我國飼用小麥理化指標(biāo)的變異度分析

劉世杰 劉國華 蔡輝益 鄭愛娟 張 姝 常文環(huán)

我國飼用小麥理化指標(biāo)的變異度分析

劉世杰 劉國華 蔡輝益 鄭愛娟 張 姝 常文環(huán)

以全國16個(gè)省和直轄市的97個(gè)小麥樣品作為研究對(duì)象，測定其11項(xiàng)理化指標(biāo)并分析各項(xiàng)指標(biāo)在不同省份間的變異度。結(jié)果表明，全國范圍變異度最大的理化指標(biāo)為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，糊化溫度和容重的變異度系數(shù)最小，其余指標(biāo)變異度均在10%以上。同一理化指標(biāo)在不同省份間的變異系數(shù)存在較大差異，各理化指標(biāo)變異系數(shù)在0.41%～42.57%之間，容重、糊化溫度和水溶性戊聚糖在不同區(qū)域內(nèi)的變異幅度最小。同一省份內(nèi)的各理化指標(biāo)變異度差異很大。同省內(nèi)各主要理化指標(biāo)變異系數(shù)大多集中在10%～20%之間。江蘇、山東、河南、河北和湖北省各項(xiàng)指標(biāo)較為均一。黃河以北冬春混合區(qū)的陜西、山西和甘肅其各項(xiàng)理化指標(biāo)變異較大，高于全國平均水平，而中原各省及淮海區(qū)域各省的小麥理化指標(biāo)變異系數(shù)較小。

飼用小麥；理化指標(biāo)；變異度

我國是小麥生產(chǎn)大國，2010年全世界小麥總產(chǎn)量為6.45億噸，中國的小麥總產(chǎn)量為1.14億噸，居世界首位，其中山東、河南產(chǎn)量最高，占全國總產(chǎn)量的60%。我國小麥的產(chǎn)量基本能滿足國內(nèi)需求，除用作口糧消費(fèi)外，主要用作飼料用糧。從近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，口糧消費(fèi)呈逐年遞減態(tài)勢，而飼料用小麥所占比例呈上升趨勢，其中2008、2009和2010年小麥飼料消費(fèi)比例分別為4.43%、9.13%和10.6%，而歐盟25國小麥飼料消費(fèi)比例占到45%左右。

為了更好地了解我國小麥主產(chǎn)省份飼用小麥的物理化學(xué)指標(biāo)含量及其關(guān)系，本研究采用來自全國16個(gè)省份的97個(gè)小麥樣品作為研究對(duì)象，分析其理化指標(biāo)的變異，為我國飼用小麥資源的合理利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣本的采集與預(yù)處理

在參考《中國小麥品質(zhì)區(qū)劃》（何中虎，2002）并統(tǒng)計(jì)我國小麥各省產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，按照GB/T14699.1—1993規(guī)定的采樣方法，從我國16個(gè)省、自治區(qū)和直轄市的小麥產(chǎn)區(qū)實(shí)地采集具有代表性的有效小麥樣本97個(gè)。

整粒小麥用于千粒重和容重測定。其余樣品用901型不銹鋼全封蓋粉碎機(jī)粉碎后過40目篩備測。

1.2 測定指標(biāo)

千粒重和容重分別參照GB5519—85和GB1351—78的方法進(jìn)行測定。戊聚糖、水溶性戊聚糖采用地衣酚-鹽酸鹽法（Hashimoto等，1987）測定。β-葡聚糖采用AOAC995.16方法測定。峰值黏度、最終黏度和糊化溫度采用RVA-4型快速黏度儀測定。直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉采用雙波長碘比色法（戴雙，2008）測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)方法

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

從全國平均水平來看，飼用小麥的各項(xiàng)理化指標(biāo)均表現(xiàn)出不同程度的變異情況。變異度最大的指標(biāo)為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，變異系數(shù)分別達(dá)到20.88%、20.76%和18.42%，糊化溫度和容重的變異系數(shù)最小，僅有2.33%和3.53%，千粒重、戊聚糖、水溶性戊聚糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉的變異系數(shù)均在10%以上（見表1）。

同一理化指標(biāo)在不同省份的變異系數(shù)也存在很大的差異，各理化指標(biāo)變異系數(shù)從0.41%～55.86%。由表2可見，各省份間變異系數(shù)極差最大的指標(biāo)是最終黏度、千粒重和β-葡聚糖，分別達(dá)到50.9%、35.09%和34.44%。但值得注意的是，結(jié)合原始取樣和表1數(shù)據(jù)分析可知，受京津兩地取樣量較少、千粒重和最終黏度差異較大的影響，造成千粒重成為各省之間變異度相差較大的指標(biāo)，若去除這兩個(gè)特殊值進(jìn)一步分析可知，修正后的結(jié)果應(yīng)該是β-葡聚糖、最終黏度和直鏈淀粉為變異最大的3個(gè)指標(biāo)，在各省份之間的變異系數(shù)分別介于8.13%～42.57%、4.96%～38.5%和8.22%～37.39%。容重、糊化溫度和水溶性戊聚糖在不同區(qū)域內(nèi)的變異幅度最小。

表1 我國不同省份飼用小麥主要理化指標(biāo)平均值和變異度

續(xù)表1 我國不同省份飼用小麥主要理化指標(biāo)平均值和變異度

表2 飼用小麥各項(xiàng)理化指標(biāo)在不同省份的變異系數(shù)分析

同一省份內(nèi)的各項(xiàng)理化指標(biāo)變異度差異很大，同省內(nèi)各主要理化指標(biāo)變異系數(shù)大多集中在10%～20%之間。江蘇、山東、河南、河北和湖北省大部分指標(biāo)較為均一，變化幅度基本與全國平均水平接近，而山東省的峰值黏度和江蘇省的千粒重兩項(xiàng)指標(biāo)的變異度則低于全國平均水平。安徽、四川、陜西、山西和甘肅省內(nèi)飼用小麥理化指標(biāo)變異幅度變化較大。安徽省和四川省飼用小麥的最終黏度變化系數(shù)較為突出，分別達(dá)到38.5%和30.24%，遠(yuǎn)高于全國平均水平，說明省內(nèi)差異較大；陜西省和山西省的各項(xiàng)理化指標(biāo)變異情況較為相似，均表現(xiàn)為兩極分化現(xiàn)象嚴(yán)重，千粒重和戊聚糖兩項(xiàng)指標(biāo)均低于全國平均水平，兩省戊聚糖含量穩(wěn)定，均低于5%；甘肅省飼用小麥大部分理化指標(biāo)的變異程度均接近或超過全國平均水平，該省的戊聚糖和β-葡聚糖含量變異系數(shù)較大。

從區(qū)域分布來看，黃河以北冬春混合區(qū)的陜西、山西和甘肅個(gè)別指標(biāo)（如總淀粉和葡聚糖等）變異較大，高于全國平均水平。而中原各省及淮海區(qū)域各省的小麥理化指標(biāo)變異系數(shù)相對(duì)較為穩(wěn)定。

3 討論

國內(nèi)外大量研究表明，不同產(chǎn)地的小麥其千粒重和容重、非淀粉多糖含量以及淀粉含量等理化指標(biāo)變異較大（Svihus B,2002；何中虎，2002；Levent Coskuntuna，2008）。很多學(xué)者做了大量的實(shí)驗(yàn)試圖弄清楚小麥營養(yǎng)價(jià)值變異的原因，研究內(nèi)容包括小麥的來源（包括品種、產(chǎn)地等）、物理性狀（儲(chǔ)藏時(shí)間、雜質(zhì)等）等諸多指標(biāo)（Preston等，2001；何中虎，2002；Kim 等，2005）。由于在實(shí)際應(yīng)用時(shí)難以考證飼用小麥生長階段各種復(fù)雜因素的影響，產(chǎn)地便成為一個(gè)主要的衡量變異的指標(biāo)。產(chǎn)地對(duì)小麥的物理、化學(xué)指標(biāo)都有一定的影響。

本研究結(jié)果表明，從全國平均水平來看，飼用小麥的不同理化指標(biāo)均表現(xiàn)出不同程度的變異。變異度最大的指標(biāo)為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，變異系數(shù)分別達(dá)到20.88%、20.76%和18.42%，糊化溫度和容重的變異系數(shù)最小，僅有2.33%和3.53%，千粒重、戊聚糖、水溶性戊聚糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉的變異度均在10%以上，這與趙虹（2000）報(bào)道的結(jié)果一致。

同一理化指標(biāo)在不同省份的變異度也存在很大的差異。從表2可知，各理化指標(biāo)變異系數(shù)為0.41%～42.57%。β-葡聚糖、最終黏度和直鏈淀粉為各省間變異最大的三個(gè)指標(biāo)，各省份之間的變異系數(shù)分別為8.13%～42.57%、4.96%～38.5%和8.22%～37.39%。Metayer等(1993)研究了7個(gè)小麥品種在法國10個(gè)不同地點(diǎn)種植，容重、千粒重（TGW）和淀粉含量都表現(xiàn)出不同程度的差異。

千粒重和容重向來是小麥育種專家最為關(guān)注的理化指標(biāo)。本試驗(yàn)測定的結(jié)果與前人報(bào)道基本一致，而且都認(rèn)為容重在不同產(chǎn)地之間的變異最小（査如壁，1995；王曉燕，1995；伍玲，2008），但比較明顯的是本研究的測定值普遍低于多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道。分析原因可知，除不同實(shí)驗(yàn)室測定時(shí)帶來的系統(tǒng)誤差外，更重要的是小麥樣品的來源?？甲C前人文獻(xiàn)報(bào)道的樣品絕大多數(shù)為育種指標(biāo)，選用的小麥樣品質(zhì)量很高，而本試驗(yàn)所選樣品絕大多數(shù)來自于農(nóng)戶和飼料企業(yè)，是真實(shí)意義上的飼料用小麥，更能代表實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的真實(shí)情況。本研究測定結(jié)果與伍玲（2008）報(bào)道基本一致，測定四川省內(nèi)范圍為37.4～50.1 g的72個(gè)品種千粒重，位于40～45 g之間的品種有47個(gè)，容重介于744～818 g/l。

小麥籽粒中干物質(zhì)含量的80%由碳水化合物組成，碳水化合物的變異情況對(duì)小麥的營養(yǎng)價(jià)值影響較大。淀粉是小麥顆粒中最主要的多糖物質(zhì)（59%～73%），其他多糖類物質(zhì)（纖維素、半纖維素和戊聚糖）含量相對(duì)較少（8%～15%），還有一部分可溶性的碳水化合物、單糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）、二糖（蔗糖和麥芽糖）、三糖（葡聚二糖和棉子糖）以及其他的寡糖。其中動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)家更多的關(guān)注淀粉的消化率以及戊聚糖和β-葡聚糖在飼用小麥中的含量。本研究表明，直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量在不同省份之間存在一定的差異，尤其是支鏈淀粉的含量差異更大?？偟矸酆康臏y定值與陳華萍（2006）報(bào)道一致，但直鏈淀粉和支鏈淀粉所占比例有一定的差異，本研究中支直比大約是4.16：1，高于陳華萍等報(bào)道的2：1左右，低于李菡（2003）報(bào)道的 5： 1。王憲澤（2000）對(duì)山東省24個(gè)小麥品種進(jìn)行測定，其中直鏈淀粉介于9.42%～25.02%，平均含量為18.64%；支鏈淀粉平均含量為50.94%；總淀粉平均含量為69.58%。McNab（1996）研究發(fā)現(xiàn)，Norman和Armada兩個(gè)小麥品種，在英國北部種植時(shí)淀粉含量要比在東南部種植時(shí)高。作為淀粉含量衡量指標(biāo)的糊化溫度在全國各省份之間有差異，但在同一省份內(nèi)變異度很小。

已知谷物飼料中主要含有兩類抗?fàn)I養(yǎng)因子——戊聚糖和β-葡聚糖。戊聚糖和β-葡聚糖在谷物中的含量雖然很少,但對(duì)谷物的品質(zhì)、加工和營養(yǎng)價(jià)值卻起著非常重要的作用。小麥籽粒中戊聚糖含量受基因型、環(huán)境以及環(huán)境與基因型互作的影響。李春喜（2003）測得河南18個(gè)小麥品種戊聚糖含量為6.62%～8.23%，平均值為7.46%。時(shí)俠清等（2003）測得安徽9個(gè)小麥品種籽粒戊聚糖含量為5.92%～8.01%，品種間有顯著差異，皖麥19和內(nèi)鄉(xiāng)188戊聚糖含量較低。綜合王修啟（2002）、李春喜（2002，2003）、姜麗娜（2005）等報(bào)道，小麥中戊聚糖的含量為5.68%～8%DM，其中1.8%DM為水溶性戊聚糖，β-葡聚糖的含量較低，平均為0.8%DM，這與本試驗(yàn)測定結(jié)果較為接近。

生長季節(jié)對(duì)小麥的容重、籽粒硬度、粗蛋白含量、淀粉含量、可溶和不可溶性的NSP含量都有一定程度的影響（Rose等，2001；Kim 等，2003）。然而多數(shù)學(xué)者主要是從整個(gè)生長季節(jié)中包含的其他因素差異來解釋生長季節(jié)對(duì)小麥的影響。從本研究結(jié)果來看，春小麥區(qū)飼用小麥的容重、千粒重等性狀指標(biāo)普遍高于冬小麥區(qū)。收獲時(shí)期不同，β-葡聚糖的含量也有差異。同種大麥因收獲時(shí)期的差異,黏度相差可達(dá)4倍（28厘泊對(duì)7厘泊）。生長環(huán)境同樣影響β-葡聚糖含量。雨量充沛的高濕環(huán)境下生長的大麥，β-葡聚糖含量低于干燥條件下生長的大麥（陳小玲，2001）。

李春喜（2002;2003）研究認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量以及千粒重、產(chǎn)量在不同品種間、不同生態(tài)條件下均達(dá)到顯著的差異，環(huán)境因素對(duì)麥粒戊聚糖、蛋白質(zhì)含量的高低有著極強(qiáng)烈的影響,它直接影響著麥粒的品質(zhì)。品種間、環(huán)境間、品種與環(huán)境間的籽粒戊聚糖含量的差異均達(dá)到顯著水平。同時(shí),不同的生態(tài)條件也明顯地影響麥粒的千粒重和產(chǎn)量。另外，環(huán)境因素要比品種遺傳因素對(duì)小麥子粒的戊聚糖、蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的影響要大。因而，可以認(rèn)為環(huán)境因素是影響麥粒品質(zhì)的重要因子。

小麥?zhǔn)斋@后的儲(chǔ)存（包括儲(chǔ)存時(shí)間和條件）對(duì)小麥的化學(xué)組成有所影響，進(jìn)而影響到小麥的營養(yǎng)價(jià)值（劉萍等，1999；McNab 等，1999；Pirgozliev等，2006）。本研究所選用小麥90%以上為常溫保存200～300 d。小麥?zhǔn)斋@后在常溫下放置4個(gè)月后，總淀粉、水溶性NSP、ADF和木質(zhì)素含量都有所降低，而游離糖含量有所增加，這種變化會(huì)導(dǎo)致小麥做日糧配方時(shí)，高估其表觀代謝能而使得日糧能量水平偏低。Kim等研究認(rèn)為，小麥中含有的酶的活性作用和復(fù)雜的多糖逐漸降解為寡糖的過程是造成上述現(xiàn)象的主要原因。

Rehman等（1999）研究發(fā)現(xiàn)，小麥在10℃以下保存6個(gè)月，其碳水化合物組成沒有任何改變，而在25℃和45℃時(shí)則有明顯的生物學(xué)變化，淀粉酶的活性也有所降低。Cofie-Agblor等（1997）認(rèn)為，儲(chǔ)存溫度在10℃以上時(shí)，谷物產(chǎn)熱會(huì)有所增加，這是由有氧和無氧的呼吸作用引起的。Gras等（2000）研究了不同儲(chǔ)存溫度（23、35和 40℃）和氧氣濃度（1%、4.6%和 21%）對(duì)小麥面粉加工特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)存溫度在23℃以下時(shí)能夠保證面粉品質(zhì)的一致性，氧氣濃度對(duì)其沒有影響，這或許揭示了時(shí)間和溫度對(duì)小麥籽粒中的酶都有影響。

4 小結(jié)

97個(gè)飼用小麥變異度最大的理化指標(biāo)為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，變異系數(shù)分別達(dá)到20.88%、20.76%和18.42%，糊化溫度和容重的變異系數(shù)最小，僅有2.33%和3.53%，其余指標(biāo)變異系數(shù)均在10%以上。同一理化指標(biāo)在不同省份間的變異系數(shù)存在很大的差異，同一省份內(nèi)的各理化指標(biāo)變異度差異也很大。

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（編輯：高 雁，snow yan78@163.com）

S816.41

A

1001-991X（2011）16-0043-05

劉世杰，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，博士，100081，北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街12號(hào)。

劉國華（通訊作者）、蔡輝益、鄭愛娟、張姝、常文環(huán)，單位及通訊地址同第一作者。

2011-06-28

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃[2006BAD12B01]