基于多年定點的小麥籽粒質量穩(wěn)定性研究

趙博慧，張影全，景東林，劉保華，程媛媛，蘇玉環(huán)，唐娜，張波，郭波莉，魏益民

基于多年定點的小麥籽粒質量穩(wěn)定性研究

趙博慧1，張影全1，景東林2，劉保華3，程媛媛2，蘇玉環(huán)3，唐娜1，張波1，郭波莉1，魏益民1

1中國農業(yè)科學院農產品加工研究所/農業(yè)農村部糧油加工綜合利用技術集成實驗室, 北京 100193；2邢臺市農業(yè)科學研究院,河北邢臺 054099；3邯鄲市農業(yè)科學院，河北邯鄲 056011

【目的】質量穩(wěn)定的小麥原糧可以保持加工工藝及其參數基本不變，減少加工過程中人為干預，并降低工藝調整過程損耗，同時保證面制品質量的穩(wěn)定性。開展品種質量穩(wěn)定性評價可以為加工企業(yè)采購質量穩(wěn)定的原糧提供參考?！痉椒ā恳?013—2019年邢臺市和邯鄲市種植的7個小麥品種師欒02-1、濟麥22、良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502和藁優(yōu)2018為參試樣品，采用變異系數定量表征品種在多年、多地的質量穩(wěn)定性。將容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間相乘，計算其乘積的變異系數，作為質量穩(wěn)定性的綜合性表征統(tǒng)計量。對同年同地的品種兩兩配對，分析其質量指標的穩(wěn)定性?！窘Y果】參試樣品容重、蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、質量指標乘積變異系數的波動范圍分別為0.06%—5.50%、0.01%—12.21%、0.03%—10.02%、0.4%—138.69%、0.32%—140.01%。配對分析顯示，品種容重穩(wěn)定性從高到低依次為藁優(yōu)2018、魯原502、邯6172、良星99、嬰泊700、濟麥22、師欒02-1。籽粒粗蛋白含量穩(wěn)定性從高到低依次為藁優(yōu)2018、邯6172、嬰泊700、魯原502、良星99、濟麥22、師欒02-1。濕面筋含量穩(wěn)定性從高到低依次為藁優(yōu)2018、邯6172、魯原502、嬰泊700、良星99、師欒02-1、濟麥22。面團穩(wěn)定時間穩(wěn)定性從高到低依次為嬰泊700、濟麥22、藁優(yōu)2018、魯原502、邯6172、良星99、師欒02-1。上述質量指標乘積穩(wěn)定性從高到低依次為嬰泊700、藁優(yōu)2018、魯原502、良星99、邯6172、濟麥22、師欒02-1?！窘Y論】參試的質量指標中，容重的穩(wěn)定性較高，面團穩(wěn)定時間的穩(wěn)定性較低，籽粒粗蛋白含量和濕面筋含量的穩(wěn)定性介于兩者之間。以4個質量指標乘積的變異系數為評價依據，嬰泊700在參試品種中質量穩(wěn)定性較高。

小麥；籽粒質量；品質穩(wěn)定性；加工品質；變異系數

0 引言

【研究意義】小麥是我國重要的糧食儲備品種，也是人們日常飲食不可或缺的一部分[1]。隨著我國進入高質量發(fā)展階段，小麥加工企業(yè)對原糧質量穩(wěn)定性要求逐年提高[2]。質量穩(wěn)定并非指質量水平，而是指質量水平或指標數值的波動；質量水平較低但指標數值波動小屬于質量穩(wěn)定的原糧；反之，質量水平較高但指標數值波動大則屬于質量不穩(wěn)定的原糧。質量穩(wěn)定的小麥原糧可以保持加工工藝參數基本不變，減少加工過程人為干預，降低工藝調整過程損耗，保證面制品質量[3-4]。質量穩(wěn)定性較高的小麥品種意味著在不同年份或不同地點種植時，年際間或地點間質量指標變異系數較小，因此，通過變異系數可以評價小麥品種質量特性的穩(wěn)定性[5-7]。開展品種質量穩(wěn)定性評價可以為加工企業(yè)采購原糧提供參考[8]。【前人研究進展】田紀春等[9]對2001—2003年12個品種在9個地點種植的面團穩(wěn)定時間進行了研究，結果顯示參試樣品面團穩(wěn)定時間品種間變異系數為4.61%—32.12%，區(qū)域間變異系數為53.63%—70.19%，未報道品種質量穩(wěn)定性評價結果。洪宇等[10]分析了2018—2019年31個地點種植的93份周麥33號品種的品質指標及食品加工品質，在31個地點間的面筋含量和面團穩(wěn)定時間變異系數分別為10.00%和40.23%。楊攀等[11]分析了2018—2019年11個市種植的鄭麥158品種質量指標，結果顯示參試樣品容重、濕面筋含量、蛋白質含量、面團穩(wěn)定時間在11個市的變異系數平均值分別為2.04%、7.14%、8.64%、25.68%。班進福[12]研究了2013—2018年5個地點種植的石優(yōu)20號及其質量指標地點間的變異系數，結果顯示參試樣品濕面筋含量、蛋白質含量、面團穩(wěn)定時間變異系數分別為3.64%—5.46%、3.86%—7.8%、23.15—34.47min。郭天財等[13]研究了2001—2002年9個省份種植的9個小麥品種質量穩(wěn)定性，結果顯示參試品種在兩年9個省份的蛋白質含量、面團穩(wěn)定時間變異系數分別為4.7%—10.6%、23.8%—46.8%，9個省份種植小麥面團穩(wěn)定時間的變異系數較大，為24.02%。Baenziger等[14]研究了1981—1982年兩年中22個軟質小麥品種和2個硬質小麥品種在美國東南部12個環(huán)境中的品種質量穩(wěn)定性，品種間的小麥籽粒蛋白質含量變異系數為3.46%，地點間籽粒白質含量變異系數為2.02%。由此可見，前人主要關注質量水平的高低，極少關注質量穩(wěn)定性。為了完成“十二五”“十三五”國家小麥產業(yè)技術體系質量調查任務，滿足小麥體系示范企業(yè)對原糧質量的需求，筆者課題組在示范企業(yè)原糧采購主要區(qū)域邢臺市和邯鄲市開展了定點隨機品種質量調查。每年采集各市的5個示范縣、15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、45個村固定地塊上的小麥籽粒樣品，地塊上種植的品種隨機[15]。2013—2019年連續(xù)7年，共采集樣品512份，為探索評價小麥品種質量穩(wěn)定性提供了樣本基礎?！颈狙芯壳腥朦c】基于2013—2019年邢臺市和邯鄲市小麥質量調查采集的樣品，選擇同年同地種植不低于2次的品種，以便計算品種質量指標變異系數；同時，以多年多地的變異系數達到4個及以上篩選參試品種，首次探索評價小麥品種的質量穩(wěn)定性。【擬解決的關鍵問題】以品種在同年同地質量指標變異系數作為質量穩(wěn)定性表征統(tǒng)計量，通過多重比較和配對分析等方法，比較各品種質量指標變異系數的差異性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種樣品源自國家小麥產業(yè)技術體系加工研究室。樣品采集具體方法為，2013—2019年，分別在示范企業(yè)主要原糧采購區(qū)域邢臺市邢臺縣、柏鄉(xiāng)縣、任縣、隆堯縣、南和縣等5個示范縣，邯鄲市臨漳縣、邯鄲縣、大名縣、魏縣、館陶縣、邯山區(qū)等6個示范縣，每個縣（區(qū)）各選3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)各選3個村，每村選定1塊地，采集農戶大田種植的小麥樣品，對農戶種植品種不作干預，但登記所采集的品種名稱。邢臺市和邯鄲市均屬溫帶大陸性季風氣候，土壤主要為褐土或潮土，常年以小麥-玉米輪作“一年兩熟”制為主，小麥栽培管理多為搶墑播種，春灌起身拔節(jié)水和揚花水2水，結合春灌水，每畝追施尿素約15 kg。7年共采集512份樣品，涉及小麥品種37個，對收獲的小麥樣品曬干后，篩理除雜、熏蒸殺蟲，后熟兩個月后，檢測籽粒質量性狀。

以同年同地種植不低于2次，以便計算其質量指標變異系數；同時，以多年多地的變異系數達到4個及以上篩選參試品種，從37個小麥品種篩選出的參試品種為師欒02-1、濟麥22、良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502和藁優(yōu)2018共7個品種。考慮到若按縣級、鄉(xiāng)級或村級統(tǒng)計分析會因重復數不夠而無法滿足上述篩選條件，因此按市級統(tǒng)計分析，具體的參試樣品種植年份、地點和樣品數如表1所示，其中，樣品數指的是每個地點對每個樣品采集的重復數，如2013年在邢臺市共采集到7份師欒02-1。

表1 參試小麥種植年份地點和樣品數

續(xù)表1 Continued table 1

1.2 主要品質性狀檢測方法

容重：參照GB/T 5498《糧食、油料檢驗容重測定法》測定。

籽粒粗蛋白含量：參照GB/T 24899《糧油檢驗小麥粗蛋白質含量測定近紅外法》測定。

濕面筋含量：參照GB/T 5506.1《小麥和小麥粉面筋含量第1部分：手洗法測定濕面筋》，采用手洗法測定。

粉質參數：參照GB/T 14614《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定粉質儀法》測定。

1.3 質量穩(wěn)定性評價統(tǒng)計量

前人評價品種穩(wěn)定性表現時一般采用回歸分析法作為評價方法[16-18]，本研究采用質量指標的變異系數作為質量穩(wěn)定性的表征統(tǒng)計量[19-21]。同年多地質量指標變異系數可定量表征品種在不同地點的質量穩(wěn)定性；多年同地質量指標變異系數定量表征品種在年際間的質量穩(wěn)定性，變異系數越小，表明品種質量特性穩(wěn)定性越高。用于品種間多重比較的變異系數則由該品種同年同地質量指標數據計算獲得。如表1中2013年邢臺市的師欒02-1有7份樣品，通過這7份樣品的容重數據計算其變異系數為4.89%，代表2013年邢臺市種植的師欒02-1容重的穩(wěn)定性。據此，獲得品種在多年多地各質量指標的穩(wěn)定性定量表征數據，再開展以下統(tǒng)計分析。

（1）年份和地點作為隨機變量，比較品種質量指標變異系數，反映其多年多地質量穩(wěn)定性。（2）年份作為隨機變量，比較相同地點品種質量指標變異系數，反映品種在該地點質量穩(wěn)定性的高低。（3）同年同地品種質量指標變異系數經配對分析可反映兩個品種間的質量穩(wěn)定性。（4）理論上，高質量穩(wěn)定性品種的所有質量指標變異系數均應較低，即質量指標乘積的變異系數也應較低[22]。因此，將容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間等參試質量指標相乘，并計算其乘積的變異系數，作為質量穩(wěn)定性的綜合表征統(tǒng)計量，以便在質量指標變異系數大小排序不一致時，為綜合評價品種質量穩(wěn)定性提供參考。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel軟件整理試驗數據和計算變異系數，采用SPSS數據分析軟件進行方差分析、多重比較和配對分析等，檢驗水平為＜0.05，采用Origin軟件作圖。

2 結果

2.1 參試品種主要質量指標及其變異系數

2013—2019年邢臺市和邯鄲市的師欒02-1、濟麥22、良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502以及藁優(yōu)2018等品種容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、質量指標乘積，以及種植地邢臺市和邯鄲市的平均值如圖1所示，變異系數如圖2所示。變異系數由品種同年同地的質量數據計算獲得。

參試品種容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、質量指標乘積的變化幅度分別為748—842g?L-1、12.4%—16.8%、25.5%—34.6%、2.5—38.9min、7.46×105—1.45×107；參試品種同年同地容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、質量指標乘積變異系數的變化幅度分別為0.06%—5.50%、0.01%—12.21%、0.03%—10.02%、0.4%—138.69%、0.32%—140.01%。表明容重穩(wěn)定性較高，面團穩(wěn)定時間穩(wěn)定性較差，籽粒粗蛋白和濕面筋含量穩(wěn)定性介于兩者之間。邢臺市和邯鄲市參試樣品容重的平均值分別為807和811 g?L-1，籽粒粗蛋白的平均值分別為14.4%和14.5%，濕面筋含量平均值分別為30.4%和30.2%，面團穩(wěn)定時間平均值分別為12min和8min，質量指標乘積平均值分別為4.65×106和3.07×106。

2.2 年份和地點作為隨機變量的品種質量穩(wěn)定性分析

經不等重復的方差分析和多重比較顯示（表2），7個參試品種的容重、籽粒粗蛋白、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、質量指標乘積的變異系數均沒有顯著性差異（＜0.05），表明年份和地點作為隨機變量時，7個品種的質量穩(wěn)定性無顯著性差異。

2.3 年份作為隨機變量的品種質量穩(wěn)定性分析

按邢臺市和邯鄲市分別分析（表3），品種間容重和籽粒粗蛋白含量的變異系數均無顯著差異（＞0.05）。邢臺市的藁優(yōu)2018和嬰泊700的濕面筋含量變異系數顯著低于魯原502和濟麥22；邯鄲市的魯原502、邯6172和藁優(yōu)2018的濕面筋含量變異系數顯著低于嬰泊700（＜0.05）。邢臺市的濟麥22和嬰泊700面團穩(wěn)定時間變異系數顯著低于魯原502、師欒02-1和良星99（＜0.05）。邯鄲市參試品種間無顯著差異；邢臺市和邯鄲市參試品種間質量指標乘積變異系數均無顯著差異。

圖1 2013—2019年參試品種和種植地小麥籽粒質量指標平均值

圖2 2013—2019年參試品種和區(qū)域的小麥籽粒各質量指標變異系數

表2 年份和地點作為隨機變量的2013—2019年邯鄲市和邢臺市小麥品種質量指標變異系數

相同字母表示無顯著性差異（＞0.05）。下同 The same letters indicate no significant difference (＞0.05). The same as below

2.4 品種質量穩(wěn)定性配對分析

由表4可知，就容重變異系數而言，師欒02-1和邯6172、魯原502、藁優(yōu)2018之間有顯著差異；濟麥22和良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502、藁優(yōu)2018間也有顯著性差異（＜0.05）。按照容重變異系數平均值從低到高依次為藁優(yōu)2018（0.36%）、魯原502（0.46%）、邯6172（0.53%）、良星99（0.65%）、嬰泊700（0.74%）、濟麥22（1.59%）、師欒02-1（1.98%）。

就籽粒粗蛋白含量變異系數而言，師欒02-1和邯6172、嬰泊700、魯原502、藁優(yōu)2018之間差異顯著；濟麥22和良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502、藁優(yōu)2018之間也有顯著性差異（＜0.05）。按照籽粒粗蛋白含量變異系數平均值從低到高依次為藁優(yōu)2018（0.74%）、邯6172（1.47%）、嬰泊700（1.62%）、魯原502（1.69%）、良星99（1.88%）、濟麥22（3.91%）、師欒02-1（4.72%）。

就濕面筋含量變異系數而言，師欒02-1和邯6172、魯原502、藁優(yōu)2018之間有顯著性差異；濟麥22和邯6172、嬰泊700、藁優(yōu)2018，良星99和藁優(yōu)2018間也有顯著差異（＜0.05）。濕面筋含量變異系數從低到高依次為藁優(yōu)2018（0.77%）、邯6172（1.62%）、魯原502（1.79%）、嬰泊700（2.04%）、良星99（2.84%）、師欒02-1（4.43%）、濟麥22（5.04%）。

就面團穩(wěn)定時間變異系數而言，師欒02-1和濟麥22、嬰泊700、藁優(yōu)2018之間有顯著性差異；濟麥22和良星99，良星99和嬰泊700間也有顯著差異（＜0.05）。面團穩(wěn)定時間變異系數從低到高依次為嬰泊700（2.59%）、濟麥22（3.91%）、藁優(yōu)2018（9.60%）、魯原502（9.63%）、邯6172（14.36%）、良星99（14.58%）、師欒02-1（25.92%）。

就質量指標乘積變異系數而言，師欒02-1和濟麥22、良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502、藁優(yōu)2018之間有顯著性差異；濟麥22和嬰泊700間也有顯著差異（＜0.05）。質量指標乘積變異系數從低到高依次為嬰泊700（3.66%）、藁優(yōu)2018（7.93%）、魯原502（9.64%）、良星99（12.71%）、邯6172（14.50%）、濟麥22（22.36%）、師欒02-1（39.86%）。

3 討論

3.1 小麥籽粒質量穩(wěn)定性的表征

質量穩(wěn)定并非指質量水平高低，而是指質量指標數值波動的大小。理論上，質量指標變異系數可定量表征質量指標的穩(wěn)定性，質量穩(wěn)定的品種在年份和種植地間種植，其質量指標變異系數應較低[23]。參試品種需要在多年多地種植，同地需至少種植2次，以便計算其質量指標的變異系數。本試驗涉及7個年份兩個種植市7個小麥品種，符合上述要求。質量指標值較高時，其值的波動幅度較大；值較低時，其值的波動幅度較小[24-25]；采用波動占其平均值的百分數，即變異系數進行比較，可以減小數值大小對數值波動幅度的影響。

表3 將年份作為隨機變量的2013—2019年邯鄲市和邢臺市小麥品種質量指標變異系數

表4 2013—2019年邯鄲市和邢臺市的小麥品種質量指標變異系數配對分析的顯著性

未標出或未列出配對的表示兩個品種間無顯著性差異 Unmarked items or no paired display indicate insignificant differences

3.2 質量穩(wěn)定性綜合性評價指標的構建

質量指標變異系數低，則表示該品種該質量指標相對穩(wěn)定。如果品種間質量指標變異系數排序不一致，會出現無法判斷質量穩(wěn)定性的情況。理論上，高質量穩(wěn)定性品種在各質量指標均需穩(wěn)定，其質量指標乘積變異系數也應較低。因此，將參試指標先乘積后計算乘積變異系數作為質量穩(wěn)定性的綜合性表征統(tǒng)計量，以便在質量指標變異系數大小排序不一致時，為綜合評價品種質量穩(wěn)定性提供一個參考。

3.3 質量穩(wěn)定性多重比較分析

試驗將年份和地點作為隨機變量，采用單因素方差分析后發(fā)現品種間變異系數均無顯著差異[26-27]，可能是試驗樣品是農戶隨機種植，采集前并未人為干預，為不等試驗重復所致[28]，但這種隨機采集的樣品可以較真實地反映品種在實際生產中的表現。通過限定種植地和配對分析可以克服不等重復對試驗分析結果的干擾，特別是配對分析，可以比較準確地比較品種間的質量穩(wěn)定性[29-31]。本研究涉及7個小麥品種，其中師欒02-1和藁優(yōu)2018屬于強筋品種，兩者在容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量和面團穩(wěn)定時間等指標的變異系數在參試品種中排序并不一致，表明兩者的質量穩(wěn)定性并未表現出一致的相對穩(wěn)定，或一致的相對不穩(wěn)定，即質量穩(wěn)定性與品種筋力的強弱沒有關系。當然，如果條件允許，可以設計多年定點固定目標品種的試驗，進一步篩選更多質量穩(wěn)定的品種，以滿足企業(yè)對質量穩(wěn)定原糧的需求。

4 結論

師欒02-1、濟麥22、良星99、邯6172、嬰泊700、魯原502以及藁優(yōu)2018的容重、蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、質量指標乘積變異系數的波動范圍分別為0.06%—5.50%、0.01%—12.21%、0.03%—10.02%、0.4%—138.69%、0.32%—140.01%。配對分析顯示，容重、籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間4個質量指標乘積穩(wěn)定性從高到低依次為嬰泊700、藁優(yōu)2018、魯原502、良星99、邯6172、濟麥22、師欒02-1。各質量指標變異系數較低可作為篩選對應指標穩(wěn)定品種的依據，而質量指標乘積變異系數較低則可作為篩選綜合質量穩(wěn)定品種的依據。

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A Study on the Quality Stability of Wheat Grains at Designated Locations Across Multiple Years

ZHAO BoHui1, ZHANG YingQuan1, JING DongLin2, LIU BaoHua3, CHENG YuanYuan2, SU YuHuan3, TANG Na1, ZHANG Bo1, GUO BoLi1, WEI YiMin1

1Institute of Agricultural Products Processing, Chinese Academy of Agricultural Sciences/ Integrated Laboratory of Grain and Oil Processing and Comprehensive Utilization Technology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100193;2Xingtai Agricultural Science Research Institute, Xingtai 054099, Hebei;3Handan Academy of Agricultural Sciences, Handan 056011, Hebei

【Objective】The stable quality of wheat raw grain can keep the processing technology and its parameters basically unchanged, reduce human intervention in the processing process and the loss of process adjustment, and ensure the stability of the quality of flour products. The evaluation of variety quality stability could provide the reference for processing enterprises to purchase stable quality raw grain.【Method】 In this experiment, seven wheat varieties, including Shiluan 02-1, Jimai 22, Liangxing 99, Han 6172, Yingbo 700, Luyuan 502, and Gaoyou 2018, were planted in Xingtai and Handan cities from 2013 to 2019 and selected as trial samples. The coefficient of variation was used to quantitatively characterize the quality stability of varieties over multiple years and locations. The product of test weight, crude protein in grains, wet gluten content, and dough stability time was calculated, and its coefficient of variation was used as a comprehensive statistical measure of quality stability. Pairwise analysis of varieties in the same year and location was conducted to analyze the stability of their quality indicators.【Result】The fluctuation ranges of test weight, crude protein in grains, wet gluten content, dough stability time, and the coefficient of variation of the product of quality indicators were 0.06%–5.50%, 0.01%-12.21%, 0.03%-10.02%, 0.4%-138.69%, and 0.32%-140.01%, respectively. Pairwise analysis showed that the stability of test weight from high to low was Gaoyou 2018, Luyuan 502, Han 6172, Liangxing 99, Yingbo 700, Jimai 22, and Shiluan 02-1. The stability of crude protein in grains from high to low was Gaoyou2018, Han 6172, Yingbo 700, Luyuan 502, Liangxing 99, Jimai 22, and Shiluan 02-1. The stability of wet gluten content from high to low was Gaoyou 2018, Han 6172, Luyuan 502, Yingbo 700, Liangxing 99, Shiluan 02-1, and Jimai 22. The stability of dough stability time from high to low was Yingbo 700, Jimai 22, Gaoyou 2018, Luyuan 502, Han 6172, Liangxing 99, and Shiluan 02-1. The stability of the product of the above quality indicators from high to low was Yingbo 700, Gaoyou 2018, Luyuan 502, Liangxing 99, Han 6172, Jimai 22, and Shiluan 02-1. 【Conclusion】 Among the tested quality indicators, test weight showed higher stability, while dough stability time exhibited lower stability. The stability of crude protein in grains and wet gluten content fell between the two. By using the coefficient of variation of the product of four quality indicators as the evaluation criterion, Yingbo 700 demonstrated higher quality stability among the trial varieties.

wheat; grain quality; quality stability; processing quality; coefficient of variation

10.3864/j.issn.0578-1752.2024.09.016

2023-09-24；

2024-01-18

財政部和農業(yè)農村部：國家現代農業(yè)產業(yè)技術體系（CARS-03）、中國農業(yè)科學院農產品加工研究所創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-2022-IFST）

趙博慧，E-mail：zhaobohui1999@126.com。通信作者張波，E-mail：zjzb1978@126.com

（責任編輯 趙伶俐）