我国小麦硬度质量状况和硬度分类的研究

我国小麦硬度质量状况和硬度分类的研究籽粒硬度是小麦品质的重要指标，反映了小麦胚乳的质地，即小麦蛋白质与淀粉结合的紧密程度。硬麦和软麦蛋白质与淀粉结合的紧密程度不同，导致其制粉工艺条件有较大的差异，因此小麦硬度与加工工艺密切相关。按照硬度的不同，国外将小麦分为三个明显的硬度级别：软麦、硬麦和硬粒小麦（杜仑麦）。小麦硬度有多种不同的测定方法，目前应用较多的有三种：颗粒度指数法（particlesizeindex，PSI)、近红外方法（near-infiaredreflectance，NIR）和硬度指数法（HardnessIndex，HI）。其中，单颗粒硬度指数法（又称为单颗粒谷物分析系统SingleKernelOiaracter-izationSystem，简称SKCS)是目前世界范围内应用较多的利用硬度指数法测定小麦硬度的方法，而作为我国十五科技攻关的成果之一，开发的通过测试颗粒度指数获得小麦硬度的测定方法及JYDB100型小麦硬度仪，仪器结构简单、操作方便，易于普及，是小麦硬度的一种有效检测手段。研究通过测试我国商品小麦和当前推广的优质品种小麦的硬度，以研究我国小麦硬度的分布状况，并通过比较分析SKCS硬度指数数据（以下简称SKCS)和国产JYDB100型小麦硬度测定仪测定的硬度指数数据（以下简称JYDB)，探讨以硬度指数值作为我国小麦硬度分类的可能性。1材料与方法1.1试验材料材料包括2006年收获的1361份商品小麦样品，来源于国家粮食局标准质量中心组织的2006年度小麦质量会检样品，687份品种小麦样品，由中国农科院提供的当前推广的优质小麦样品。分别来自我国山东、河南、河北、江苏、安徽、四川、陕西和新疆等地。样品来源分布情况见表1。1.2仪器和方法1.2.1仪器设备4100型单颗粒硬度测试系统（SKCS）：PERTON公司JYDB100型小麦硬度测定仪：锡粮机械制造厂。1.2.2实验方法SKCS硬度指数测定按照AACC55-31的方法。JYDB100型小麦硬度测定仪硬度指数测定方法，具体操作如下：准确称取净小麦样品25.0g。打开硬度测定仪端盖，将粉碎系统转子的一个型腔（两刀之间的凹部）向上，关闭端盖。掀开进料斗盖，将25.0g小麦样品全部倒入进料斗中，合上进料斗盖。启动硬度仪，粉碎样品时间50.0s。称量筛下物质量m1（精确至0.1g)。按公式(1)计算出小麦水分12％，环境温度25℃时的小麦硬度指数。该公式仅适合5-45℃的测定环境，水分含量9％-15％的小麦样品。超出此范围时，应改变条件到规定的范围内。式中:HI-样品校正至其基准水分12%,环境温度25℃时的硬度指数（HI）/%；m1-粉碎后通过筛网的样品质量/g;w-样品的水分含量/%；t-环境温度/℃；k1-水分校正系数，m1＜10.0时,k1=0.8;10.0≤m112.5时,k1=1.0;m1≥12.5时,k1=1.6;k2-温度校正系数,m17.0时,k2=0.03,7.0≤m110.0时,k2=0.07;m1≥10.0时,k2=0.12。2结果与分析2.1小麦样品的硬度指数分析结果小麦样品的硬度指数测试结果汇总见表2。从表2可以看出，利用单颗粒硬度测定仪测得的硬度指数SKCS值的变化范围比国产硬度计测定的硬度指数值宽，但是二者得到的硬度指数的平均值相近。同时由于SKCS是同一样品300个籽粒的单颗粒测试结果，而国产硬度仪为25g样品粉碎测定的结果，因此前者能够得到单个样品测试结果的标准误值；此外，由SKCS反映出来的样品之间的变异系数要高于国产硬度仪。如果考虑到国产硬度仪测定的HI数值变化范围比SKCS的窄，两者变异系数的差异应该不大。与商品小麦相比，优质品种小麦的硬度指数的SKCS平均值略高，这是由于当前我国推广的优质品种小麦约有80%为硬质小麦，软质小麦较少的缘故；此外，优质品种小麦的SKCS硬度指数的变异系数略低，标准误低，而标准误的变异系数亦较低，说明优质品种小麦的均匀性和一致性要好于商品小麦。这也与这两种类型小麦的种植和收获方式是一致的。图1所示的SKCS值与其标准误的散点分布图则更加形象的说明了这一点。在商品小麦中，SKCS值与标准误呈极显著的二次多项式相关，SKCS值高或低的样品的标准误都较小，而SKCS中等大小（55-60之间）的小麦样品的测试标准误较大，这也与我国商品小麦的生产现状相符，反映出当前我国商品小麦大部分为中等硬度的混合小麦，且均匀性较差。偏硬或偏软的小麦大多为正在推广的优质专用小麦。优质品种小麦的硬度指数值与标准误间没有相关性，这是由于SKCS值在50-60之间的小麦样品相对样品较少的缘故。说明我国近几年大力推广的优质小麦为硬麦和软麦，小麦品种选育方向正确，成效显著。但是在商品小麦中中等硬度小麦偏多，可能因素有以下几个：以前种植小麦大量为中等硬度小麦，基数很大，推广品种的数量还不足以影响商品小麦的整体分布；种植过程中品种也可能发生退化，但这可能不是主要因素；主要因素是种植或收获、收购中的混杂。因此，在当前我国小麦生产中，迫切需要解决我国小麦混杂问题，提高我国小麦的利用价值。图2所示为商品小麦和优质品种小麦SKCS标准误的分布频率，从中可以看出，有2/3的优质品种小麦样品的标准误在15以下，只有不到3%的样品大于20；而商品小麦中则只有不到13的样品标准误在15以下，有超过40%的样品大于20。进一步说明了商品小麦和优质品种小麦在均匀性和一致性方面的差异，这也是我国商品小麦生产中亟待解决的问题。2.2硬度指数值与小麦硬度的关系及我国小麦的硬度状况2.2.1硬度指数值与小麦硬度的关系美国谷物化学家协会推荐方法AACC55-31“小麦籽粒质地的单颗粒测试系统”中给出了SKCS与小麦籽粒硬度的关系（表3)，将小麦籽粒的硬度分为极硬、很硬、硬、中硬、中软、软、很软、极软等8类，每一类型都有相对应的SKCS硬度指数值。小麦越硬，SKCS值越大。2.2.2我国商品小麦硬度状况根据AACC55-31给出的SKCS硬度指数值与小麦硬度的关系，对我国小麦硬度状况进行了研究，结果分别见图3、图4。图3所示为我国商品小麦硬度的分布频率。可见，有超过90%的商品小麦硬度指数值为35-80，即中软、中硬和硬的类型。其中，中硬的比例最高，为40.2%，其次为硬，比例为32.7%，中软占了17.4。另外，我国软麦比例相对较低，没有极软类型的小麦，很软的比例也较低，软的也只占了6.5％；而很硬和极硬的分别有0.1%和2.4%。若将硬、很硬和极硬作为硬麦，以软、很软和极软作为软麦，中硬和中软作为中等硬度的小麦，即以SKCS硬度指数值大于65作为硬麦的指标，以SKCS硬度指数值小于35作为软麦的指标，则根据SKCS测试结果，我国商品小麦中软麦只占7.2%，硬麦占35.2%，中等硬度的小麦则占了一半以上，为57.6%。这反映出近年来农业上引导种植优质硬麦是卓有成效的。但我国软麦比例较低，没有极软类型的小麦，很软的比例也较低，这是在引导小麦育种方面应该注意的。2.2.3我国优质品种小麦硬度状况图4所示为我国优质品种小麦的硬度状况。可以看出，与商品小麦相比，优质品种小麦中中等硬度小麦的比例大大降低，只有不到总数的三分之一，“硬”的比例最高，超过样品总数的一半；此外，很硬的比例也有所增加；很软的小麦占的比例偏低，没有极软类型的小麦。说明当前我国推广的优质品种小麦中仍然缺少软麦的类型。同样，以SKCS值大于65作为硬麦的指标，以SKCS值小于35作为软麦的指标，则根据SKCS测试结果，我国优质品种小麦中软麦占10.4%,硬麦占60.1％，中等硬度的小麦则为29.5%（见图5）。作为市场需要的优质麦，应该是发展硬麦与软麦，由推广的品种麦硬度分布来看，培育的软麦偏少。为了适应市场发展的需要，加强软麦的培育是十分必要的。2.3SKCS与JYDB测试结果相关性分析对1361份商品小麦样品的分析测试结果表明，国产硬度仪测定的硬度指数HI与SKCS测试的SKCS硬度指数之间呈极显著的正相关（见图6)，线性简单相关系数为0.93。回归方程如下：Y=0.491x＋30.133按照该回归方程，可得出以国产硬度仪测试得到的HI值对小麦硬软分类的数值，（表3)。若按照AACC55-31以SKCS值≥65作为硬麦硬度指标，SKCS值≤34作为软麦的硬度指标，则根据回归方程，可计算出相应的国产硬度仪测试的硬度指数值值分别为：≥62为硬麦，≤46为软麦。3结论与讨论小麦的硬度直接涉及籽粒的吸湿性能、粉碎功耗、筛理效率和出粉率等制粉工艺指标，是小麦品质的重要参数。籽粒硬度取决于其胚乳中淀粉和蛋白质的结合程度，主要受遗传因素控制，但也会受环境和水分、脂类以及戊聚糖含量的影响。对小麦硬度的分类，很多国家都采用角质率法（又称玻璃质率法）。角质率法是一种间接的感观测定法，其特点是直观性强，但是存在主观性，测定误差大、不易定量、费时以及分类较粗等缺陷；同时角质率反映的是小麦籽粒外观的玻璃质的程度，而不是胚乳组织的内部结构，只是部分反映了小麦的软硬度，是一种间接的测试方法。因此，当前国际上主要的小麦生产国和出口国，如美国和加拿大，都正在研究以仪器测试的硬度指标代替角质率对小麦软硬度进行分类。在测试硬度的几种方法中，小麦硬度指数法是一种较好的硬度分类方法，可以综合反映籽粒的粉碎性能和粒度分布特性。我国小麦品种繁多，地理和气候条件复杂，如何对小麦进行分类是我国小麦品质研究的重要课题，也是修订我国小麦国家标准的主要内容之一。SKCS是当前国际上应用比较广泛的用以测定小麦硬度的方法之一，其测试方法被列入AACC的审定方法。但是其仪器价格较高，不利于在国内推广。研究通过对1361份我国商品小麦样品的分析测试结果表明：国产的硬度仪测试结果与SKCS具有极好的相关性，并根据AACC审定方法中SKCS硬度指数值与小麦硬度的关系分析得出国产硬度仪的硬度指数值在小麦硬度分类中的应用，即硬度指数值≥62为硬麦，≤46为软麦，这将为我国小麦硬度分类提供新的数据支撑。小麦加工需要质量均匀一致的原料，以保证其加工产品质量的稳定性，降低检测费用，提高生产效率和收益。而本研究得到的结果表明，我国商品小麦的质量一致性很差，质量混杂是我国商品小麦面临的严重问题。如何从种植、收获、收购、仓储和运输等各个环节保证商品小麦的质量均一和稳定是我国小麦生产中迫切需要解决的问题，也是小麦科研的重要课题。本文来源于中国面粉信息网