小麦的生长适应各种土壤和气候条件，因此是世界上种植最广泛的作物之一。除南极外，小麦种植遍布世界各大洲，从北极圈到南纬45°(除少数热带岛国外)，从海拔零点到4570m的高原都有小麦种植，小麦的种植面积约占谷物种植面积的31%，产量接近谷物总产量的30%，两者均居谷类作物之首。世界上有1/3以上人口以小麦为主要食用谷物。小麦提供了人类消费蛋白质总量的20.3%、热量的18.6%、食物总量的11.1%，超过其他任何作物。
小麦在我国的种植也极为广泛，北起黑龙江漠河，南到海南岛，西起新疆维吾尔自治区的塔什库尔干塔克自治县，东抵沿海各省，都有小麦种植。其种植面积约占粮食作物总面积的26%，产量约占总产量的22%，两者均次于水稻居第二位。
小麦的分类
小麦属于禾本科，小麦族，小麦属，一年生或越年生草本植物。小麦的种类繁多，但很多种并没有生产意义，如染色体数为14的一粒系小麦和染色体数为28的二粒系小麦(除意大利面条所用的硬粒二粒系小麦)。作为粮食作物栽培的小麦几乎都是染色体数为42的普通系小麦。普通小麦可按播种期、皮色或粒质的不同进行分类。
(1)按播种期分 可分为冬小麦和春小麦2种。冬小麦秋末冬初播种，第二年夏初收获;春小麦春季播种，当年秋季收获。我国主要种植冬小麦，占小麦种植总面积的80%以上，产量占小麦总产量的85%以上。春小麦主要在寒冷的黑龙江、新疆维吾尔自治区、甘肃、内蒙古自治区等地种植。
(2)按麦粒的皮色分 可分为红皮麦、白皮麦和花麦3种。红皮麦的皮色为红褐色或深红色;白皮麦的皮色呈乳白色或黄白色;红皮麦和白皮麦互混时为花麦。
(3)按麦粒的粒质分 可分为硬质小麦和软质小麦。麦粒硬质率达50%以上的为硬质麦，麦粒粉质率达50%以上的为粉质小麦。角质小麦粒含蛋白质较多，断面呈半透明状，也叫玻璃质小麦;断面发白，不透明的小麦含蛋白质少，称粉质小麦。角质小麦粒一般较硬，称硬质小麦(hardwheat);粉质小麦也称软质小麦(softwheat)。介于硬质和软质之间的也叫中间质小麦。
在GB1351—2008小麦中，根据冬小麦和春小麦的皮色和粒质分为以下5类。
(1)硬质白小麦 种皮为白色或黄白色的麦粒不低于90%，硬度指数不低于60的小麦。
(2)软质白小麦 种皮为白色或黄白色的麦粒不低于90%，硬度指数不高于45的小麦。
(3)硬质红小麦 种皮为深红色或红褐色的麦粒不低于90%，硬度指数不低于60的小麦。
(4)软质红小麦 种皮为深红色或红褐色的麦粒不低于90%，硬度指数不高于45的小麦。
(5)混合小麦 不符合(1)至(4)规定的小麦。
2.1.1.2 小麦子粒的形态结构
小麦的穗轴韧而不脆，脱粒时颖果很容易与颖分离，所以收获所得的小麦子粒是不带颖的裸粒。
小麦子粒平均长度8mm，质量约35mg，子粒大小随栽培品种及其在麦穗上的位置不同而呈现出较大的差异。小麦子粒的顶端生长着茸毛(称麦毛)。小麦子粒较扁平的一面称为“腹面”，中央有一纵沟称为“腹沟”，腹沟几乎等长于整个麦粒，其深度随小麦品种及生长条件的不同而异，腹沟部分的外皮特别难去除，这是小麦适合于制粉而不制米的一个重要原因。腹沟两侧称为“颊”，两颊不对称。另一侧隆起的称为“背面”，背面的基部是麦胚，胚的长度为子粒长度的1/4～1/3。
小麦子粒的形状大致可分为长圆形、椭圆形、卵圆形和圆形几种，但其腰部断面形状都呈心脏形。正常的小麦子粒随品种不同而具有其特有的颜色与光泽。硬麦的色泽有琥珀黄色、深琥珀色和浅琥珀色;软麦除红、白两个基本色泽外，红软麦的色泽还有深红色、红色、浅红色、黄红色和黄色等，在不良条件的影响下，小麦子粒会失去光泽，甚至改变颜色。小麦子粒由皮层、胚和胚乳3部分组成，小麦子粒的结构如图2.1。
皮层，工业上称为麸皮，包括表皮、内外果皮、种皮、珠心层和糊粉层等几部分;胚由胚芽和盾片组成，是小麦子粒的一个独立部分，与胚乳及皮层之间存在自然界限，加工时较易分离，一部分被磨细而混入面粉中，一部分与皮层一起成为麸皮，胚乳由充满淀粉粒的薄壁细胞组成，是制取小麦粉的主要部分。麦粒各部分质量占全麦粒质量的比例如表2.1。
(1)麦皮 麦皮分为果皮和种子果皮，在制粉工艺学上又将果皮分为表皮、外果皮和内果皮，将种子果皮分成种皮、珠心层和糊粉层，共6层组织。
表皮:为果皮的最外层，由几排与麦粒长轴平行分布的长方形细胞组成，细胞壁很厚，有孔纹，外壁角质化。麦粒顶端的表皮细胞为等径多角形，其中有一些突出形成茸毛。
外果皮:由几层纵向排列的细胞组成，紧贴表皮的一层形状与表皮相似，细胞壁较厚，内几层细胞为薄壁细胞，被压成不规则形。
内果皮:由1～2层横向排列较整齐的长形厚壁细胞(横细胞)和一层纵向分散排列的管状薄壁细胞(管状细胞)组成，横断面呈环状，各细胞之间有空隙，在多数谷物在未成熟时横细胞呈绿色，是因为此层细胞中含有叶绿素，故又名叶绿层，成熟后叶绿素即消失。
成熟的麦粒果皮厚度一般为40～50μm。
种皮:由两层斜长形细胞组成，极薄，结构不很明显，外层细胞呈无色透明状，内层由色素细胞组成，称为色素层。如果内层色素细胞呈无色，则麦粒呈白色或淡黄色，为白麦;当内层色素细胞含有红色或褐色素时，则麦粒呈红色成褐色，为红麦。种皮厚度一般为10～15μm。
珠心层:由一层不甚明显的细胞组成，看起来只是一条无色透明的线，细胞壁具有念珠状孔纹，是珠心的残余，故称珠心层。其细胞的内外壁挤贴在一起形成一薄膜状，极薄，与种皮和糊粉层紧密结合不易分开，在50℃以下不易透水。珠心层厚约7μm。
糊粉层:糊粉层由排列整齐的近乎方形的厚壁细胞组成，完全包围着整个子粒。其层数在不同谷物子粒及子粒的不同部位是不同的，有1～2层的，有2～4层的，最多为5～6层。该层细胞大，外壁透明，胞腔中充满着深黄色的细小糊粉粒，其中主要含有蛋白质、脂肪、维生素和有机磷酸盐等。细胞壁韧性较大，易吸收水分，放入水中瞬即胀大。糊粉层厚度一般为40～90μm。
(2)胚乳 小麦胚乳紧紧包裹在皮层内，它由边缘细胞、棱柱细胞和中心细胞组成。边缘细胞紧靠着糊粉层，一般较小，各方向直径相等或朝着子粒中心稍稍伸长。在边缘细胞往胚乳中心方向有几层伸长的棱柱形细胞，向内延伸几乎接近子粒中心，大小为150μm×50μm。中心细胞靠近胚乳中心，其大小和形状都较其他细胞不规则得多。
胚乳由淀粉细胞组成。淀粉细胞是近于横排列的长形薄壁细胞，细胞体比较大，而且越进入子粒组织内部，细胞体越大。细胞横切面呈多边形，细胞中充满着一定形状的淀粉粒，越是深入胚乳组织内部的细胞，其中的淀粉粒越大，淀粉细胞含有淀粉而呈白色或略黄的玻璃色彩。胚乳细胞中充满着大小和形状各异的淀粉颗粒，小粒近似球形，粒径2～9μm，中等颗粒为9～18μm，大粒为扁豆形，粒径18～50μm。从糊粉层到胚乳中心，小粒淀粉的相对数量逐渐减少，而大粒淀粉的数量增加。
胚乳基本上有2种不同的结构:淀粉颗粒的间隙中或多或少地填充着蛋白质类的“框质”。如果填充的蛋白质多，胚乳细胞内的淀粉颗粒之间被蛋白质所充实，将淀粉粒挤得很紧密，则胚乳组织坚实而透明，颜色较深，断面光滑平整呈透明状，像角类断面或玻璃断面，称为角质胚乳即硬质麦粒;如填充的蛋白质较少，淀粉颗粒之间及其与细胞壁之间具有空隙，甚至细胞与细胞之间也有空隙，则胚乳组织疏松，断面粗糙呈白色粉状而不透明，称为粉质胚乳即软质麦粒。谷物子粒中的角质胚乳多在外层淀粉细胞，粉质胚乳多在内层淀粉细胞，也有的谷物子粒全是角质胚乳或全为粉质胚孔。
(3)胚 谷物的胚位于颖果基部的一侧，小麦的胚位于麦粒的背部。胚由胚芽、胚轴、胚根及盾片组成。胚芽外有胚芽鞘和外胚叶保护，胚根外有胚根鞘保护，延伸于胚芽之上的盾片被认为是子叶，其下部是腹鳞，谷物为单子叶植物，因此只有一片子叶。胚轴侧面与盾片相连接，其上端连接胚芽，下端连接胚根，胚是雏形的植物体，含有较多的营养成分，在适宜的条件下能萌芽生长出新的植株，一旦胚受到损伤，子实就不能发芽。
稻谷的化学组成
稻谷是由许多复杂的有机物质构成的，其中主要是能供人体食用的营养成分，有的成份虽不能食用，但可作为其他工业原料或饲料使用。所以，稻谷加工的任务就是要尽可能地保留可供食用的营养物质，除掉人体不能消化利用的部分，并将这些物质收集起来，以便用于其他用途。因此，了解稻谷各组成部分的化学成分及其特性对于提高成品米质量，合理地加工稻谷以及副产品的综合利用等，都具有一定的意义。
稻谷子粒中所含有的化学成分主要有水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物(包括淀粉、纤维素、半纤维素等)、矿物质及维生素等。这些成分的质量分数，因品种、土壤、气候、栽培及成熟条件等的不同而略有差异。
(1)稻谷各组成部分的化学成分 由于稻谷子粒各组成部分的生理功能不同，各部分所含有的化学成分和营养价值也各不相同，各有其特点。稻谷子粒各组成部分的化学成分见表3.9。
1)稻壳 稻壳为稻谷子粒的最外层，是糙米的保护组织。稻壳含有大量的粗纤维和灰分，完全不含淀粉，脂肪和维生素的质量分数很少，营养价值很差，其灰分主要由二氧化硅(94%～96%)组成，加工时先要全部除去稻壳。稻壳可用作燃料，可发电、制碳、制板、生产糠醛等。
2)果皮、种皮和胚 稻谷脱去稻壳得到糙米，在糙米碾白时，果皮、种皮和糊粉层一起被剥除，故这三层常合称为米糠层。果皮、种皮的化学成分中，以纤维素质量分数较多，其次是脂肪、蛋白质和矿物质。糙米的皮层(糠层)还含有丰富的维生素，营养价值很高，但由于米糠中灰分、纤维素及植酸质量分数高，人体不能消化纤维素，同时糙米的食用品质很差，故不宜供人食用，加工时果皮和种皮大部分或全部被去除。
表1 稻谷子粒各组成部分的化学成分(以质量分数)
胚中含有丰富的蛋白质、脂肪，还含有特别丰富的胆碱、核黄素以及其他营养物质等，营养价值都很高。但胚中含有大量易酸败的脂肪，使成品不易保存。一般在加工中，由于胚的组织疏松，与胚乳连接不甚紧密，碾米时胚易全被去除而落入米糠中，若要保留，必须采用多道轻碾的办法。如果大米不做长期储藏，应尽量将胚保留下来。
现已开发了很多有关米胚和米糠的食品用途，已有工业化生产的主要是榨取稻米油及提取肌醇(一种化工产品)两种。稻米油(米糠油)所富含的多不饱和脂肪酸和维生素E有重要的生理功能，它与红花子油合用(质量比7∶3)，在日本被称为“健康油脂”，能明显降低人体血清胆固醇水平，对预防动脉硬化、冠心病有良好的效果。米糠和米胚还是B族维生素和维生素E的良好来源。典型值分别为:硫胺素11.5/45.3μg/g，核黄素5.7/3.6μg/g，尼克酸523.1/15.2μg/g，吡哆醇10.3/15.2μg/g，泛酸45.0/13.2μg/g，维生素E14.92/87.3μg/g。维生素E是脂溶性的，也是一种天然抗氧化剂和生理活性物质，它对稳定米糠油有重要作用。虽说如此，由于米糠(通常含有米胚)中脂肪酶活性大，极易引起脂肪水解导致米糠酸败;同时，米糠特别是潮湿米糠是微生物生长的良好基料，很容易感染微生物而变质，再加上米糠所含的异味，所以尽管米糠的营养价值很高，但作为食品用途还有许多技术难题需要解决，目前最大的用途还是作饲料。
3)胚乳 胚乳由含淀粉的细胞组织组成，细胞内充满淀粉粒，还含有蛋白质、脂肪、灰分和纤维素等，因此，胚乳是稻谷中主要营养成分所在，胚乳所含营养丰富，容易被消化，食用品质优良，是稻谷子粒供人们食用的最有价值的部分，加工时应尽量全部保留。稻米碾除皮层得到的大米就是稻谷的胚乳部分，大米最主要的组成成分是淀粉，占整粒大米的77%～80%;胚乳的淀粉分为支链淀粉和直链淀粉两种，不同类型的稻谷，胚乳中的支链淀粉和直链淀粉的构成比例不同，这是鉴别籼、粳、糯稻谷的标志。糯米淀粉几乎都是由支链淀粉组成，不含直链淀粉;粳米中直链淀粉要多一些(约占淀粉总量20%)，而籼米胚乳中的直链淀粉则更多。含直链淀粉多，则米质松散，食用品质低，因此籼米食用口感较差，但它特别适合用来加工米粉。而粳米和糯米所含的直链淀粉少或没有，米质较黏，食用品质好，除供食用外，还可用来加工年糕。大米胚乳的蛋白质含最较少(7%～8%)，但它是谷物蛋白质中生理价值最高的一种，其氨基酸组成比较平衡，赖氨酸质量分数约占总蛋白的3.5%。大米蛋白质以米谷蛋白为主要组成，约占总蛋白的80%。其他3种为清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白，其中以醇溶蛋白质量分数最低，仅占3%～5%。大米中维生素和矿物质质量分数较低，比稻谷原粒中的质量分数低，稻米碾磨导致了营养价值的下降，蒸谷米和强化米正是为了弥补这方面的不足而出现的。
(2)稻谷的一般化学成分
1)水分 水分是指稻谷子粒中所含水分的质量占稻谷总质量的百分率。它是稻谷中的重要化学成分，它不仅对稻谷的生理有很大影响，而且与稻谷加工、储藏的关系也很密切。水分在稻谷子粒中有两种不同的分布状态，即游离水(自由水)和胶体结合水(束缚水)。游离水存在于细胞的间隙中，具有普通水的性质，能用作溶剂，0℃时能结冰，谷粒中的这部分水的质量分数，可随外界的条件变化而变化，可用普通的干燥方法使其降低。一般化验水分为游离水。胶体结合水是与细胞中的蛋白质、糖类等亲水物质相结合形成较牢固的胶体的水分，胶体结合水性质稳定，不易散失，不能作溶剂，0℃时也不会结冰，应用一般的干燥方法(晾晒或通风等)不能将它去除。
稻谷子粒各部分的含水量是不同的。一般情况下，稻壳的水分低于糙米的水分，这对脱壳是有利的，在碾米中，胚乳的含水量低于皮层，皮层的含水量又低于胚，胚部含水量最高。
稻谷含水量的高低对稻谷加工的影响很大。水分过高，会造成筛理困难，影响清理的效果;会使稻壳韧性增强，造成脱壳困难;还会使子粒强度降低，导致加工过程中产生较多的碎米，降低出米率;且米糠黏度大，易糊住碾米机米筛筛孔，造成排糠不畅，使碾米机负荷加大，动耗增加。但水分过低，使稻谷子粒变脆，也易产生碎米，降低出米率，而且米粒皮层与胚乳结合紧密，不易碾出。稻谷加工最适宜的水分质量分数为14.5%。
2)碳水化合物 碳水化合物是稻谷的主要化学成分，它是绿色植物经光合作用形成的。糙米中的碳水化合物主要是淀粉，糙米含淀粉约84%，还含有1.2%的多缩戊糖、0.7%的可溶性糖和0.9%的粗纤维。淀粉是粮食中最重要的储藏性多糖，是人体所需食物热能的主要来源，也是轻工业和食品工业的重要原料。
淀粉是由葡萄糖聚合而成的高分子多糖，化学结构式为(C6H10O5)n。稻谷淀粉是支链淀粉和直链淀粉组成。支链淀粉是大米淀粉的主要组分，它黏性大，遇碘呈紫色或紫红色;在加热加压的条件下，才溶于热水，形成黏度很大的溶液。直链淀粉黏性小，遇碘呈蓝色，能溶于热水，可形成黏度较小的溶液。糯性大米含直链淀粉1%～2%，其余为支链淀粉;非糯性大米(粳米及籼米)含直链淀粉10%～33%，一般籼米含直链淀粉高于粳米。
淀粉分子在谷物中以淀粉粒的形式存在，淀粉粒是淀粉分子的集聚体。不同的谷物由于遗传、环境条件的影响形成不同形状、不同结构和性质的淀粉粒。稻谷淀粉是一种复合淀粉粒，为球形或椭圆形，直径7～39μm，由5～15个小淀粉颗粒聚集而成，淀粉粒度是已知粮种中最小的一种。淀粉颗粒大小约为3～8μm，不同品种和成熟度的稻谷，其淀粉颗粒大小也有明显差异。如我国辽宁省生产的粳稻的淀粉颗粒只有4.1μm，而糯稻淀粉颗粒则达7.8μm。
稻谷中的粗纤维主要分布在稻壳和糙米的皮层中，胚乳中极少。粗纤维不能被人体消化吸收，影响食用品质，稻谷加工的目的就在于去除含粗纤维较多的稻壳和皮层。
3)蛋白质 稻谷中蛋白质质量分数与稻谷的类型、品种、产地、气候、成熟度等条件有关，其质量分数一般在8%～10%，有些品种的稻谷蛋白质质量分数高达15%。表3.10为我国24个省市不同稻谷产区、9种类型共157个稻谷样品的测定结果。
表2 我国24个省市9种类型157个稻谷样品蛋白质质量分数(以干基的质量分数计)
从表中不难看出，籼型稻谷的蛋白质质量分数略高于粳型稻谷，糯性稻谷蛋白质质量分数略高于非糯稻谷。
稻米中的蛋白质主要是储藏性蛋白质，依其溶解特性可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白4种。我国稻谷中这4种蛋白质以谷蛋白占蛋白总量的比例最高，在64.7%～84.7%，平均值为71.7%;其次为球蛋白，所占比例在9.4%～17.8%，平均值为13.2%;清蛋白占蛋白总量的比例在4.2%～15.9%，平均值为12%;醇溶蛋白质量分数较少，一般为2%～5%。这几种蛋白质在糙米及其组分中分布是不均匀的。清蛋白含有较多的赖氨酸，溶于水、盐、稀酸、稀碱;球蛋白溶于盐、稀酸、稀碱。清蛋白和球蛋白集中于糊粉层和胚中，越向米粒中心越低，所以糙米比大米含有较多的清蛋白和球蛋白。谷蛋白是大米的主要蛋白质，含谷氨酸较多，溶于稀酸、稀碱。谷蛋白和醇溶蛋白集中于胚乳中，在米粒中心部分质量分数最高，越向外层质量分数越低。
稻米中蛋白质具有优良的营养品质，占大米蛋白72%的谷蛋白的赖氨酸质量分数高，所以赖氨酸质量分数高于其他一些粮食品种，如表3.11所示。
表3 粮食中蛋白质的主要组成及赖氨酸质量分数(以干基的质量分数计)
注:每种蛋白质中的前组数字表示占总量蛋白质百分数，后组数字表示蛋白质组成中赖氨酸所占百分数。
稻米中蛋白质具有优良的营养价值还表现在蛋白质的氨基酸组成比例比较合理。糙米蛋白质的必需氨基酸组成和WHO认定的蛋白质氨基酸最佳配比模式比较如表4所示。
表4 糙米蛋白质的必需氨基酸组成和WHO模式比较(以质量百分比计)
从表中数据可看出仅赖氨酸和苏氨酸略低于WHO模式值。
稻谷子粒的蛋白质质量分数:糙米7%～8%，大米6%～7%，米糠13%～14%，米饭2%左右。
4)脂类 脂类包括脂肪和类脂。脂肪由甘油与脂肪酸组成，称为甘油酯。天然脂肪一般是甘油酯的混合物。脂肪在生理上的最主要的功能是供给热能，而类脂一类物质对新陈代谢起重要调节作用。类脂中主要包括蜡、磷脂、固醇等物质。稻谷中的脂肪是指子粒中能溶于乙醚的物质，一般称“乙醚浸出物”。
稻谷含脂量约为2%，而且分布很不均匀，大部分存在于胚和皮层中，随着糙米的碾白，胚和皮层大都被碾去，因此高精度大米中脂含量较低。脂肪的主要成分是脂肪酸，糙米中的主要脂肪酸是不饱和脂肪酸，包括油酸、亚油酸和棕榈酸等不饱和脂肪酸，较易氧化酸败变质，能使稻米变质使其失去原有的香味，产生异味，增加酸度，使大米陈化。类脂中的蜡主要存在于皮层脂肪中，质量分数为皮层脂肪的3%～9%;磷脂占大米全脂的3%～12%，卵磷脂存在于胚乳中与直链淀粉相结合，所以，糯性大米中几乎没有卵磷脂。
大米含脂量约为0.8%，米糠含脂质量分数约为20%，所以米糠是一种很好的油料。
5)矿物质 稻谷矿物质主要有磷、镁、钾、钠、铝、钙、铁、锌、锰、硅、氯等，稻谷的矿物质主要存在于稻壳和皮层中，胚次之，胚乳中质量分数最少，且胚乳中心比胚乳外层更少。因此，大米的精度越高，灰分的质量分数越低。
6)维生素 维生素是维持人体和动物正常生理功能所必需的一类天然有机化合物。尽管每人每日的需要量仅以毫克或微克计，但却不可缺少。否则，人体就不能进行正常的新陈代谢，就会引起疾病。维生素一般不能在体内合成，通常都是由食物来供给。维生素有脂溶性维生素(维生素A、维生素D、维生素E、维生素K各小类)和水溶性维生素(维生素B、维生素C各小类)两大类。
稻谷中所含维生素主要是B族维生素(维生素B1、维生素B2)，其次还有少量的维生素A、维生素E。由于谷粒的维生素主要分布在皮层、糊粉层和胚中，在碾米过程中随着精度的提高，大部分或全部转入到米糠中去了。大米外层维生素质量分数高，越靠近米粒中心质量分数越低。相对糙米而言，大米中维生素B1的质量分数极低，长期食用高精度大米，会使人体内维生素缺乏，导致多发性神经炎，即脚气病。维生素在稻谷中主要以衍生物的形式存在，如核黄素75%是以酯化物的形式存在，米糠中的尼克酸有86%以结合形式存在。
3.1.2.2 稻谷的工艺品质
稻谷的工艺品质是指稻谷所具有的影响加工工艺效果的品质，主要包括稻谷子粒的形态结构、物理性质、化学成分和谷粒群体的一些性质等，如稻谷的气味、表面状态、形状、粒度、谷壳率、出糙率、比重、千粒重、爆腰率、强度等，以及稻谷的一些群体特性，如散落性、静止角、孔隙度、自动分级等，它们都与稻谷加工的工艺效果有着密切的关系。
(1)稻谷的色泽、气味与表面状态每种粮粒都有其自然的色泽、气味和表面状态，这是它们所固有的特性，也是评定粮粒商品价值和工艺品质的重要方面。
1)稻谷的色泽和气味 新鲜正常的稻谷应是金黄色，糙米大都呈蜡白色或灰白色，未成熟的稻谷和糙米一般呈淡绿色。无论稻谷或糙米表面均富有光泽。当稻谷在成熟、收获期间，遭受自然灾害或在储藏期间保管不善以及烘干温度过高、时间太长等，都将使稻谷产生各种异常颜色，如出现青色米、茶色米、黄变米等，表面无光泽、颜色变暗。
稻谷具有特殊的香味，俗称稻谷香，无不良气味。如气味不正常，说明谷粒变质或吸附了其他异味的气体。如稻谷在流通过程中吸附各种异味或谷粒发热霉变后，常带有霉味、酸味甚至苦味。储藏一段时间的稻谷，气味远比鲜稻谷差，这便是陈化。一般说陈化的稻谷所加工的大米或储藏较久的陈米，已完全丧失新鲜大米的饭香及黏、软的食用品质。总之，凡是不太新鲜的稻谷和糙米都会失去原有的正常光泽和香味，色泽变暗，气味不良，不仅降低原粮和成品粮的商品价值，而且米质差，加工时易产生碎米，出米率低，成品质量不高，米饭食味差。
2)稻谷的表面状态 稻谷的表面状态是指稻谷表面粗糙或光滑的程度。它对稻谷加工的工艺效果有直接的影响，如表面粗糙的稻谷，脱壳和谷糙分离都比较容易。粳稻谷表面茸毛密而长，较粗糙，摩擦系数大;籼稻谷表面茸毛稀而短，较平整，摩擦系数小，糙米表面也较光滑。所以，粳稻谷的脱壳和谷糙分离要比籼稻谷要容易些。
(2)稻谷的形状、粒度与均匀度
1)形状和粒度 稻谷子粒的形状可分为椭圆形、卵圆形和细长形。稻谷子粒的粒形可用长度、宽度和厚度3个尺度来表示。子粒基部到顶端的距离为粒长，腹背之间的距离为粒宽，两侧之间的距离为粒厚。粒度的大小可用长、宽、厚的变化范围或平均值来表示。我国稻谷子粒大小如表5所示。
表5 我国稻谷子粒大小的近似平均值/mm
稻谷的粒形可根据长宽比例的不同而进行分类，如表3.14所示。
从加工角度看短粒形或圆粒形的稻谷清理，砻谷、谷糙分离和碾米都较长粒形稻谷容易，且耐压强度大、出米率较高。
2)均匀度 均匀度是指稻谷子粒大小一致的程度。可用粒度曲线表示。粒度曲线是将稻谷子粒按长、宽、厚度的大小(组差0.2mm)分成若干组，以每组中子粒所占的百分数为纵坐标，分别以长、宽、厚的尺度为横坐标，绘出的一条代表子粒分布的曲线，分别称为长度、宽度、厚度的粒度分布曲线。粒度曲线可用游标尺或千分尺测得，也可用筛析法进行测量。粒度分布曲线中粒数最多而又相邻的两组谷粒的百分数之和在80%以上的为高度整齐，在70%～80%的为中等整齐，低于70%的为不整齐。
表6 按稻谷长与宽之比分类
稻谷子粒的形状和大小因稻谷的类型和品种不同而差异很大，即便是同品种的稻谷，因生长条件等的不同，也有较大的差异。在加工过程中，稻谷子粒的粒形和粒度是合理选用筛孔和正确调整设备工作间隙的依据之一。如果稻谷的均匀度很差，会给清理工作带来困难，并使砻谷轧距不好掌握，砻谷和碾米的操作难以掌握，造成脱壳率下降，碾米易出现糙白不均，碎米升高，出米率下降等。所以，要求稻谷的类型、品种不互混，对于粒度相差较大的稻谷，最好能分级加工。
(3)稻谷的比重、容重与千粒重
1)比重 比重是指稻谷质量与其同体积水的质量之比。不同类型的谷粒其比重不同，就是同一类型的谷粒，由于品种和生长条件不同，其比重也不完全相同。稻谷、糙米等物料的比重如下:
名称 粳稻谷 籼稻谷 粳糙米 籼糙米 大米 稗子 并肩杂质
比重1.06～1.201.10～1.22.36～1.441.4～1.521.4～1.50.922.02～2.36
谷粒比重的大小与子粒的化学成分有关。粮食子粒中各种化学成分的比重是有差别的，其中矿物质最大，其次是淀粉，而脂肪的比重最小:
名称 淀粉 蛋白质 纤维素 水 脂肪 矿物质
比重1.48～1.611.24～1.371.25～1.401.000.92～0.932.50
比重的大小还决定于子粒的粒度、饱满度和胚乳结构。因为胚乳占全粒的绝大部分，所以，胚乳结构是影响谷粒比重的主要因素，糙米比重与角质率的关系如下:
角质率 95.3%95.0%84.0%61.3%
糙米比重 1.3971.3951.3791.352
可见，在其他条件相同的情况下，角质胚乳的稻谷比重大，腹白度大的稻谷比重小。稻谷的比重大，说明米粒的结构紧密，角质率较高，加工出米率也必然较高。所以，比重也是评定稻谷工艺性质的一项指标。
2)容重 容重是指在一定容积内稻谷的质量，单位是kg/m3或g/L。稻谷及加工产品的容重如表3.15所示。容重是评定稻谷质量的综合指标，它与稻谷的品种类型、成熟程度、水分大小及一些外界因素(如含杂情况、间隙大小等)有关。一般说，子粒饱满整齐、表面光滑无芒、粒形短圆及比重较大的稻谷，容重较大;反之则较小。容重大的稻谷加工品质好。
3)千粒重 千粒重是指1000粒稻谷所具有的质量，单位为克(g)。千粒重分为绝对千粒重和标准千粒重，绝对千粒重是指1000粒稻谷的干物质质量(g)。
绝对千粒重(g)=1000粒稻谷的质量(自然水分)×(1－水分%)
标准千粒重指1000粒稻谷在含有规定水分状况下的质量(g)。
稻谷类型、品种和生长条件的不同，对千粒重有很大的影响。千粒重的大小取决于稻谷的粒度、饱满程度、成熟度和胚乳结构。一般粒大、饱满、成熟而结构紧密的稻谷，千粒重较大，反之则小。
表7 稻谷及加工产品的容重/(kg/m3)
稻谷千粒重的变化范围为15～43g，一般为22～30g。千粒重在28g以上的为大粒，24～28g的为中粒，20～24g的为小粒，20g以下者为极小粒。粳稻谷的千粒重多为25～27g，籼稻谷的千粒重多为23～25g。
在其他条件相同的情况下，稻谷的千粒重越大，其子粒胚乳所占的比例就越大，出糙率也越高。稻谷千粒重与出糙率的关系如下:
千粒重/g20.5121.4321.6523.3225.0825.3525.58
出糙率 79.50%79.72%80.21%81.07%81.90%82.06%82.57%
(4)稻谷的谷壳率 与出糙率稻壳占净谷质量的百分率称为谷壳率。它的大小是随稻谷的类型、品种、粒形、产地、成熟度和饱满度等而变化的。一般情况下，粳稻谷的谷壳率小于籼稻谷，我国籼稻谷壳率为19%～28%，粳稻谷壳率为16%～25%。
稻谷的出糙率是指一定数量稻谷全部脱壳后所得糙米质量(其中不完善粒折半计算)占稻谷总质量的百分率。出糙率的计算公式为:
出糙率不仅与谷壳率有关，同时还与稻谷中不完善粒的数量有关。一般粳稻谷的出糙率大于籼稻谷，早稻谷的出糙率低于晚稻谷，同一类型稻谷的出糙率随产地、成熟度等的变化而有所不同。
谷壳率高的稻谷，千粒重小，稻壳厚且包裹紧密，加工时脱壳困难，出糙率低。谷壳率低的稻谷则相反，加工时脱壳容易，出糙率高。谷壳率与出糙率有一定的对应关系，它们都是评定稻谷工艺品质的重要指标。
(5)爆腰率 爆腰又称裂纹，是指糙米粒或大米粒上出现一条或多条纵、横向裂纹的现象。爆腰米粒占试样米粒的百分率，称为爆腰率。爆腰后碎米增多，蒸煮米饭细碎黏稠，食用品质下降。
爆腰的原因之一是由于在急速干燥情况下的米粒外层干燥快，内部水分向外转移慢，内外层干燥速度不一致，米粒体积收缩程度不同，外层收缩大，内层收缩小，因而形成爆腰。另外，气候干旱、病害、过迟收获、机械打击、剧烈撞击或日光暴晒，以及高温稻谷受到急剧的冷却，或受潮吸湿时米粒内部与表面收缩膨胀不平衡等都可使稻谷产生爆腰。
米粒产生爆腰后其强度大大降低，加工时米粒容易被折断，产生碎米，使出米率降低。对于爆腰率高的稻谷，特别是爆腰裂纹多而深时，不宜加工高精度大米;否则，会使碎米增加，造成出米率严重下降。因此，爆腰率是评定稻谷工艺品质的重要指标，应根据原粮的爆腰率合理加工不同的成品大米。
(6)稻谷子粒的强度 稻谷的强度是指稻谷子粒抵抗外力破坏的能力(抗压、抗剪切、抗弯)，用千克/粒表示。抗压强度，亦称“硬度”，指稻谷子粒在受到外加压力时，抵抗破坏的能力;抗弯强度，亦称“抗折强度”，指稻谷子粒抵抗弯力破坏的能力;抗剪强度指稻谷子粒抵抗剪切破坏的能力。稻谷的强度与稻谷子粒本身的组织结构密切相关，也与所受作用力的性质及外界条件有关。稻谷碾米时要求米粒完整，尽量减少碎米，因此，研究稻谷的强度，有助于安排合理的工艺流程，选择和改进加工机械工作面的结构、材料和操作方法，从而达到良好的碾米工艺效果。
1)稻谷各组成部分的强度 稻谷子粒由颖、皮层、胚乳和胚等组成，由于各自的结构不同，其受外力作用时所表现的强度也各不相同。
①颖 颖富含粗纤维和二氧化硅，质地坚硬，能承受一定的机械作用力，对米粒能起保护作用。根据测定，内、外颖拉开时的强度一般在250g以内;内、外颖剪切时的强度一般在500g以内。
②胚 细胞壁很薄，细胞内主要是具有胶体性质的原生质，它使细胞具有一定的韧性，可以被压扁而不易碎裂。
③皮层 细胞壁较厚，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中填充着一些矿物质，细胞内容物很少，常成空胞。当谷粒成熟时，由于胚乳的充实长大，使皮层细胞被压成薄层。由于它处于子粒的外层，易于吸收水分，便具有一定的韧性，干燥时脆性增加。
④胚乳 细胞壁薄，其中充满着具有一定晶体结构的淀粉粒，淀粉之间填充有或多或少的储藏性蛋白质，使胚乳具有不同程度的脆性。
图1 施压工作面形式
2)糙米子粒的强度 糙米子粒和其他的固体物料一样，受到压缩、拉伸、弯曲、剪切等力的作用时，会引起变形，同时内部产生相应的抵抗力。
米粒的强度可用米粒硬度计测定，一般采用静荷重形式。对米粒施加压力，即将米粒放在两个试压面之间，慢慢增加荷重，直至米粒爆腰，此时荷重数值称为米粒的抗爆腰强度;若荷重继续增加至米粒突然破碎，此时的荷重数值称为抗破碎强度，如图3.3所示。
糙米粒的抗压强度在4～7kg，抗弯强度在1.5～3kg，抗剪强度在1.5kg左右。
3)影响稻谷子粒强度的因素稻谷子粒的强度随稻谷的类型、品种、胚乳结构、水分和温度的不同而有很大的差异。
①稻谷的类型对子粒强度的影响 稻谷从粒形上分为籼稻谷和粳稻谷，籼稻谷子粒细长，粳稻谷子粒短宽，所以粳稻谷的抗压强度比籼稻谷大。稻谷的生长期不同，子粒强度也不同，见表3.16。早稻谷生长期较短，收获期较早，米粒腹白较大，角质粒较少，米质疏松，耐压性差，加工时易产生碎米，出米率低;而晚稻谷生长期较长，收获期较晚，米粒腹白较小，角质粒较多，米粒坚实，耐压性强，加工时产生碎米较少，出米率较高。
表8 不同类型糙米粒的抗压强度(千克/粒)
②稻谷的品种和胚乳结构对子粒强度的影响 不同品种稻谷的强度各不相同，同品种稻谷，也因胚乳结构不同，表现出强度差异，有些甚至超过品种间的强度差异。一般的规律是:角质粒的强度最高，粉质粒的强度最低、心白粒的强度低于腹白粒的强度，爆腰粒的强度均小于该品种的平均强度。
胚乳结构 角质粒 粉质粒 腹白粒 心白粒 平均 爆腰粒
抗压强度/(千克/粒)4.89～6.293.22～5.514.51～5.604.20～4.824.60～5.693.92～5.18
③稻谷的水分对子粒强度的影响 稻谷的水分增加，子粒强度降低，角质粒的强度变化尤为显著，角质率较高的粳稻谷对水分的敏感性要比籼稻大得多。
④环境温度对稻谷子粒强度的影响 环境温度对稻谷子粒强度有一定影响。试验表明:温度在0～5℃，稻谷的子粒强度保持最高值，温度升高或者降低，子粒强度均会降低。
4)稻谷子粒强度大小与加工方法的选用
①加工机械工作面的设计 稻谷在机械加工过程中，会受到各个方向上的作用力。脱壳时，稻谷主要受压力，其机械加工的工作面考虑采用摩擦系数大、表面富于弹性的材料，稻谷在这样的工作面之间被挤压、搓撕而脱壳，糙米的破碎率较低。碾米时，糙米在碾白室内是无规则排列的。米粒接受不同方向的压力，使米粒产生压缩、弯曲、剪切变形。根据稻谷子粒抗压、抗弯、抗剪强度的不同以及米粒的受力情况，碾米中引起碎米的作用力主要是弯曲力，因此碾米加工机械工作面的设计应尽量避免使米粒受弯曲力和剪切力。
②水分的调节 在碾米过程中，控制稻谷的水分是十分必要的。水分高的稻谷，颖、皮层、胚的韧性增加，而胚乳的强度降低，碾米时碎米率高、出米率低、电耗大。含水量过低的稻谷，米粒的强度增加，碾米时虽然有利于清理、脱壳，但米粒脆性增加，同样容易产生碎米，同时皮层坚韧不易碾去，将影响产品质量。稻谷的含水量与碾米工艺效果有着密切的关系。为了保证成品大米的质量，提高出米率，国家对稻谷和大米的含水量都有严格的规定。水分过高的稻谷，在加工前须进行干燥处理。经干燥的稻谷，粮温要上升5～6℃，不宜立即加工，放置一定时间，使粮温降低后再行加工，以便使出米率不受影响。水分过低的稻谷，在加工之前最好进行调质处理，达到减少碎米，提高出米率的目的。
③温度的调节 环境温度主要是指碾米机械内、外部的温度。一般来说，夏季加工大米时，由于气温高，米粒强度低，容易产生碎米。不同类型的碾米机，由于转数、碾辊、碾白室间隙等不同，碾米时，碾白温度会不同程度上升。相同工艺参数的碾米机，喷风碾米机出碎率低于非喷风式米机。
综上所述，在生产实践中，可以根据糙米子粒的强度大小，采用适宜的加工方法，如调节米粒的水分、控制米机的温度和加工季节、采取水热处理等措施，使米粒的水分得到调节，米温得到降低，胚乳结构得到改善，从而达到提高米粒强度、减少碎米、提高出米率的目的。
(7)稻谷的散落性和自动分级 稻谷的散落性、静止角、自流角、自动分级的含义与小麦相同。
1)稻谷的散落性和静止角 稻谷的静止角大于糙米，散落性小于糙米，稻谷的静止角一般为35～55℃，糙米为27～28℃，白米为23～33℃。
散落性的好坏与稻谷的形状、大小、表面性状、水分、杂质的质量分数及特性等有关。谷粒越接近于球形，表面越光滑，水分越低，其散落性越好，静止角越小。散落性是散粒体的重要特性之一，稻谷的装卸和输送工作都要利用它的散落性;谷堆对仓璧的静压力、仓库的实际容量以及自流管的倾斜度等，都需要根据稻谷的静止角或自流角进行计算、确定;此外，散落性还影响到筛理设备的筛面倾斜角和一些运动参数的选定，所以散落性对稻谷加工工艺影响很大。
2)稻谷的自动分级 稻谷加工过程中，自动分级现象的影响十分大，如分离并肩石、谷糙分离、稻壳整理等工序，只有产生良好的自动分级，才会取得较好的工艺效果。同时，在加工中，也有需要打破自动分级现象的，如高速振动筛(除稗筛)就是一例。
