山西小麥品種籽粒硬度與主要品質性狀研究

姜蘭芳,馬小飛,王 敏,曹 勇,李曉麗,郝建宇,張定一，姬虎太

(山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾 041000)

籽粒硬度是國內外小麥市場分級和定價的重要依據，它嚴重影響潤麥加水量、出粉率、破損淀粉粒數量和面粉顆粒度大小，并最終決定磨粉品質和食品加工品質，是小麥品質性狀中最為重要的指標之一[1]。按胚乳質地把普通小麥分為硬質麥、混合型麥和軟質麥[2]。軟質麥面粉顆粒度較小，破損淀粉含量低，吸水能力較弱，適合于做餅干和糕點等甜食類食品；硬質麥面粉顆粒度較大，吸水能力強，適合于做面包和優質面條[3]。利用單籽粒谷物特性測定儀(SKCS)能準確的測定小麥籽粒的硬度指數，可同時測定籽粒重量、直徑和水分含量[4-7]。此法以單個籽粒為檢測對象，測定結果不受操作者主觀影響，不受籽粒水分含量的影響，在不同儀器或不同檢測點之間的重復性好，能較好地區分軟質麥和硬質麥[6,8-9]。近年來，關于小麥籽粒硬度與品質特性尤其是蛋白質含量的關系報道不一。Miller等[10-11]報道，小麥籽粒硬度與蛋白質含量相關不顯著，但個別品種卻顯著相關；常文鎖等[12]研究表明，小麥籽粒硬度(研磨時間法)與蛋白質含量呈極顯著負相關。可見，不同研究者對小麥硬度和蛋白質含量關系的結論不盡相同。而關于籽粒硬度與小麥籽粒、面粉、面團品質特性間關系的報道較少。本研究擬以山西近十年審定的小麥品種為材料，對其進行籽粒硬度和主要品質性狀的檢測、分析，以了解山西省小麥品種硬度和品質狀況及其關系，為小麥品質育種、面粉加工企業的原料選擇及種植業結構的調整提供理論和參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為2010年到2018年山西省審定的小麥品種56個(表1)，品種來源于各育種單位和本課題組。

表1 56個山西審定小麥品種及其審定年限

1.2 試驗方法

1.2.1 籽粒硬度測定

將小麥籽粒樣品于同一條件下放置 3 d，水分控制在 11%～13%之間。利用Perten 4100型單粒谷物測定儀(瑞典波通)測定300粒小麥樣品的硬度指數值，平均硬度指數小于40為軟質麥，大于60者為硬質麥，介于二者之間為混合型麥；同時記錄硬度級別、千粒重、水分和籽粒直徑。

1.2.2 品質分析

采用 DA7200多功能近紅外分析儀(瑞典波通公司)測定小麥品質指標蛋白質含量、濕面筋含量、出粉率、沉降值、吸水率、容重、穩定時間、形成時間、最大抗延阻力、延展性和拉伸面積等。重復3 次。

1.3 數據統計分析

采用Excel 2007和SPSS軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 山西省育成小麥品種籽粒硬度及其類型 分析

表2列出了56個供試小麥品種籽粒硬度表現型及SKCS硬度分布。對表2數據進行統計分析，得出表3結果。由表3可知，山西近十年審定小麥品種以硬質類型占主導地位，56份品種中，有44份硬質麥(78%)；7份混合型麥(12%)；5份軟質麥(8%)。硬質麥硬度指數平均值為65.40，軟質麥硬度指數平均值為25.81，混合型麥硬度指數平均值為49.22。根據中華人民共和國國家標準小麥品種品質分類 (GB/T 17320-2013)的標準，有58%的小麥品種硬度指數符合強筋小麥指標(≥60)；14%的小麥品種硬度指數符合弱筋小麥指標(<50)。籽粒硬度指數變異較大，分布范圍為16.33～78.93。

表2 供試小麥品種的硬度

(續表1 Continued table 1)

品 種Cultivar表現型Phenotype硬度指數Hardness index級別lass分布 Distribution/%≤3334～4647～59≥60中麥247 Zhongmai 247硬 Hard70.101161677品育8012 Pinyu 8012硬 Hard78.12111692石農086 Shinong 086硬 Hard73.88111989JM5295硬 Hard70.421261973堯麥16 Yaomai 16硬 Hard62.9912122957晉太114 Jintai 114硬 Hard63.1712103157晉太1510 Jintai 1510硬 Hard65.321262369晉太182 Jintai 182硬 Hard63.7713112858晉太102 Jintai 102硬 Hard56.3316243139晉太141 Jintai 141硬 Hard65.221172765晉太1310 Jintai 1310硬 Hard68.001062173長麥6197 Changmai 6197硬 Hard52.97110233235長麥6789 Changmai 6789硬 Hard57.8815212945長麥6135 Changmai 6135硬 Hard57.7615143447長8744 Chang 8744硬 Hard69.221241777長麥6878 Changmai 6878硬 Hard55.4814243339長7080 Chang 7080硬 Hard57.2316183739長6990 Chang 6990硬 Hard75.87102989運旱102 Yunhan 102硬 Hard62.5911113256運旱805 Yunhan 805硬 Hard65.901162469運旱137 Yunhan 137硬 Hard65.491132274太113 Tai 113硬 Hard68.221221779臨遠8號 Linyuan 8硬 Hard78.93101495鑫麥296 Xinmai 296硬 Hard69.121122176品育8161 Pinyu 8161硬 Hard68.981142174太春3473 Taichun 3473硬 Hard77.75101990翔麥23 Xiangmai 23硬 Hard60.5116132952品育8155 Pinyu 8155硬 Hard65.901162469

表3 不同類型小麥的硬度指數

2.2 供試小麥品種的品質性狀分析

將品質性狀分成籽粒品質、面粉品質和面團品質3類指標進行分析，結果(表4)表明，籽粒品質中，蛋白質含量平均值為15.16%，變化范圍為11.94%～18.74%，變異系數為9.17%。容重平均值為795.98 g·L-1，變異系數最小(2.04%)，出粉率平均值為69.13%，變異系數為2.76%。面粉品質中，沉降值平均值為32.77，變異系數最大，為17.76%；吸水率變異系數較小，為 8.07%，平均值為57.70%，變化范圍為46.70%～ 65.20%。面團品質中，延展性變異系數最小，為 11.96%，平均值為 152.63 mm；穩定時間平均值為7.75 min，變化范圍為0.70～16.20 min，變異系數最大，為48.62%，穩定時間在6～8 min 之間品種數目最多，占總數的 57%。根據中華人民共和國國家標準小麥品種品質分類 (GB/T 17320-2013)的標準對供試小麥品種分類發現，僅有14% 的品種蛋白質含量低于強筋小麥要求(≥14%)；濕面筋含量、最大拉伸阻力整體較高，達強筋水平分別為85%、89%；穩定時間有50% 達強筋小麥標準;沉降值和吸水率整體達強筋標準較低，分別為7%和35%。濕面筋含量、沉降值、吸水率、穩定時間、最大拉伸阻力和拉伸面積 6 項指標全部達強筋品質要求的僅為7%。吸水率、沉降值和穩定時間達到弱筋小麥品質要求的分別為28%、28% 和10% ，但是濕面筋含量均未達到弱筋小麥品質要求。整體上看，山西小麥近十年育成品種以中筋為主，兼有強筋、弱筋小麥，中強筋品種的部分指標分別達到強筋、中筋標準，但個別指標卻不能達標，出現強筋不強、弱筋不弱，以中強筋為主的現象。由此可見，山西近10年審定小麥品種的籽粒商品性有待繼續提高。

表4 供試小麥品種的品質性狀變異分析

2.3 供試小麥品種籽粒硬度與品質性狀間的相關性

由表5可知，硬度指數與蛋白質含量、延展性、穩定時間、拉伸面積均呈不顯著正相關；與沉降值、濕面筋含量、形成時間均呈顯著正相關；與出粉率、吸水率、最大拉伸阻力均呈極顯著正相關。蛋白質含量與沉降值、濕面筋含量、延展性、穩定時間、形成時間均呈極顯著正相關；與吸水率和拉伸面積顯著正相關。

將供試小麥品種不同硬度類型間品質性狀進行分析，結果(表6)表明，硬質麥的蛋白質含量、濕面筋含量、出粉率、沉降值、吸水率、穩定時間和拉伸面積等品質性狀均顯著或不顯著高于混合型麥和軟質麥，混合型麥的上述指標略高于軟質麥。

表5 供試小麥品種籽粒硬度與品質性狀的相關分析

*:P<0.05;**:P<0.01.Hai:Hardness index; Prc:Protein content; Yir:Yield rate; Wgc:Wet gluten content; Abs:Absorption; Tra:Tractility; Sta:Stability; Str:Stretch area; Det:Development time; Max:Maximum resistance.The same below.

表6 山西育成小麥品種籽粒硬度類型及其品質性狀

同列數據后不同小寫字母表示類型間差異顯著(P<0.05)。

Different letters following data within same column mean significant difference between hardness types at 0.05 level.

3 討 論

目前，關于山西小麥品種資源的分析研究已有報道，李光蓉等[13]、陳衛國等[14]，趙佳佳等[15]對山西省小麥品種的 HMW-GS 進行了鑒定，這些研究為了解山西小麥品質性狀及今后品質育種提供了參考。姬虎太等[16]對山西省小麥品種(系)蛋白質品質的差異進行了研究，發現基因型、年份和種植地點三因素交互效應對小麥蛋白質品質影響最大。

有關山西小麥品種籽粒硬度與主要品質性狀關系的研究較少。吳宏亞等[18]研究發現，在一定范圍內，籽粒硬度越大，出粉率和灰分含量越高。本研究結果表明,硬度與沉降值、濕面筋含量、形成時間均呈顯著正相關；與出粉率、吸水率、最大拉伸阻力均呈極顯著正相關。再次證明了前人的研究結果。但本研究發現，硬度與蛋白質含量、延展性及拉伸面積間的相關性不顯著，具體原因有待于進一步深入研究。周艷華等[19]從遺傳學方面研究了中國小麥的硬度分布，發現我國小麥硬度分布范圍廣，在同一省份內硬質小麥、軟質小麥和混合型小麥并存,與本研究結果相似。究其原因，一方面可能是我國小麥育種近年來一直以高產優質為主攻目標；另一方面是小麥硬度主要受基因型控制，也與氣候、土壤類型等因素有關。因此，硬度分布規律還有待進一步多點多年研究。楊學舉等[17]研究發現，蛋白質含量與濕面筋含量和沉降值呈極顯著正相關,濕面筋含量與沉降值呈極顯著正相關，與本研究結果一致。此外，本研究還發現，小麥籽粒硬度與沉降值等品質性狀均呈正相關關系。

在小麥品質改良中，硬度是一個不可缺少的重要指標。育種工作者早期可以通過硬度指數進行品質預測。O’Brien[20]研究表明，F2對硬度、沉淀值的選擇不會改變后代產量分布。硬度、沉淀值的遺傳力較高，硬度、蛋白質和沉淀值三個性狀適宜作為品質早代選擇標準，既簡便，又有利于協調品質性狀之間及其與產量等性狀之間的關系[21]。由此可見，研究小麥硬度與品質性狀之間的關系對于小麥選育和品質改良是非常重要的。

本研究發現，山西近十年審定的小麥品種中，有78%的是硬質麥，其蛋白質含量、濕面筋含量、出粉率、沉降值、吸水率、穩定時間、延展性和拉伸面積等品質性狀均不同程度高于混合型麥和軟質麥。小麥籽粒硬度通過影響磨粉品質和食品加工品質，最終決定面食加工類型，雖然籽粒硬度影響多個品質性狀，但是籽粒硬度與直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的關系目前還不明確，在今后的研究中，可以繼續深入探討，以便最大程度的在已審定的山西小麥品種中篩選出適合做各種面食的小麥 品種。