甘肅冬小麥品種品質(zhì)性狀分析與評價

周 剛，張文濤，魯清林，白玉龍，汪恒興，張耀輝，張禮軍

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所，甘肅蘭州 730070； 2.天水市農(nóng)業(yè)學校，甘肅清水 7414002； 3.甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學研究所，甘肅天水 741001)

小麥為甘肅省主要糧食作物之一[1]。為滿足人們的生活需求和提升小麥市場競爭力，發(fā)展優(yōu)質(zhì)、專用小麥成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的主要內(nèi)容。甘肅常年種植冬小麥面積60×104hm2，其中約65%以上分布于隴東(平?jīng)鍪小⑽鞣迨?、隴南(隴南市、天水市)地區(qū)的旱塬、丘陵和山地，為甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)[2]。研究現(xiàn)階段甘肅冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品質(zhì)狀況，對甘肅冬小麥生產(chǎn)品種布局、品種改良具有重要意義。

小麥籽粒的營養(yǎng)和加工品質(zhì)受基因型、生態(tài)環(huán)境和栽培措施等多種因素影響，不同地區(qū)小麥品質(zhì)性狀存在差異，導(dǎo)致小麥最終用途不同[3-5]。研究表明，蛋白質(zhì)特性和淀粉特性是影響小麥面包、面條和饅頭等食品加工品質(zhì)的重要性狀，其中沉降值、面筋指數(shù)、面團流變學特性等品質(zhì)指標主要受基因型影響，作為重要參數(shù)被用于分析和評價小麥品質(zhì)[6-10]。與全國小麥整體質(zhì)量相比，甘肅小麥品種的沉淀值、硬度和濕面筋含量較高，但面筋彈性較差[14]。目前，對甘肅小麥品質(zhì)的研究多圍繞品質(zhì)性狀遺傳組成分析，主要包括蛋白質(zhì)亞基組成與品質(zhì)效應(yīng)的關(guān)系，但品種區(qū)域代表性不強，且很少有關(guān)小麥加工品質(zhì)和淀粉糊化特性的系統(tǒng)研究。因此，采用不同的品質(zhì)參數(shù)綜合分析，有助于科學評價小麥籽粒質(zhì)量，以實現(xiàn)不同小麥品種籽粒或面粉的最終用途專用化。

本研究以甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)現(xiàn)階段推廣的100個冬小麥品種為供試材料，采用大田試驗取樣，測定其籽粒品質(zhì)、磨粉品質(zhì)及面團流變學特性，以明晰該地區(qū)冬小麥品質(zhì)狀況，為選育甘肅省優(yōu)質(zhì)冬小麥品種，推動優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)提供理論依據(jù)和材料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為目前在甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)(隴東、隴南)推廣種植的100個冬小麥主栽品種，均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所提供。根據(jù)品種適宜種植區(qū)域?qū)⑵浞譃閮刹糠郑m宜隴東(平?jīng)鍪泻臀鞣迨?地區(qū)的58個品種種植于平?jīng)鍪徐`臺縣農(nóng)技中心試驗田，適宜隴南(隴南市和天水市)地區(qū)的42個品種種植于甘肅省農(nóng)業(yè)科學院清水試驗站。均采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個材料2次重復(fù)，小區(qū)面積13.34 m2(6.67 m×2 m)，每小區(qū)播種10行，行距0.2 m，區(qū)距0.4 m，走道0.5 m，試驗地四周設(shè)保護行。靈臺試驗點2016年9月25日播種，2017年6月25日收獲；清水試驗點2016年10月5日播種，2017年7月3日收獲。田間管理均與大田一致。每份材料單收、單脫、單曬、單貯藏。

1.2 檢測指標與方法標準

所有材料收獲后采用瑞典Buhler公司生產(chǎn)的MLU202試驗?zāi)シ蹤C磨粉，出粉率70%，方法參照AACC-26-21.02。

面粉蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測定。濕面筋含量和面筋指數(shù)參照ISO 5529-2007，采用glutomatic 2200 和centrifuge 2015面筋指數(shù)儀(Perten，Hagersten，Sweden)測定。沉降值參照ISO 5529-2007，采用沉降儀(Brabender，Duisburg，Germany)測定。面團粉質(zhì)特性參照AACC-54-10.01，采用粉質(zhì)儀810110(Brabender，Duisburg，Germany)測定。拉伸特性參照AACC-54-21.02，采用拉伸儀8600.33.02(Brabender，Duisburg，Germany) 測定。淀粉糊化特性參照AACC-76-21.01，采用Brabender公司生產(chǎn)的Micro Visco-Amylo-Graph測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與處理，采用SPSS 20.0進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘肅冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品種品質(zhì)特性

2.1.1 蛋白質(zhì)品質(zhì)狀況

甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品種蛋白質(zhì)含量平均值為14.15%，變異系數(shù)為7.27%；濕面筋含量18.70%～39.20%，平均32.21%，變異系數(shù) 10.80%；面筋指數(shù)5.41%～93.95%，平均 60.04%，變異系數(shù)31.04%；沉降值9.50～60.50 mL,平均29.74 mL，變異系數(shù)33.34%(表1)。變異系數(shù)大小依次為沉降值>面筋指數(shù)>濕面筋含量 >蛋白質(zhì)含量。參照國家優(yōu)質(zhì)強筋/弱筋小麥品質(zhì)標準要求GB/T17892-1999，蛋白質(zhì)含量達國家強筋一級(≥15%)、二級(≥14%)優(yōu)質(zhì)標準的分別占21.00%和38%，達國家弱筋優(yōu)質(zhì)標準(≤11.5%)的僅有一個品種，占1.00%。 22.00%和33.00%的濕面筋含量分別達到國家一級、二級強筋優(yōu)質(zhì)標準，1.00%的濕面筋含量達到國家優(yōu)質(zhì)弱筋品質(zhì)標準的要求，其余44.00%樣品濕面筋含量在22%～32%之間。

2.1.2 面團流變學特性

甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品種的面團吸水率平均為64.88%，變化范圍 58.70%～71.20%，變異系數(shù)3.86%； 形成時間平均值3.52 min， 變化范圍1.70～3.52 min，變異系數(shù)34.39%；穩(wěn)定時間平均值3.14 min，變化范圍0.90～10.40 min，變異系數(shù)61.86%；弱化度平均值 88.66 F.U，變化范圍9.00～194.00 F.U，變異系數(shù)46.18%；粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)平均值53.22，變化范圍21.00～126.00，變異系數(shù) 40.43%(表2)。變異系數(shù)依次為穩(wěn)定時間>弱化度>粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)>形成時間>吸水率。2%樣品的穩(wěn)定時間≥10 min，達到國家一級優(yōu)質(zhì)強筋面粉品質(zhì)標準，4%樣品的穩(wěn)定時間≥7 min、<10 min，達到國家二級優(yōu)質(zhì)強筋面粉品質(zhì)標準，38%樣品的穩(wěn)定時間≥3 min、 <7 min，達到面條用小麥行業(yè)標準，50%樣品的穩(wěn)定時間≤2.5 min，達到國家優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品質(zhì)標準。97%樣品吸水率≥60%，僅有3個樣品吸水率低于60%。31%的品種弱化度≥100 F.U，其余均小于100 F.U。18%樣品的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)≥70，32%樣品的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)在50～70之間，50%樣品的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù) <50。

表1 供試小麥品種(系)的蛋白質(zhì)特性Table 1 Protein properties of winter wheat tested

甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品種拉伸長度平均值195.73 mm，變化范圍128.00～250.00 mm，變異系數(shù)15.96%；拉伸阻力平均值139.69 B.U，變化范圍44.00～364.00 B.U，變異系數(shù) 52.72%；拉伸比例平均值 0.77，變化范圍0.20～2.70，變異系數(shù)67.73%；拉伸曲線面積平均值46.97 cm2，變化范圍13.00～104.00 cm2，變異系數(shù)43.57%；最大拉伸比例0.91，變化范圍 0.2～3.0，變異系數(shù) 68.17%；最大拉伸阻力 168.02 B.U，變化范圍45.0～427 B.U，變異系數(shù) 54.09%(表2)。變異系數(shù)依次為面團最大拉伸比例>拉伸比例>最大拉伸阻力>拉伸阻力>拉伸比例>拉伸曲線面積>面團拉伸度。3%樣品的最大拉伸阻力≥400 B.U，31%樣品的最大拉伸阻力介于200～400 B.U之間，66%樣品的最大拉伸阻力<200 B.U。 41%樣品的延伸度≥200 mm，59%樣品的延伸度介于100～200 mm之間。2%樣品拉伸曲線面積≥100 cm2，98% 樣品的拉伸曲線面積<100 cm2， 其中64%樣品的拉伸曲線面積<50 cm2。2%樣品的最大拉伸比例≥3，6%樣品最大拉伸比例介于2～3之間，28%樣品最大拉伸比例介于1～2之間，64%樣品最大拉伸比例<1。

表2 供試小麥品種(系)面團流變學特性Table 2 Rheological properties of dough of winter wheat tested

2.1.3 淀粉糊化特性

甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品種糊化溫度平均值70.05 ℃，變化范圍50.25～88.00 ℃，變異系數(shù)18.43%；峰值時間平均值5.86 min，變化范圍 4.87～6.53 min，變異系數(shù)6.63%；峰值黏度平均值1 807.44 cP，變化范圍504.96～3 020.04 cP，變異系數(shù)38.74%；崩解值平均值614.64 cP，變化范圍152.04～1 152.00 cP，變異系數(shù) 43.60%；回升值平均值301.56 cP，變化范圍335.04～1 664.04 cP，變異系數(shù)29.35%；低谷黏度平均值1 192.68 cP，變化范圍174.96～ 2 088.00 cP，變異系數(shù)39.81%；最終黏度平均值2 220.36 cP，變化范圍510.00～3 752.04 cP，變異系數(shù)34.71%(表3)。除峰值時間外其他指標在品種間變異較大。

表3 供試的冬小麥品種淀粉糊化特性Table 3 Characteristics of starch gelatinization of winter wheat tested

表4 甘肅隴東南主栽冬小麥品種(系)品質(zhì)指標間的相關(guān)性Table 4 Ccorelation among quality indexes of winter wheat of main area from Gansu province

*:P<0.05;**:P<0.01.

2.2 品質(zhì)類型劃分

參照國家優(yōu)質(zhì)強筋/弱筋小麥品質(zhì)標準GB/T17892-1999，以蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間為評價指標，發(fā)現(xiàn)在100份測試樣品中，僅有1份材料各項指標達到國家二級強筋小麥標準(占1%)，沒有各項指標均達國家優(yōu)質(zhì)一級強筋和優(yōu)質(zhì)弱筋小麥標準的材料。根據(jù)國家小麥品種品質(zhì)分類標準GB/T17320-2013，在100份材料中，有2份達中強筋小麥標準(占2%)，有7份達中筋小麥標準(7%)，其余材料(91%)沒有指標完全滿足國家強筋和弱筋小麥品質(zhì)標準的，其各項指標間多存在強、中、弱筋層次交錯現(xiàn)象，未能協(xié)調(diào)達標，不能明確歸類。按甘肅省區(qū)試審定標準，100份材料中，5份達強筋小麥標準(5%)，38份達中筋小麥標準(38%)，沒有材料達到弱筋小麥標準。其余材料(占57%)不能明確歸類。

2.3 甘肅冬小麥主產(chǎn)區(qū)小麥品種品質(zhì)指標間的相關(guān)性

由小麥品質(zhì)參數(shù)指標間的相關(guān)分析(表4)可知，除面筋指數(shù)與蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量的相關(guān)不顯著之外，其他蛋白質(zhì)特性各指標間均極顯著相關(guān)。說明對小麥蛋白質(zhì)特性評價需綜合數(shù)量和質(zhì)量指標，其中沉淀值為重要的蛋白質(zhì)性質(zhì)指標。由蛋白質(zhì)特性與面團流變學特性間的相關(guān)分析可知，面筋指數(shù)、沉降值均與穩(wěn)定時間、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)呈極顯著相關(guān)，說明蛋白質(zhì)質(zhì)量影響面團的流變學特性。

除吸水率與稀解值間相關(guān)不顯著外，其他粉質(zhì)參數(shù)與淀粉糊化特性參數(shù)間均呈極顯著相關(guān)。拉伸曲線面積與稀解值、回生值間相關(guān)不顯著外，其他拉伸參數(shù)與淀粉糊化特性參數(shù)間均呈極顯著相關(guān)。拉伸面積、拉伸阻力、拉伸比例間呈極顯著相關(guān)。

粉質(zhì)參數(shù)、淀粉糊化特性各參數(shù)間均存在極顯著相關(guān)性，其中粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)分別與穩(wěn)定時間、弱化度相關(guān)系數(shù)為0.966、-0.855；峰值粘度與其他淀粉糊化特性參數(shù)指標間相關(guān)系數(shù)較高，說明峰值粘度為反映淀粉糊化特性的重要指標。

3 討 論

小麥籽粒品質(zhì)受基因型、生態(tài)環(huán)境和栽培措施等多種因素影響，不同地區(qū)間小麥品質(zhì)性狀存在差異[3-5]。采取品種合理布局，發(fā)展小麥生產(chǎn)區(qū)域化，可最終實現(xiàn)小麥的優(yōu)質(zhì)專用化。尚勛武等[11]根據(jù)甘肅省冬麥區(qū)代表品種的品質(zhì)狀況和生態(tài)類型條件，認為甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)屬中強筋、中弱筋冬性、半冬性小麥生態(tài)區(qū)，主要包括平?jīng)觥c陽大部分行政區(qū)，天水、隴南部分地區(qū)；該區(qū)域適合發(fā)展中強筋力小麥和中弱筋力小麥。本研究通過對甘肅省冬小麥主產(chǎn)區(qū)100個小麥品種的籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)、磨粉品質(zhì)及面團流變學特性分析發(fā)現(xiàn)，分別以蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間單個指標作為判斷依據(jù)，達到優(yōu)質(zhì)小麥-強筋小麥二級標準的比例分別為38%、33%、4%。這與尚勛武等[11]、楊芳萍等[12]的結(jié)論基本相一致。單個指標達標的小麥品種很多，但綜合其他指標，達標率較低，尤其是缺少強筋一級和優(yōu)質(zhì)弱筋型專用小麥品種。小麥面筋強度較低，穩(wěn)定時間較短，拉伸最大抗延阻力和拉伸面積較小，是造成甘肅冬麥主產(chǎn)區(qū)強筋、弱筋小麥達標率低的主要因素。因此，發(fā)展甘肅優(yōu)質(zhì)小麥應(yīng)著眼于提高蛋白質(zhì)和濕面筋的質(zhì)量，以提升區(qū)域內(nèi)小麥整體質(zhì)量水平。

蛋白質(zhì)特性、磨粉品質(zhì)特性和面團流變學特性是小麥重要的品質(zhì)性狀，與食品加工品質(zhì)關(guān)系密切[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)性狀中沉淀值的變異系數(shù)最大，面團流變學特性中穩(wěn)定時間的變異系數(shù)最大，這與王 輝等[14]、佟漢文等[15]的研究結(jié)果一致，表明甘肅冬小麥品種資源籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)和加工品質(zhì)的差異主要是籽粒沉淀值和穩(wěn)定時間的差異引起的。沉淀值和穩(wěn)定時間在甘肅冬小麥品種資源中具有豐富的遺傳變異(表1、表2)，具有較大的遺傳改良潛力，應(yīng)作為甘肅小麥品質(zhì)遺傳改良的重點目標。

本研究表明，甘肅生產(chǎn)上種植的主要冬小麥品種以中筋類型為主，優(yōu)質(zhì)強筋和優(yōu)質(zhì)弱筋類型的比例較低，這與我國小麥的整體質(zhì)量狀況相一致[16-18]。主要原因是長期以來，受生態(tài)條件的限制，甘肅省冬小麥育種多圍繞抗逆、高產(chǎn)，以產(chǎn)量作為衡量品種的關(guān)鍵指標，育種過程中重視產(chǎn)量相關(guān)性狀的選擇，而對品質(zhì)相關(guān)性狀關(guān)注不足；此外，品種審定時主要采用蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉淀值為相關(guān)指標評價品質(zhì)優(yōu)劣，不能夠真實反映品種品質(zhì)特性，導(dǎo)致小麥品質(zhì)育種和小麥品質(zhì)評價相對滯后，小麥整體質(zhì)量不高，影響其最終加工用途，成為當前甘肅小麥品種推廣應(yīng)用和市場化的主要限制因素。以沉淀值為例，甘肅冬小麥育種過程中未對沉淀值進行嚴格選擇，造成沉淀值變異幅度較大(表1)。因此，應(yīng)開展優(yōu)異小麥種質(zhì)資源收集、鑒定和評價，結(jié)合品質(zhì)育種改良，以提高品種沉淀值和穩(wěn)定時間水平。作為甘肅省重要糧食生產(chǎn)基地的隴東、隴南地區(qū)，在品種選育上一定要改變原有的重“產(chǎn)”輕“質(zhì)”，走“抗逆與優(yōu)質(zhì)并舉”的育種路子。此外，在品種審定中，應(yīng)盡快改進品種優(yōu)質(zhì)評價體系，滿足品種推廣和市場化需求，以推動甘肅小麥生產(chǎn)區(qū)域?qū)I(yè)化的健康有序發(fā)展。