時(shí)，k1取1.0。

由于y0=m1×100/25（m1為粉碎后通過篩網(wǎng)的樣品質(zhì)量），即m1<10時(shí)，k1=0.8；10≤m1<12.5時(shí)，k1=1.0；m1≥12.5時(shí)，k1=1.6。

公式僅適合于水分含量介于9%～15%的小麥樣品。

2.2.6  硬度測(cè)定的重復(fù)性及篩網(wǎng)的壽命

選擇兩臺(tái)樣機(jī)，同時(shí)測(cè)定“豫麥47“和“內(nèi)鄉(xiāng)188”兩種小麥樣品的抗粉碎指數(shù)。對(duì)每臺(tái)樣機(jī)而言，每平行測(cè)定每種小麥樣品兩次后，接著平行測(cè)定另一種小麥樣品兩次。依此類推，連續(xù)不間斷測(cè)定，直至篩網(wǎng)破損。環(huán)境溫度為15℃，編制篩網(wǎng)的材料為鎳絲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同一臺(tái)樣機(jī)測(cè)定硬麥比測(cè)定軟麥的標(biāo)準(zhǔn)差和極差小，重復(fù)性好。一臺(tái)樣機(jī)的篩片使用了80次就已經(jīng)破損，另一臺(tái)使用了100次。

選擇另外兩臺(tái)樣機(jī)，同時(shí)測(cè)定“澳軟白“和“澳硬白”兩種小麥樣品的抗粉碎指數(shù)。對(duì)每臺(tái)樣機(jī)而言，每平行測(cè)定每種小麥樣品兩次后，接著平行測(cè)定另一種小麥樣品兩次。依此類推，連續(xù)不間斷測(cè)定，但分上午和下午兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行。在上午，兩種小麥樣品共測(cè)定50次，下午同上午。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每種小麥樣品在每臺(tái)樣機(jī)上各測(cè)定了50次，但篩片沒有更換。環(huán)境溫度為24℃�？紤]到第一組實(shí)驗(yàn)中鎳絲篩網(wǎng)使用壽命短導(dǎo)致測(cè)定重復(fù)性差的問題，本組實(shí)驗(yàn)更換了篩網(wǎng)材料。使用不銹鋼絲，篩網(wǎng)的使用壽命延長(zhǎng)了，兩臺(tái)樣機(jī)連續(xù)測(cè)定到100次時(shí)，篩片均沒有破損，測(cè)定數(shù)據(jù)變化很小。與第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，不管上午還是下午，實(shí)驗(yàn)開始后頭幾次的測(cè)試結(jié)果偏低，特別是“澳軟白”小麥樣品。同一臺(tái)樣機(jī)測(cè)定硬麥比測(cè)定軟麥的重復(fù)性好（標(biāo)準(zhǔn)差和極差�。�，由于軟麥的抗粉碎指數(shù)大，測(cè)定硬麥時(shí)的變異系數(shù)反而大。兩臺(tái)樣機(jī)的臺(tái)間差小，測(cè)定再現(xiàn)性好。

選擇使用兩臺(tái)樣機(jī)，同時(shí)測(cè)定“永良4號(hào)”小麥樣品的抗粉碎指數(shù)。試驗(yàn)分上午和下午兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行，連續(xù)不間斷測(cè)定。上午和下午，每臺(tái)樣機(jī)各測(cè)定50次。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小麥樣品在每臺(tái)樣機(jī)上各測(cè)定了50次，但篩片沒有更換。環(huán)境溫度為24℃，編制篩網(wǎng)的材料為不銹鋼絲。兩臺(tái)樣機(jī)連續(xù)測(cè)定的穩(wěn)定性和重復(fù)性相當(dāng)好。與前兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似，盡管每組實(shí)驗(yàn)中、每次測(cè)定時(shí)儀器所處的環(huán)境溫度基本一致，但頭幾次的硬度測(cè)定結(jié)果偏低。

由以上實(shí)驗(yàn)可以看出，一片不銹鋼絲篩網(wǎng)可保證至少50個(gè)樣品(100至150次)的測(cè)定，在篩片不出現(xiàn)破損的條件下，篩網(wǎng)使用次數(shù)的多少不影響硬度測(cè)定結(jié)果。

連續(xù)測(cè)試過程中樣品的抗粉碎指數(shù)基本上是穩(wěn)定的，但頭幾次的測(cè)定結(jié)果偏低，軟麥樣品尤其明顯。硬度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法中，可規(guī)定：正式測(cè)定之前需對(duì)硬度儀進(jìn)行預(yù)熱處理。 2.2.7  溫度對(duì)硬度測(cè)定的影響及校正

在5～45℃的環(huán)境溫度條件下分別測(cè)定“澳軟白”、“永良4號(hào)”、“新春6號(hào)”和“溫麥6號(hào)”四種小麥樣品的抗粉碎指數(shù)。每個(gè)溫度點(diǎn)分為1組，每個(gè)組4個(gè)小麥樣品，每個(gè)小麥樣品測(cè)定2～3次（兩次測(cè)定結(jié)果其抗粉碎指數(shù)之差如果超過1.5%，應(yīng)重復(fù)進(jìn)行第三次實(shí)驗(yàn)，取最相近的兩次測(cè)定結(jié)果的平均值）。硬度測(cè)定始終在生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行。在每一組實(shí)驗(yàn)開始前，要預(yù)先將硬度儀和待測(cè)的小麥樣品放入已調(diào)節(jié)好溫度的生化培養(yǎng)箱中，平衡溫度至少1h。正式測(cè)定開始后，前后兩次測(cè)定之間的時(shí)間間隔15min以上，保證足夠的冷卻時(shí)間，以消除儀器內(nèi)部研磨副產(chǎn)生的溫升對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。從低溫組到高溫組，持續(xù)3天時(shí)間，總共進(jìn)行了9組實(shí)驗(yàn)。室內(nèi)溫度23～24℃，編制篩網(wǎng)的材料為不銹鋼絲，沒有更換篩片。

通過生化培養(yǎng)箱控溫調(diào)節(jié)和間歇測(cè)定，消除了連續(xù)測(cè)定過程中研磨副內(nèi)部溫升產(chǎn)生的累積效應(yīng)，研磨副內(nèi)部粉碎物料的溫度與儀器所處的環(huán)境溫度應(yīng)基本一致。測(cè)定結(jié)果表明，隨著環(huán)境溫度升高，抗粉碎指數(shù)增大，硬度降低，小麥變軟，這與Miller[17]等人的研究結(jié)果正好相反，可能與使用不同的硬度測(cè)定方法有關(guān)。環(huán)境溫度變化對(duì)軟麥硬度測(cè)定結(jié)果的影響比較顯著，小麥越硬，影響越小。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)生化培養(yǎng)箱底部的接水盤中裝滿了水，這是在設(shè)定溫度低于室溫的條件下壓縮機(jī)制冷產(chǎn)生的。水盤中裝滿了水而未及時(shí)排除，隨著生化培養(yǎng)箱溫度的升高，箱體內(nèi)的濕度也會(huì)越來(lái)越大，最明顯的證據(jù)是當(dāng)培養(yǎng)箱溫度達(dá)到40℃以上時(shí)，箱體內(nèi)會(huì)觀察到有水霧�？磥�(lái)，圖2中的測(cè)定結(jié)果受溫度和濕度的共同影響。

 選擇三臺(tái)樣機(jī)，同時(shí)測(cè)定 “濟(jì)南17”、“小偃54”、“青海海西”和“煙農(nóng)15” 四種小麥樣品的抗粉碎指數(shù)。對(duì)每臺(tái)樣機(jī)而言，按“濟(jì)南17”、“小偃54”、“青海海西”和“煙農(nóng)15”的順序依次測(cè)定它們的硬度，每個(gè)樣品1次。每完成4個(gè)樣品共4次測(cè)試，計(jì)為1個(gè)周期。1個(gè)周期結(jié)束后，進(jìn)入下一個(gè)周期，依此類推，循環(huán)往復(fù)，直至篩網(wǎng)破損。每個(gè)周期內(nèi)或周期間，前后兩次測(cè)定的時(shí)間間隔15min以上，保證足夠的冷卻時(shí)間，以消除儀器內(nèi)部研磨副產(chǎn)生的溫升對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。從測(cè)定開始到篩網(wǎng)破損，前后持續(xù)了6天時(shí)間，每臺(tái)樣機(jī)僅使用1片篩網(wǎng)。室內(nèi)溫度23～26℃，編制篩網(wǎng)的材料為不銹鋼絲。

由于采用間歇測(cè)定，保證研磨副每次測(cè)定后有充分的冷卻時(shí)間，消除了溫升產(chǎn)生的累積效應(yīng)。由于儀器所處的環(huán)境溫度基本一致，三臺(tái)樣機(jī)的測(cè)定精密度完全具有可比性。不銹鋼絲篩網(wǎng)的使用壽命大大延長(zhǎng)，在三臺(tái)樣機(jī)上的測(cè)定次數(shù)均達(dá)到了130次，按1個(gè)小麥樣品測(cè)定2～3次計(jì)算，一片篩網(wǎng)可保證50個(gè)樣品的測(cè)定。

本組實(shí)驗(yàn)中，在三臺(tái)樣機(jī)上，硬麥或軟麥樣品的硬度測(cè)定結(jié)果均不受測(cè)定先后次序的影響，說(shuō)明：只要篩網(wǎng)不破損，使用次數(shù)的多少基本不影響硬度測(cè)定結(jié)果。“青海海西”樣品的抗粉碎指數(shù)在三臺(tái)儀器上的穩(wěn)定性均差，波動(dòng)性較大，可能與樣品本身的不均勻性有關(guān)。

使用一臺(tái)樣機(jī)，分別連續(xù)測(cè)定“澳軟白“和“澳硬白”兩種小麥樣品的抗粉碎指數(shù)各100次。每測(cè)定一次,用紅外線測(cè)溫儀記錄儀器研磨副內(nèi)壁的溫度。室內(nèi)溫度分別為26～26.5℃和30.5～31℃，編制篩網(wǎng)的材料為不銹鋼絲，沒有更換篩片。從開始到結(jié)束，連續(xù)不間斷測(cè)定的時(shí)間約為4h。

由于采用了流水線的作業(yè)方式，用1臺(tái)樣機(jī)在4h的短時(shí)間內(nèi)完成100次測(cè)試，平均每次測(cè)試不到2.5min，這種高強(qiáng)度的疲勞實(shí)驗(yàn)在實(shí)際檢測(cè)中是不可能發(fā)生的。從圖3分析可知，不管硬麥還是軟麥，連續(xù)測(cè)定次數(shù)達(dá)到45次以前，硬度儀研磨副內(nèi)壁的溫度緩慢上升，隨后盡管略有升高但基本達(dá)到平衡。圖3中溫度的局部波動(dòng)可能與使用紅外快速測(cè)溫儀時(shí)激光點(diǎn)瞄準(zhǔn)的位置有關(guān)。測(cè)定過程中研磨副內(nèi)壁的溫度“澳硬白”組顯著高于“澳軟白”組，二者的溫差約為2.5～3.0℃，這與“澳硬白”質(zhì)地堅(jiān)硬，需要消耗較大的粉碎能耗可能有關(guān)。

從圖3分析可知，除了“澳軟白”樣品頭5次的測(cè)定結(jié)果明顯偏低外，連續(xù)測(cè)試過程中樣品的抗粉碎指數(shù)基本上是穩(wěn)定的，篩網(wǎng)使用次數(shù)的多少不影響硬度測(cè)定結(jié)果，即在經(jīng)過幾次測(cè)試儀器預(yù)熱以后，研磨副內(nèi)壁的溫度升高對(duì)硬度測(cè)定結(jié)果也沒有影響�！鞍挠舶住睒悠房狗鬯橹笖�(shù)的局部波動(dòng)可能與樣品本身的不均勻性有關(guān)。

 試驗(yàn)結(jié)果分析可知，儀器所處的環(huán)境溫度升高4～5℃，澳軟白的抗粉碎指數(shù)平均值增加了0.5%，澳硬白的抗粉碎指數(shù)平均值增加了0.6%，基本上可以忽略不計(jì)，但與以上實(shí)驗(yàn)的結(jié)論一致，即隨著環(huán)境溫度升高，抗粉碎指數(shù)增大，硬度降低，小麥變軟。

盡管連續(xù)測(cè)定過程中研磨副溫升的累積效應(yīng)導(dǎo)致最終研磨副的溫度顯著高于儀器所處的環(huán)境溫度，但由于測(cè)定時(shí)間相對(duì)較短（僅50s），粉碎室內(nèi)物料的濃度和壓力隨著測(cè)定的進(jìn)行而降低，高速旋轉(zhuǎn)刀片產(chǎn)生的氣流場(chǎng)對(duì)粉碎物料也有降溫作用，因此，粉碎物料的溫度升高與研磨副內(nèi)壁溫度的升高并不同步，研磨副的溫度升高對(duì)硬度測(cè)定結(jié)果沒有影響的主要原因可能在此。

連續(xù)測(cè)定過程中研磨副溫升的累積效應(yīng)導(dǎo)致最終研磨副的溫度顯著高于儀器所處的環(huán)境溫度，但在經(jīng)過幾次測(cè)試儀器預(yù)熱以后，研磨副內(nèi)壁的溫度升高對(duì)硬度測(cè)定結(jié)果沒有影響。

環(huán)境溫濕度變化對(duì)硬度測(cè)定結(jié)果具有顯著影響，隨著環(huán)境溫度升高，抗粉碎指數(shù)增大，硬度降低，小麥變軟，且小麥硬度越低，影響越大。 為了使硬度測(cè)定結(jié)果具有可比性，可按以下公式校正環(huán)境溫度對(duì)小麥抗粉碎指數(shù)測(cè)定的影響：

y2 ＝ k2·(25 - t)  + y1

式中，y1表示在環(huán)境溫度為t℃條件下將樣品校正至基準(zhǔn)水分含量12%時(shí)的抗粉碎指數(shù)；t表示測(cè)定環(huán)境溫度；y2表示將測(cè)定環(huán)境溫度校正至室溫25℃時(shí)樣品的抗粉碎指數(shù)；k2表示溫度校正斜率。

y1低于30%時(shí)，校正斜率k2取0.03；y1高于30%（含30%）時(shí)，校正斜率k2取0.10。

公式僅適合于5～45℃的測(cè)定環(huán)境溫度。

2.2.8  中國(guó)小麥的水分和硬度

收集不同年份、不同品種的小麥樣品1702份，其中國(guó)外品種67份，國(guó)內(nèi)品種1635份。利用新研制的JYDB100型小麥硬度儀測(cè)定這些樣品的抗粉碎指數(shù)，結(jié)合地理位置、氣候條件，分析我國(guó)小麥的硬度分布，探討小麥硬度與品種和環(huán)境的關(guān)系，為從硬度的角度提出我國(guó)小麥的分類標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。同時(shí)，同步測(cè)定樣品的水分含量，分析我國(guó)商品小麥的水分分布特點(diǎn)，為校正水分含量對(duì)小麥硬度測(cè)定結(jié)果的影響提供依據(jù)。

2.2.8.1  我國(guó)小麥樣品的水分含量及其分級(jí)分布

1702份小麥樣品的水分含量平均值為11.9%，標(biāo)準(zhǔn)差0.90，變異系數(shù)7.58%，變幅9.5%～16.4%。

從全國(guó)總體范圍來(lái)看，水分含量從南到北、從東到西呈逐漸降低的趨勢(shì)。北部春麥區(qū)如青海、內(nèi)蒙、黑龍江等省份，樣品的水分含量偏高，與收獲季節(jié)和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)。

在我國(guó)流通使用的進(jìn)口小麥由于儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，樣品的水分含量低于全國(guó)平均水平，南方地區(qū)使用的進(jìn)口小麥水分高于北方地區(qū)。

圖5是全國(guó)小麥樣品水分含量分級(jí)分布圖：水分含量介于10.5%～13.5%的樣品居多，占總樣品數(shù)的92.9%。水分含量低于10.5%的小麥樣品僅110個(gè)，其中有近50個(gè)樣品在采集之后又經(jīng)過自然晾曬處理過。看來(lái)，在我國(guó)的氣候及倉(cāng)儲(chǔ)條件下，水分含量低于10.5%的小麥樣品比較少見。

從安全儲(chǔ)糧的角度考慮，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB1351－1999）規(guī)定商品小麥的最高水分含量12.5%。水分含量高于12.5%的小麥樣品有377個(gè)，占樣品總數(shù)的22.2%，最高水分含量達(dá)到16.4%，這些樣品 95%以上來(lái)源于安徽、江蘇、河南、四川、重慶等南部地區(qū)，與當(dāng)?shù)爻睗竦臍夂驐l件有很大關(guān)系。另一方面，執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定水分，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果低于樣品的實(shí)際水分含量（低0.5%～1.0%），農(nóng)民和有關(guān)部門不能了解到真實(shí)情況（水分含量高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)），不采取有效措施，也是這些地區(qū)水分含量超標(biāo)的原因之一。

如果校正水分含量對(duì)小麥硬度測(cè)定結(jié)果的影響，10.5%～13.5%的水分變化范圍比較正常，建議以全國(guó)樣品的平均水分含量12%作為校正的基準(zhǔn)水分。

2.2.8.2  我國(guó)小麥樣品的硬度及其分級(jí)分布

測(cè)定結(jié)果表明,全國(guó)1702份小麥樣品的抗粉碎指數(shù)平均值為42.4%，標(biāo)準(zhǔn)差9.11，變異系數(shù)21.47%，變幅21.5%～68.8%。

不同地區(qū)種植樣品的硬度平均值和變異性不同。按各省（區(qū)）樣品的抗粉碎指數(shù)平均值的高低將全國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)排序，從小到大依次為：遼寧、黑龍江、山西、新疆、陜西、內(nèi)蒙、河北、寧夏、甘肅、山東、云南、青海、河南、湖北、江蘇、安徽、重慶、四川和天津。排序與實(shí)際狀況可能有出入，如天津和云南兩地，與樣品來(lái)源和數(shù)量有一定關(guān)系，有的省份取樣不具有代表性。

總體而言，我國(guó)小麥硬度平均值有從南向北、從東向西逐漸增高的趨勢(shì)，這與李洪恩[32]、郭剛[13]、谷化所[33]等采用其它硬度測(cè)定方法的研究結(jié)果是一致的。由于高水分小麥表現(xiàn)出典型的軟麥特征，考慮到水分含量對(duì)小麥硬度測(cè)定結(jié)果的影響，我國(guó)南部地區(qū)小麥水分含量較高，也是導(dǎo)致硬度偏低的原因之一，但不是主要原因。

圖6是校正水分后全國(guó)小麥樣品的硬度分級(jí)分布圖：抗粉碎指數(shù)介于30%～60%的樣品居多，占總樣品數(shù)的92.9%�？狗鬯橹笖�(shù)低于30%（含30%）的樣品110個(gè)，占總樣品數(shù)的6.46%；抗粉碎指數(shù)高于60%的樣品11個(gè)，僅占總樣品數(shù)的0.65%。在抗粉碎指數(shù)低于30%的110個(gè)樣品中，又有72個(gè)樣品的抗粉碎指數(shù)高于28%。在我國(guó)，極軟或極硬的小麥樣品都比較少。

 進(jìn)口小麥中包括了世界主要小麥生產(chǎn)國(guó)典型的硬麥和軟麥樣品，如美國(guó)的硬紅春、軟紅冬；加拿大的西北春小麥；澳大利亞的澳硬白、澳軟白；法國(guó)各種不同硬度等級(jí)的小麥樣品等。1702份小麥樣品中，數(shù)河南生產(chǎn)的“農(nóng)豐1號(hào)”最硬，抗粉碎指數(shù)為21.5%，而法國(guó)的一個(gè)杜倫小麥樣品的抗粉碎指數(shù)僅為22.0%，說(shuō)明我國(guó)不乏特硬小麥品種。最軟的小麥也是河南生產(chǎn)的一個(gè)不知名的小麥樣品，其抗粉碎指數(shù)為68.8%。總體來(lái)看，測(cè)定的1702個(gè)小麥樣品的抗粉碎指數(shù)基本上覆蓋了全國(guó)乃至全世界小麥樣品的硬度范圍，具有很大的代表性�？梢灶A(yù)測(cè)，抗粉碎指數(shù)低于20%或高于70%的小麥樣品少之又少。

河南省樣品有973個(gè)，占總樣品數(shù)的57.2%，因此，樣品的來(lái)源有一定的局限性。在973個(gè)河南樣品中，又有接近一半的樣品為河南省各地2000～2002年生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)小麥品種，且絕大多數(shù)為強(qiáng)筋麥，這是導(dǎo)致抗粉碎指數(shù)30%～40%間的樣品分布比較多（占總樣品數(shù)的36.31%）的原因。從全國(guó)范圍看，小麥硬度分級(jí)可能服從正態(tài)分布，抗粉碎指數(shù)30%～40%和50%～60%的樣品數(shù)應(yīng)該相當(dāng)，以抗粉碎指數(shù)40%～50%的樣品居多。

從硬度的角度看，我國(guó)小麥可以分為：特硬小麥，抗粉碎指數(shù)低于30%；硬小麥，抗粉碎指數(shù)30%～40%（含30%）；中硬度小麥，抗粉碎指數(shù)40%～50%（含40%）；軟小麥，抗粉碎指數(shù)50%～60%（含50%）；特軟小麥，抗粉碎指數(shù)高于60%。

硬度主要反映小麥的加工品質(zhì)，太硬和太軟的小麥都不利于制粉加工。我國(guó)不乏特硬小麥品種。不同地區(qū)、不同種植條件、不同年份收獲的同一小麥品種的抗粉碎指數(shù)基本保持不變、大體一致。硬度是小麥的重要遺傳特性之一�？傮w而言，我國(guó)小麥抗粉碎指數(shù)平均值有從南向北、從東向西逐漸降低的趨勢(shì)。

 

3．主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

在方法建立和開發(fā)出小麥硬度測(cè)定儀后，我們生產(chǎn)了10臺(tái)小麥硬度測(cè)定儀，分別送黑龍江農(nóng)科院農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心、河北辛集黑馬面粉集團(tuán)、鄭州海嘉食品有限公司、鄭州天地人面粉實(shí)業(yè)有限公司、河北華龍面粉集團(tuán)等單位使用，并且在河北省糧油質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站的指導(dǎo)和監(jiān)督配合下，深入當(dāng)?shù)叵募拘←準(zhǔn)召?gòu)現(xiàn)場(chǎng)，分別在河北省辛集市河莊糧油食品站，河北省寧晉縣第二國(guó)有糧庫(kù)，河北省寧晉縣第三國(guó)有糧庫(kù)，河北省寧晉縣第六國(guó)有糧庫(kù)，河北省寧晉縣大陸村國(guó)有糧站，河北省寧晉縣大曹莊國(guó)有糧站，河北省冀州市官道李國(guó)有糧庫(kù)，河北省深州市魏家橋糧庫(kù)，河北衡水前么頭國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)等九個(gè)單位進(jìn)行了應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，本方法測(cè)定快速，重現(xiàn)性好，標(biāo)準(zhǔn)差的平均值為0.23～0.46，可以滿足小麥現(xiàn)場(chǎng)收購(gòu)和小麥粉廠生產(chǎn)的需要。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食品種，在糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位。小麥的質(zhì)量直接關(guān)系著小麥的生產(chǎn)和利用。長(zhǎng)期以來(lái)，我們采用角質(zhì)率法來(lái)評(píng)價(jià)小麥的硬度，由于角質(zhì)率法的局限性，不能正確地評(píng)價(jià)小麥的硬度，影響了小麥的育種、加工、貿(mào)易及利用。正確評(píng)價(jià)小麥的硬度，越來(lái)越引起加工企業(yè)和育種部門的重視。

本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建立，將為正確評(píng)價(jià)小麥的硬度提供技術(shù)手段，引導(dǎo)育種部門針對(duì)最終使用用途，培育符合特定要求的小麥品種，逐步改變我國(guó)小麥品種繁多、不能很好地適應(yīng)某種特定用途的局面，提高小麥品種的質(zhì)量，滿足視市場(chǎng)的種種需求；本標(biāo)準(zhǔn)將為小麥?zhǔn)召?gòu)環(huán)節(jié)提供快速檢驗(yàn)小麥質(zhì)量的技術(shù)手段，保證小麥的質(zhì)量，為更好地貫徹國(guó)家“優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià),按質(zhì)論價(jià)”政策提供保證；本標(biāo)準(zhǔn)將為小麥粉加工企業(yè)提供評(píng)價(jià)原料小麥的質(zhì)量，保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量以及確定合適的工藝條件提供有力的技術(shù)手段。因此，本標(biāo)準(zhǔn)的制定是有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的。

作為建立一套新的標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)于儀器生產(chǎn)廠家，也是一個(gè)重要的商機(jī)，顯然，標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行，將會(huì)產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，建立小麥硬度的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)引導(dǎo)市場(chǎng)的發(fā)展，提高小麥的質(zhì)量，按照小麥的最終使用品質(zhì)要求，去選擇使用合適的小麥原料，合理利用糧食資源等，有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4  采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，或與測(cè)試的國(guó)外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況

采用新研制的JYDB100型小麥硬度儀，用優(yōu)化的工作參數(shù)測(cè)定不同小麥樣品的硬度值，對(duì)比研究抗粉碎指數(shù)法與其它硬度測(cè)定方法（角質(zhì)率法、顆粒度指數(shù)法、單顆粒硬度指數(shù)法、近紅外反射法）的區(qū)別，探討抗粉碎指數(shù)法的優(yōu)越性。

使用具有較大的軟硬差異范圍的小麥樣品248份作為測(cè)試用。

4.1  測(cè)定方法

4.1.1  顆粒度指數(shù) (Particle Size Index，簡(jiǎn)稱PSI) 測(cè)定方法

稱取小麥樣品30g（精確至0.1g），在Dickey-John谷物粉碎機(jī)中粉碎（粉碎物料的細(xì)度已經(jīng)由預(yù)先的實(shí)驗(yàn)確定）。全部收集粉碎后的粉料，稱量（m1）后轉(zhuǎn)移至配備有15XX錦綸篩絹（瑞士SEFAR公司生產(chǎn)）的驗(yàn)粉篩中，同時(shí)加入橡皮球以防糊篩。啟動(dòng)驗(yàn)粉篩，篩理10min，轉(zhuǎn)移篩下物及粘附在篩絹底部的細(xì)粉至篩底并稱量（m2，精確至0.1g），按式（1）計(jì)算小麥樣品的顆粒度指數(shù)，準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后1位。兩次測(cè)定結(jié)果之差如果超過平均值的5%，應(yīng)重復(fù)進(jìn)行第三次實(shí)驗(yàn)，取最相近的兩次測(cè)定結(jié)果的平均值。指數(shù)越小，小麥硬度越大。   

顆粒度指數(shù)（%）=100·m2/m1 ……………………………………………（1）

4.1.2  單顆粒特性(Single Kernel Characteristic System，簡(jiǎn)稱SKCS) 測(cè)定

SKCS4100系統(tǒng)能夠在3～4min內(nèi)先后對(duì)300個(gè)小麥籽粒的特性進(jìn)行測(cè)定，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯示平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和繪出直方圖，可同時(shí)得到谷物水分、硬度指數(shù)、籽粒質(zhì)量、籽粒直徑等指標(biāo)。單顆粒硬度指數(shù)為300顆小麥籽粒硬度的平均值。單顆粒特性測(cè)定由中國(guó)農(nóng)科院作物所幫助完成并提供數(shù)據(jù)。

4.1.3  水分測(cè)定

采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO712方法，小麥樣品用LSC-80型糧食水分測(cè)定專用粉碎機(jī)處理，避免粉碎過程中水分損失。

4.2  抗粉碎指數(shù)與角質(zhì)率對(duì)比

測(cè)定103份2001－2002年在河南省種植的優(yōu)質(zhì)小麥樣品的抗粉碎指數(shù)和角質(zhì)率，測(cè)定結(jié)果表明，不同地區(qū)、不同種植條件、不同年份收獲的同一小麥品種的抗粉碎指數(shù)基本保持不變、大體一致。硬度是小麥的重要遺傳特性之一。同一小麥品種的抗粉碎指數(shù)差異，可能與環(huán)境、氣候或種植條件有關(guān)，也可能歸于實(shí)驗(yàn)誤差或水分含量的差異。

用角質(zhì)率反映小麥硬度具有分辨率低、測(cè)定繁瑣、人為誤差大等缺陷。用角質(zhì)率反映小麥硬度有很大的局限性：首先是分辨率低，盡管抗粉碎指數(shù)差異較大的硬麥樣品，相互之間的角質(zhì)率卻沒有差異或差異不大；其次，角質(zhì)率反映小麥硬度不可靠，角質(zhì)率高的小麥樣品有可能是軟麥, 角質(zhì)率低的小麥樣品有可能是硬麥。

4.3  抗粉碎指數(shù)與顆粒度指數(shù)法對(duì)比

顆粒度指數(shù)法有很好的分辨能力，測(cè)定重現(xiàn)性好，是目前世界范圍內(nèi)普遍認(rèn)可的硬度測(cè)定方法，Williams等[27]作過一些努力，嘗試將顆粒度指數(shù)方法標(biāo)準(zhǔn)化。在加拿大和澳大利亞兩國(guó)的小麥質(zhì)量年度報(bào)告中，都是采用顆粒度指數(shù)來(lái)表征小麥的硬度。美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法(AACC 39－70A)用近紅外反射法測(cè)定小麥的硬度，其定標(biāo)方法也是顆粒度指數(shù)法。在我國(guó)，農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（哈爾濱）近幾年也嘗試采用顆粒度指數(shù)法測(cè)定小麥樣品的硬度，取得了一些經(jīng)驗(yàn)。

黑龍江農(nóng)科院農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心挑選13個(gè)小麥樣品，在哈爾濱和鄭州分別測(cè)定它們的顆粒度指數(shù)。盡管采用的方法原理完全一樣，由于使用的粉碎機(jī)和篩分設(shè)備不同，粉碎后物料的細(xì)度、篩網(wǎng)孔徑以及篩理的時(shí)間不一致，測(cè)定結(jié)果差異較大：在鄭州測(cè)定的顆粒度指數(shù)19.6%～49.2%；在哈爾濱測(cè)定的顆粒度指數(shù)48%～71%。兩種顆粒度指數(shù)方法顯著線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)γ高達(dá)0.966，說(shuō)明兩種方法具有可比性。

使用黑龍江農(nóng)科院提供的68份硬度不同的小麥品種樣品，測(cè)定它們的抗粉碎指數(shù)和顆粒度指數(shù)。抗粉碎指數(shù)的變幅為24.7%～61.5%，顆粒度指數(shù)的變幅為19.6%～49.9%。抗粉碎指數(shù)與顆粒度指數(shù)顯著線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)γ高達(dá)0.987。另外，對(duì)國(guó)內(nèi)外50份硬度不同的商品小麥樣品，測(cè)定抗粉碎指數(shù)和顆粒度指數(shù)，抗粉碎指數(shù)的變幅為25.5%～59.9%，顆粒度指數(shù)的變幅為21.4%～49.0%，兩者顯著線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)γ高達(dá)0.988。由兩者的數(shù)值變化幅度可以看出抗粉碎指數(shù)方法具有更高的硬度測(cè)定分辨率。與顆粒度指數(shù)法相比，抗粉碎指數(shù)法將粉碎與篩分設(shè)備合二為一，大大縮短了測(cè)定的時(shí)間，且實(shí)現(xiàn)了儀器的標(biāo)準(zhǔn)化，極具推廣應(yīng)用的價(jià)值。

4.4  抗粉碎指數(shù)與單顆粒硬度指數(shù)對(duì)比

在美國(guó)小麥質(zhì)量年度報(bào)告中，也使用SKCS4100系統(tǒng)測(cè)定的硬度指數(shù)來(lái)表征小麥的硬度。硬度指數(shù)在0～100之間變化，硬麥的硬度指數(shù)平均值為75，軟麥的硬度指數(shù)平均值為25，指數(shù)越大，硬度越高。

挑選30份硬度不同的小麥樣品，同時(shí)測(cè)定它們的抗粉碎指數(shù)和單顆粒硬度指數(shù)，兩者顯著線性負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)γ＝－0.927。

綜上所述，抗粉碎指數(shù)法測(cè)定小麥的硬度與國(guó)外的方法測(cè)定結(jié)果具有很好的相關(guān)性。由于本方法測(cè)定簡(jiǎn)單，快速，分辨率高，儀器價(jià)格低，易于推廣普及，是適合我國(guó)國(guó)情的好方法。

5  與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

《小麥硬度及測(cè)定方法——抗粉碎指數(shù)法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)《GB1351－1999小麥》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，用硬度對(duì)小麥進(jìn)行分類，比用角質(zhì)率法更為科學(xué)。在本標(biāo)準(zhǔn)推廣使用一段時(shí)間后，建議對(duì)小麥的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。

6．重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)征求的意見，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)與本編制說(shuō)明進(jìn)行了較大的修改，詳細(xì)情況見“硬度標(biāo)準(zhǔn)反饋意見匯總表”。 7．國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建議

建議本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

8．貫徹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過度辦法等內(nèi)容）

為了貫徹好本標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)小麥的品質(zhì)提高和合理的利用，建議在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，在小麥的主產(chǎn)區(qū)、小麥粉加工廠等組織進(jìn)行宣傳與貫徹，同時(shí)對(duì)儀器廠提出要求，組織好小麥硬度測(cè)定儀的生產(chǎn)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，為標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行提供技術(shù)手段。

9．廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無(wú)

10、其它應(yīng)予說(shuō)明的事項(xiàng)

無(wú)

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