潘秋曉，彭 莉，陳建省，于海霞，鄧志英，王延訓(xùn)，楊 明，孫學(xué)振?

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，小麥品質(zhì)育種研究室，山東 泰安 271018；2.山東天澤泰田種業(yè)科技有限公司，山東 泰安 271000）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物，其蛋白質(zhì)和淀粉是小麥籽粒含量最高的兩種成分，是決定小麥品質(zhì)的重要物質(zhì)。小麥籽粒中蛋白質(zhì)約占8%～20%，小麥面粉中蛋白質(zhì)含量及面筋蛋白質(zhì)量對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性和面包制作品質(zhì)關(guān)系密切[1-4]。淀粉約占小麥干質(zhì)量的75%。小麥淀粉根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉約占總淀粉含量的20%～25%，支鏈淀粉約占總淀粉含量的75%～80%。面粉糊化特性是反映小麥淀粉品質(zhì)的重要參考指標(biāo)，影響?zhàn)z頭、面條和面包等食品的口感和加工品質(zhì)。淀粉品質(zhì)主要是由直、支鏈淀粉含量的多少?zèng)Q定，直鏈淀粉含量低是做日本烏冬面的和中國(guó)鮮濕面條的首要條件[5-8]。直鏈淀粉與峰值粘度和衰落值呈負(fù)相關(guān)，糯小麥中直鏈淀粉含量幾乎為 0，峰值粘度和衰落值明顯高于非糯小麥[9-10]。直鏈淀粉含量與衰落值呈負(fù)相關(guān)，與回升值呈正相關(guān)。直鏈淀粉含量與最終粘度呈正相關(guān)，與峰值粘度呈負(fù)相關(guān)[11-13]。在選育優(yōu)質(zhì)小麥品種中，面粉糊化特性是對(duì)后代篩選中的重要指標(biāo)。小麥淀粉的組成和數(shù)量決定了食品的口感品質(zhì)和加工品質(zhì)。蛋白質(zhì)和淀粉組分都會(huì)在一定程度上影響面粉的糊化特性。然而，針對(duì)特殊食品的特殊要求，利用高代育種品系，進(jìn)行蛋白質(zhì)、濕面筋、面筋指數(shù)和淀粉組分與面粉糊化特性的相關(guān)研究不多。本試驗(yàn)利用小麥高代育種品系研究了蛋白質(zhì)和淀粉組分與面粉糊化特性的相關(guān)關(guān)系，明確蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量對(duì)淀粉組分和面粉糊化特性參數(shù)的相關(guān)性，為選育特殊食品需求的多品質(zhì)指標(biāo)協(xié)調(diào)的專(zhuān)用小麥品種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)樣品

100份小麥高代育種品系：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥品質(zhì)育種研究室培育。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)?zāi)ィ˙rabender Senior）、粉質(zhì)儀（JCHZL350型）：德國(guó)布萊本德公司；近紅外分析儀（DA7200型）、面筋洗滌儀（2200型）：瑞典Perten公司；快速粘度分析儀（Newport型）：澳大利亞；紫外分光光度計(jì)（UV-9000S型）：上海元析儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料于 2018—2019年種植于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)站，每個(gè)材料種植長(zhǎng)10 m，寬1.6 m，田間管理同一般大田，成熟后，奧地利小區(qū)收割機(jī)集中收獲，統(tǒng)一晾曬，采用德國(guó) Brabender Senior實(shí)驗(yàn)?zāi)グ凑?AACC26—21A方法制粉，室溫存放備測(cè)。2019—2020年進(jìn)行蛋白質(zhì)、淀粉組分和面粉糊化特性等測(cè)定分析。

1.2.2 品質(zhì)參數(shù)測(cè)定

蛋白質(zhì)測(cè)定：近紅外分析儀測(cè)定；

濕面筋測(cè)定：用面筋洗滌儀，按GB/T14608—1993測(cè)定；面筋指數(shù)：按LS/T 6102—1995測(cè)定。

淀粉組分測(cè)定：參照汪連愛(ài)方法，選擇直、支鏈淀粉純品，制備其標(biāo)準(zhǔn)溶液。利用紫外分光光度計(jì)。根據(jù)紫外分光光度計(jì)對(duì)直、支鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液光譜掃描結(jié)果，選定直鏈、支鏈淀粉的測(cè)定波長(zhǎng)、參比波長(zhǎng)分別選定為632、471、553、740 nm。

面粉糊化特性：利用快速黏度儀（Rapid viscoanalyser,RVA）進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥高代育種品系的蛋白質(zhì)、淀粉組分和面粉糊化特性參數(shù)表型分析

高代品系材料的面粉品質(zhì)參數(shù)表型和變異系數(shù)分析見(jiàn)表 1。由表 1可知，測(cè)定的高代品系中蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面筋指數(shù)、面粉中直鏈淀粉含量、支鏈/直鏈淀粉含量以及粉質(zhì)參數(shù)和面粉糊化特性變幅均較大。其中蛋白質(zhì)含量、濕面筋、面筋指數(shù)變異范圍分別為12.23%～16.20%、25.40%～44.33%、15～98。從變異系數(shù)分析，面筋指數(shù)的變異系數(shù)較大，蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)最小。說(shuō)明面筋指數(shù)具有較大的改良潛力，而蛋白質(zhì)含量改良潛力相對(duì)較小。粉質(zhì)參數(shù)中面粉吸水率是面粉廠(chǎng)和食品加工企業(yè)非常重視的一項(xiàng)指標(biāo)，直接影響加工效益，本研究測(cè)定品系中其變幅11.5%，變幅為58.1%～69.6%。有一定的變異空間，但變異系數(shù)為 0.04，改良潛力不大；形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量數(shù)均具有很大的變異系數(shù)，分別為0.72、0.50和0.61。反應(yīng)了這三項(xiàng)指標(biāo)具有大的改良潛力，我國(guó)小麥多年來(lái)注重產(chǎn)量而忽視了品質(zhì)改良，生產(chǎn)上缺乏優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋和弱筋小麥，通過(guò)粉質(zhì)參數(shù)的改良是有效的途徑之一。面粉淀粉組分變異系數(shù)在 0.12～0.23之間，其中支鏈/直鏈淀粉變異系數(shù)相對(duì)較大。淀粉糊化參數(shù)中，衰落值變異系數(shù)最大（0.23），糊化溫度變異系數(shù)最?。?.05），在所有測(cè)定參數(shù)中變異系數(shù)最小，說(shuō)明該參數(shù)幾乎沒(méi)有改良潛力。由此可知，高代品系中能夠選育出品質(zhì)優(yōu)良的品系。從面粉主要參數(shù)分布圖分析（圖 1），蛋白質(zhì)含量主要集中在12.6%～14.5%之間。偏度 0.587，峰度–0.104，概率分布呈現(xiàn)右偏。面筋含量分布主要集中在31%～38%之間。出現(xiàn)頻率最高的面筋含量是 34%，其偏度為0.061，峰度為–0.464，分布呈現(xiàn)正態(tài)分布，出現(xiàn)概率對(duì)均勻的分布在平均值兩側(cè)。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間分布圖呈現(xiàn)右偏，偏度為 0.319，峰度為0.679，呈現(xiàn)非正態(tài)分布。說(shuō)明所測(cè)定品系面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間集中在2～8 min，超過(guò)10 min的小麥品系偏少，超過(guò)20 min的僅有7個(gè)，占總數(shù)的7%，說(shuō)明新品系大多為中筋品系，但也篩選到了超強(qiáng)筋新品系，如WDP77、WDP2和山農(nóng)102、山農(nóng)116-8等，為超強(qiáng)筋新品種培育提供了參考。從峰值粘度分布圖分析，其偏度為 5.44，峰度為42.5，呈現(xiàn)明顯的右偏分布。出現(xiàn)了幾個(gè)低峰值粘度的新品系，這幾個(gè)品系表現(xiàn)出和普通小麥品種特異的峰值粘度，可以作為特異淀粉糊化新材料進(jìn)行特殊用途使用。

圖1 小麥高代育種品系面粉的主要品質(zhì)參數(shù)分布圖Fig.1 Distribution of main quality parameters of wheat flour from advanced breeding lines

2.2 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)含量與淀粉組分的相關(guān)性分析

小麥高代育種品系蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量與面粉中直、支鏈淀粉含量和總淀粉含量均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)較低（表2），均未達(dá)到顯著水平，說(shuō)明蛋白質(zhì)數(shù)量、質(zhì)量的改良和淀粉數(shù)量、組分的改良存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但負(fù)相關(guān)關(guān)系可以協(xié)調(diào)改良。面筋指數(shù)與面粉中淀粉組分呈正相關(guān)（表2）。此外，小麥中蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.741（P<0.01），因?yàn)槊娼畹闹饕煞质枪鹊鞍缀痛既艿鞍?，蛋白含量的增加可以增加面筋含量，兩者的改良趨?shì)和方向是一致的，這也完全符合邏輯推理。濕面筋含量與面筋指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.435（P<0.01），說(shuō)明面筋數(shù)量和質(zhì)量的改良存在顯著的負(fù)相關(guān)矛盾，在面筋改良時(shí)需要充分考慮其負(fù)相關(guān)性，即面筋質(zhì)量和數(shù)量的協(xié)同改良存在一定的難度。小麥灰分含量與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)，與支鏈淀粉含量負(fù)相關(guān)，相關(guān)度均較低（表2）。灰分含量與濕面筋含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.455（P<0.01），達(dá)到顯著正相關(guān)。

表2 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)含量與淀粉組分的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between protein content and starch components in flour of advanced breeding lines %

2.3 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)、淀粉含量與面粉糊化特性的相關(guān)性分析

小麥高代育種品系蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量與峰值粘度、低谷粘度和衰落值呈正相關(guān)，但相關(guān)度較低，與最終粘度和反彈值均呈負(fù)相關(guān)，分別為–0.039，–0.141，–0.047，–0.119（表 3），均未達(dá)到顯著水平，說(shuō)明蛋白質(zhì)含量和面筋含量對(duì)淀粉糊化特性影響很小。直鏈淀粉含量與峰值粘度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.214（P<0.05），與衰落值呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.322（P<0.01）?？梢?jiàn)直鏈淀粉對(duì)淀粉糊化特性具有直接的影響，主要影響峰值粘度和衰落值。分析發(fā)現(xiàn)支鏈淀粉含量主要影響低谷粘度，與低谷粘度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.324（P<0.01）?？偟矸酆颗c低谷粘度呈顯著正相關(guān)，與衰落值呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.255和–0.258（P<0.05）（表 3）總淀粉含量與淀粉糊化特性產(chǎn)生的影響淀粉組分的影響，取決于兩種組分的比例。小麥灰分含量與面粉糊化特性相關(guān)參數(shù)均呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)度較高。其中灰分含量與峰值黏度呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.263（P<0.01），與低谷粘度和最終粘度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.230和 0.233（P<0.05），與其他糊化特性參數(shù)不顯著（表3），可見(jiàn)小麥灰分是影響淀粉糊化特性的主要因素，在品種改良中應(yīng)該予以關(guān)注。

表3 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)、淀粉含量與面粉糊化特性的相關(guān)分析Table 3 Correlation analysis between protein and starch content and flour gelatinization characteristics of advanced breeding lines %

2.4 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)、淀粉相關(guān)指標(biāo)與粉質(zhì)參數(shù)相關(guān)性分析

小麥高代育種品系蛋白質(zhì)與粉質(zhì)參數(shù)相關(guān)性較高，其中蛋白質(zhì)含量與吸水率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.310（P<0.01），與其他粉質(zhì)參數(shù)不顯著。濕面筋含量與穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量數(shù)和形成時(shí)間均呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為–0.288，–0.275（P<0.01）和–0.210（P<0.05），與吸水率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.261（P<0.01）。面筋指數(shù)與吸水率呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.366（P<0.01），與其他粉質(zhì)參數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.687，0.522，0.662（P<0.01）（表4）。結(jié)果表明，小麥蛋白質(zhì)數(shù)量、質(zhì)量的改良是錯(cuò)綜復(fù)雜的，難以通過(guò)單一指標(biāo)實(shí)現(xiàn)綜合加工指標(biāo)的改良，需用統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。小麥淀粉相關(guān)指標(biāo)與粉質(zhì)參數(shù)相關(guān)性較低，其中直、支鏈淀粉和總淀粉含量與吸水率均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為–0.164，–0.111，–0.143，與其他粉質(zhì)參數(shù)均呈正相關(guān)且均不顯著。結(jié)果表明，淀粉和蛋白質(zhì)的品質(zhì)改良相關(guān)性相對(duì)較小，易于實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)和協(xié)同改良。

表4 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)、淀粉相關(guān)指標(biāo)與粉質(zhì)參數(shù)相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of protein,starch related indexes and farinogram parameters of advanced breeding lines %

2.5 小麥高代育種品系粉質(zhì)參數(shù)與面粉糊化特性的相關(guān)性分析

小麥高代育種品系粉質(zhì)參數(shù)與面粉糊化特性的相關(guān)性較高，其中吸水率與峰值粘度、反彈值和衰落值均呈顯著和極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為–0.236，–0.201和–0.370，與低谷粘度和糊化溫度均呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)較低。粉質(zhì)參數(shù)中穩(wěn)定時(shí)間與低谷黏度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.214（P<0.05），與糊化溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為–0.233（P<0.05）。形成時(shí)間與峰值粘度、低谷粘度和最終粘度呈極顯著和顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.289、0.280（P<0.01）和 0.220（P<0.05），與其他糊化特性參數(shù)不顯著。粉質(zhì)質(zhì)量數(shù)與峰值粘度、衰落值和最終粘度均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.253、0.220和 0.218（表 5）?？傮w上分析，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間與糊化粘度參數(shù)呈正向相關(guān)，而與糊化溫度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，說(shuō)明隨之面筋強(qiáng)度的增加，會(huì)增加面粉糊化粘度，但會(huì)微弱降低糊化溫度。面粉吸水率與淀粉糊化參數(shù)整體呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

表5 小麥高代育種品系粉質(zhì)參數(shù)和淀粉糊化特性相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between farinogram parameters and starch gelatinization characteristics of advanced breeding lines

3 討論

3.1 小麥品質(zhì)的改良潛力

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)面筋指數(shù)具有較大的改良潛力，而蛋白質(zhì)含量改良潛力相對(duì)較小。本研究測(cè)定的小麥高代育種品系面團(tuán)吸水率變幅11.5%，有一定的變異空間，但變異系數(shù)為 0.04，改良潛力不大；形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量數(shù)均具有大的改良潛力，通過(guò)粉質(zhì)參數(shù)的改良是有效的途徑。面粉淀粉組分中支鏈/直鏈淀粉變異系數(shù)相對(duì)較大；淀粉糊化參數(shù)中衰落值改良潛力大而糊化溫度幾乎沒(méi)有改良潛力。通過(guò)測(cè)定分析說(shuō)明目前育種新品系大多為中筋品系，同時(shí)也篩選到了超強(qiáng)筋新品系，如WDP77、WDP2和山農(nóng)102、山農(nóng) 116-8等，為超強(qiáng)筋新品種培育提供了參考，同時(shí)在新的品系篩選出了特異淀粉糊化新材料可以進(jìn)行特殊用途研究使用。

3.2 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)含量與淀粉組分相關(guān)性分析

由蛋白質(zhì)、濕面筋含量與淀粉組分的相關(guān)關(guān)系來(lái)看，蛋白質(zhì)和濕面筋與淀粉組分存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系，但無(wú)顯著相關(guān)性。張業(yè)倫等[14]研究發(fā)現(xiàn)小麥籽粒硬度和蛋白質(zhì)含量與直、支鏈淀粉無(wú)顯著相關(guān)性，與本研究結(jié)論一致。在制作面食制品時(shí)，面筋能夠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以此來(lái)增強(qiáng)食品的質(zhì)構(gòu)特性和拉伸性能。面食制品的質(zhì)構(gòu)、剪切、拉伸性能與小麥的蛋白質(zhì)含量正相關(guān)，與淀粉含量負(fù)相關(guān)關(guān)系[13]。本研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與趙鵬濤等[15]研究結(jié)果一致。前人研究表明，蛋白質(zhì)和濕面筋含量是影響面團(tuán)吸水率、穩(wěn)定時(shí)間的重要因素，與最大拉伸阻力、延展性呈顯著正相關(guān)[15-16]。蛋白質(zhì)含量和淀粉含量對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性均有顯著影響。本研究表明小麥高代育種品系面筋數(shù)量和質(zhì)量的改良存在顯著的負(fù)相關(guān)矛盾，在面筋改良時(shí)需要充分考慮其負(fù)相關(guān)關(guān)系，需要協(xié)調(diào)面筋質(zhì)量和數(shù)量的同時(shí)改良。

3.3 小麥高代育種品系蛋白質(zhì)、淀粉含量與面粉糊化特性相關(guān)性分析

本研究發(fā)現(xiàn)小麥高代育種品系蛋白質(zhì)和濕面筋含量與面粉糊化特性中峰值粘度、低谷粘度和衰落值均是正相關(guān)，與最終粘度、反彈值是負(fù)相關(guān)。李淦等研究發(fā)現(xiàn)，在171份小麥種質(zhì)資源中，蛋白質(zhì)含量與峰值粘度、低谷粘度和衰落值均是正相關(guān)，與最終粘度、反彈值是負(fù)相關(guān)，這與本研究結(jié)果相符[17]。蛋白質(zhì)作為小麥的主要成分，對(duì)淀粉的糊化特性具有重要影響，蛋白質(zhì)和淀粉含量的多少影響食品的口感和質(zhì)構(gòu)[9,12]。面筋蛋白質(zhì)通過(guò)淀粉交互作用顯著影響糊化特性[18]。本研究認(rèn)為淀粉和蛋白質(zhì)的品質(zhì)改良相關(guān)性相對(duì)較小，易于實(shí)現(xiàn)協(xié)同改良。

3.4 小麥高代育種品系淀粉組分、灰分與面粉糊化特性相關(guān)性

淀粉是糊化特性的決定要素。本研究發(fā)現(xiàn)小麥高代育種品系面粉中直鏈淀粉含量與面粉糊化特性中峰值粘度和衰落值顯著負(fù)相關(guān)，而支鏈淀粉含量與低谷粘度顯著相關(guān)，與峰值粘度正相關(guān)。面粉中直鏈淀粉含量對(duì)面粉的糊化特性影響非常重要，同時(shí)也影響面食制品的加工品質(zhì)。一些研究表明，糯小麥幾乎不含直鏈淀粉，添加20%的糯小麥可以改良面食制品的口感和產(chǎn)品貨架期[12,19]。中國(guó)優(yōu)質(zhì)白鹽面條直鏈淀粉含量在22%左右，高直鏈淀粉含量對(duì)導(dǎo)致饅頭體積減小，面團(tuán)彈性降低，口感變差[8]。所以在小麥高代品系選擇中要選擇低直鏈淀粉品系。另外，本研究發(fā)現(xiàn)小麥高代育種品系灰分含量與面粉糊化特性相關(guān)參數(shù)均呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)度較高，是影響淀粉糊化特性的主要因素，在品種改良中應(yīng)該給予關(guān)注。