小麥籽粒硬度及淀粉糊化特性研究

張琪琪，萬映秀，曹文昕，李　炎，張平治

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所/國家小麥改良中心合肥分中心，安徽 合肥 230031)

小麥籽粒硬度及淀粉糊化特性研究

張琪琪，萬映秀，曹文昕，李炎，張平治*

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所/國家小麥改良中心合肥分中心，安徽 合肥 230031)

摘要：通過對422個小麥品種(系)2 a籽粒硬度與淀粉糊化特性檢測，研究了不同籽粒硬度類型對淀粉糊化特性的影響。結(jié)果表明：參試品種硬質(zhì)麥107個，軟質(zhì)麥114個，混合麥201個；稀懈值與低谷黏度品種間變異較大，峰值時間變異系數(shù)最小。除稀懈值外，硬質(zhì)小麥其余各項參數(shù)變異系數(shù)均小于軟質(zhì)小麥；軟質(zhì)小麥峰值黏度、低谷黏度、稀懈值及糊化溫度等參數(shù)的平均值均高于硬質(zhì)小麥，最終黏度、回升值、峰值時間略低于硬質(zhì)小麥。RVA參數(shù)間的相關(guān)性分析結(jié)果表明，峰值時間與稀懈值呈極顯著負相關(guān)，糊化溫度與硬度指數(shù)、最終黏度、回升值也呈極顯著負相關(guān)，硬度指數(shù)與稀懈值及糊化溫度呈極顯著負相關(guān)。在所有參試品種(系)中選擇峰值黏度>3 000 CP、稀懈值>1 000 CP，且回升值高于稀懈值的38個品種，適用于制作品質(zhì)較好的面條。關(guān)鍵詞：小麥；籽粒硬度；淀粉糊化特性

籽粒硬度是國內(nèi)外小麥市場等級劃分和定價的重要指標，對磨粉和食品加工品質(zhì)有重要影響，由一個主效基因和一些微效基因控制[1]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)籽粒硬度多種基因型，不同基因型具有不同的胚乳質(zhì)地，從而具有不同的加工品質(zhì)特性。按照胚乳質(zhì)地，普通小麥分為硬質(zhì)小麥、軟質(zhì)小麥和混合小麥。淀粉是小麥籽粒的主要組成部分，約占小麥籽粒干質(zhì)量的75%[2]。淀粉在糊化過程中會形成具有黏性的糊狀溶液，隨著溫度的變化，淀粉溶液的黏性會有所改變。淀粉糊化參數(shù)中的峰值黏度、稀懈值等對面條品質(zhì)影響顯著，且淀粉的糊化與淀粉的類型、結(jié)構(gòu)以及成分有關(guān)。

研究表明，硬質(zhì)小麥制粉時面粉淀粉粒破損較多，面粉較粗，面團吸水率高，適合制作面包類食品。軟質(zhì)小麥制粉時淀粉破損小，面粉細膩，面團吸水率較低，適合制作餅干類食品。目前關(guān)于籽粒硬度及淀粉糊化特性等研究已較為深入，但關(guān)于籽粒硬度類型與淀粉糊化特性間關(guān)系的研究較少。本研究以422個小麥品種(系)為試驗材料，通過2 a檢測其籽粒硬度類型及淀粉糊化特性，并深入探究軟質(zhì)、硬質(zhì)小麥淀粉糊化特性差異，擬對小麥品質(zhì)改良及優(yōu)異品種篩選提供參考。

1材料與方法

1.1材料

參試小麥品種(系) 共422個，來自安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所小麥研究室與其他育種單位種質(zhì)交流材料或自育品種(系)。主要包括經(jīng)國家和各省審定推廣種植的品種、特異材料及育種中間材料等，其中，國內(nèi)品種(系) 412個，國外品種(系) 10個。

由于不同年份環(huán)境因素的差異可能對分析指標產(chǎn)生影響，本研究進行了兩年試驗，所用數(shù)據(jù)為2 a試驗結(jié)果的平均值。分別于2012—2013年度、2013—2014年度，連續(xù)2 a種植在安徽省濉溪縣柳湖基地。每材料種植2行，行長2 m，每行30粒，行距25 cm，常規(guī)田間管理。

1.2籽粒硬度測定

籽粒收獲后及時晾曬清理(水分含量控制在11%～13%)，并揀去秕、碎粒和其他雜質(zhì)。利用瑞典Perten 4100型單粒谷物硬度儀，每個品種測定300粒樣品的硬度指數(shù)，同時測定籽粒直徑及單籽粒質(zhì)量。硬度指數(shù)值小于40為軟質(zhì)麥，大于60為硬質(zhì)麥，介于二者之間為混合麥。

1.3RVA參數(shù)測定

根據(jù)籽粒硬度類型用一定量去離子水浸潤18 h，軟質(zhì)麥和混合麥調(diào)節(jié)含水量到14.0%～14.5%，硬質(zhì)麥調(diào)節(jié)含水量到15.0%～15.5%，用德國Brabender Junior小型試驗?zāi)シ蹤C磨取小麥面粉，出粉率約60%，過80目篩，面粉混勻后，置于封口塑料袋中，陰涼處保存。根據(jù)FOSS 1241近紅外谷物分析儀測定的樣品水分結(jié)果，稱取約3.5 g面粉，加25 mL蒸餾水(AACC76-21方法)，使用澳大利亞新港公司生產(chǎn)的RVA4500黏度儀測定糊化特性參數(shù)。RVA參數(shù)包括峰值黏度(peak viscosity，PV)，即溫度達到95 ℃時的最高黏度；低谷黏度(trough viscosity，TV)，即溫度為95 ℃時的最低黏度；稀懈值(breakdown，BD)，即峰值黏度與低谷黏度之差；最終黏度(final viscosity，F(xiàn)V)，即溫度冷卻至50 ℃時的最高黏度；反彈值(setback，SB)，即最終黏度與低谷黏度之差；峰值時間(peak time，PT)，即黏度達到峰值時所需的時間。

2結(jié)果與分析

2.1小麥籽粒硬度類型分布

參試的422個品種(系)的籽粒硬度平均值為48.01，變化范圍為5.84～80.74，變異系數(shù)為35.0%。硬度指數(shù)>60的硬質(zhì)麥有107個，占總品種數(shù)的25.4%；硬度指數(shù)<40的軟質(zhì)麥有114個，占總品種數(shù)的27.0%；其余201個品種均為混合麥。

2.2RVA參數(shù)的變異及分布

參試樣品RVA參數(shù)中變異系數(shù)最大的為稀懈值，為26.0%，變化范圍為216.00～1 659.00 CP，平均為888.01 CP，其中307個樣品集中分布在700～1 200 CP；其次為低谷黏度，變異系數(shù)為24.0%，變化范圍為70.00～2 913.00 CP，平均值為1 644.14 CP，其中40個樣品集中分布在1 500～2 000 CP。峰值黏度與最終黏度變異系數(shù)均為18.0%，其中峰值黏度變化范圍為519.00～3 692.00 CP，平均值為2 532.95 CP，分布在2 000～3 500 CP的樣品數(shù)為371個，其中186個樣品的峰值黏度在2 500～3 000 CP。最終黏度變化范圍為175.00～4 751.00 CP，平均值為3 081.31 CP，其中357個樣品集中分布在2 500～4 000 CP?；厣底儺愊禂?shù)為15.0%，變化范圍為105.00～2 001.00 CP，平均值為1 436.37 CP，其中357個樣品集中分布在1 200～1 700 CP。糊化溫度變異系數(shù)為12.0%，變化范圍為65.10～90.45 ℃，平均值為74.09 ℃，其中258個樣品糊化溫度集中在65～70 ℃，另有125個樣品糊化溫度在85～90 ℃。峰值時間變異系數(shù)最小，僅為4.0%，變化范圍為4.53～7.00 min， 平均值為6.21 min，其中333個樣品集中在6.0～6.5 min。

2.3不同硬度類型小麥RVA參數(shù)變異

比較不同籽粒硬度類型RVA參數(shù)的變異情況，由表1可見，除稀懈值變異系數(shù)相同外，硬質(zhì)小麥其余各項參數(shù)變異系數(shù)均小于軟質(zhì)小麥。軟質(zhì)小麥峰值黏度、低谷黏度、稀懈值及糊化溫度等參數(shù)的平均值均高于硬質(zhì)小麥，最終黏度、回升值、峰值時間略低于硬質(zhì)小麥。

2.4籽粒硬度與RVA參數(shù)間的相關(guān)性

RVA參數(shù)間的相關(guān)性分析結(jié)果表明(表2)，峰值時間與稀懈值呈極顯著負相關(guān)，與峰值粘度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。糊化溫度與硬度指數(shù)、最終黏度、回升值也呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)，與峰值黏度、低谷黏度、峰值時間呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。硬度指數(shù)與稀懈值及糊化溫度呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)。

2.5RVA參數(shù)較好的品種(系)

黏度性狀是面條品質(zhì)早代選擇的基礎(chǔ)，峰值黏度、稀懈值等是決定面條品質(zhì)優(yōu)劣的最有效參數(shù)[3-8]。在所有參試品種(系)中選擇峰值黏度>3 000 CP、稀懈值>1 000 CP，且回升值高于稀懈值的38個品種，如表3所示。這類品種適用于制作外觀、質(zhì)地、彈性、口感等品質(zhì)較好的面條。

表1不同硬度類型RVA參數(shù)變異

Table 1Variation of RVA parameters in different hardness types of wheat

參數(shù)標準差軟質(zhì)混合硬質(zhì)平均值軟質(zhì)混合硬質(zhì)變異系數(shù)軟質(zhì)混合硬質(zhì)硬度指數(shù)6.685.244.2923.3652.5665.720.290.100.07峰值黏度/CP483.47478.18374.492617.292482.542537.790.180.190.15低谷黏度/CP413.78420.12322.481672.661618.531665.010.250.260.19稀懈值/CP253.62206.92235.51944.63864.01872.780.270.240.27最終黏度/CP616.97596.44434.323116.753038.463124.020.200.200.14回升值/CP245.97210.65164.651444.101419.941459.010.170.150.11峰值時間/min0.300.260.236.216.206.230.050.040.04糊化溫度/℃7.997.836.3982.2471.7769.750.100.110.09

表2籽粒硬度與RVA參數(shù)間的相關(guān)性

Table 2Correlation of kernel hardness and RVA parameters

相關(guān)系數(shù)硬度指數(shù)峰值黏度低谷黏度稀懈值最終黏度回升值峰值時間峰值黏度-0.09 低谷黏度-0.020.87** 稀懈值-0.15**0.50**0 最終黏度-0.010.90**0.97**0.14** 回升值0.010.80**0.72**0.37**0.87** 峰值時間0.030.63**0.80**-0.13**0.77**0.56** 糊化溫度-0.54**-0.12*-0.12*-0.04-0.14**-0.16**-0.11*

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平上相關(guān)顯著。

表3RVA參數(shù)較好的38個品種(系)

Table 3Thirty-eight varieties(lines) with better RVA parameters

品種硬度指數(shù)峰值黏度/CP低谷黏度/CP稀懈值/CP最終黏度/CP回升值/CP峰值時間/min糊化溫度/℃許科1735.843134.001847.001287.003373.001526.006.1367.65天95HF211.513114.001842.001272.003500.001658.006.3367.75泛麥1314.953017.001983.001034.003636.001653.006.2068.50黔麥1615.693206.002078.001128.003734.001656.006.4086.45山農(nóng)135516.953009.001987.001022.003549.001562.006.4767.75許麥3號18.253012.001869.001143.003579.001710.006.3367.65皖科0672518.593455.001996.001459.003615.001619.006.2065.90信資10-80221.073235.002173.001062.003948.001775.006.7366.95黔1023032-821.963150.001891.001259.003428.001537.006.1368.55宿070622.113233.002022.001211.003655.001633.006.4067.803B2917-8-322.823529.002157.001372.004158.002001.006.8067.80AGY523.113007.001862.001145.003376.001514.006.2784.754B197124.903136.002098.001038.003832.001734.006.3386.35黔育2125.293037.001886.001151.003550.001664.006.3385.55川間59528.573031.001995.001036.003855.001860.006.8783.15揚麥2029.743068.001952.001116.003641.001689.006.8768.35存麥8號39.473273.002170.001103.003818.001648.006.8789.704B1185-6-141.363330.002244.001086.003982.001738.006.2066.95中麥121643.853212.001951.001261.003498.001547.006.2766.75新科麥1號45.843068.001955.001113.003517.001562.006.3369.35漯290347.483336.002208.001128.004026.001818.006.5367.60渝麥10347.493007.001935.001072.003467.001532.006.6067.70渝092649.873088.001936.001152.003473.001537.006.0767.75徐麥915851.963406.002145.001261.004014.001869.006.0767.70蘭考81552.313180.002009.001171.003633.001624.006.3387.20齊麥98952.743208.001905.001303.003693.001788.006.0067.707013(7012TP1)53.263172.002125.001047.003784.001659.006.3387.157033(寧894037)53.313297.002109.001188.003706.001597.006.2066.955R62354.843118.001928.001190.003428.001500.006.6066.90皖麥29/鞏教1號55.553209.002038.001171.003839.001801.006.2085.65宇豐4號58.543105.002082.001023.003914.001832.007.0069.30蘭考51858.963047.001934.001113.003553.001619.006.6086.35新020861.923076.001989.001087.003598.001609.006.2770.25龍06-776763.663222.002200.001022.003711.001511.006.3367.55JULIUS64.343024.001870.001154.003477.001607.006.3366.00皖95028-864.803103.002029.001074.003744.001715.006.0784.75項916969.823108.002075.001033.003634.001559.006.0767.7006CT294(5016)74.103004.001771.001233.003473.001702.006.2770.10

3討論

小麥籽粒硬度同時影響磨粉品質(zhì)和食品加工品質(zhì)，是決定品質(zhì)性狀及食品加工品質(zhì)的重要指標。Puroindoline蛋白的變化直接影響到小麥胚乳質(zhì)地的變化，從而造成小麥籽粒硬度類型的差異。在優(yōu)質(zhì)小麥品種選育中，應(yīng)重視籽粒硬度類型研究。參試小麥品種(系)籽粒硬度類型為混合型的居多，約占47.6%，適宜制作餅干、糕點類加工品；籽粒硬度指數(shù)低于40的軟質(zhì)小麥有114份，其中有2個品種硬度指數(shù)極低，分別為許科173(5.84)和偃展21(6.85)；另有14個材料硬度指數(shù)高于70，這類偏軟或偏硬的種質(zhì)資源可為硬度改良提供支撐。

小麥淀粉糊化特性(RVA)是衡量小麥加工品質(zhì)的重要指標之一[9-10]， 研究淀粉糊化特性的遺傳變異對于小麥品質(zhì)育種具有重要意義。姚大年等[11]、張寶軍等[12]認為基因型、環(huán)境及其互作都不同程度地影響面粉的RVA 特性。張勇等[13]、陳東升等[14]研究結(jié)果認為峰值黏度是衡量淀粉糊化參數(shù)最主要的指標。澳大利亞Victorian小麥項目要求面條小麥的峰值黏度最低極限值為2 250 CP[15]；劉建軍等[16]認為優(yōu)質(zhì)( 中國) 面條要求淀粉糊化峰值黏度≥2 900 CP。本研究結(jié)果中，峰值黏度<3 000 CP 的品種(系)有363個，占所有樣品總數(shù)的86%，由此可見，在目前的品種資源選育與利用中，應(yīng)當(dāng)更加重視高峰值黏度種質(zhì)資源的引進，從而進一步改良小麥品種淀粉糊化特性。關(guān)于RVA參數(shù)間相關(guān)性的研究，于海霞等[17]認為RVA 參數(shù)之間存在不同程度的正相關(guān)， 其中最終黏度與低谷黏度相關(guān)系數(shù)最大(0.94)，其次是與峰值黏度(0.90)回升值，這與本研究結(jié)果一致，僅數(shù)值略有差異。

籽粒硬度與淀粉含量關(guān)系密切，但研究結(jié)果尚不一致。張春慶等[18]認為籽粒硬度與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，與支鏈淀粉呈極顯著負相關(guān)；胡瑞波等[19]則認為籽粒硬度與淀粉含量呈顯著負相關(guān)，與直鏈淀粉含量呈負相關(guān)，與支鏈淀粉呈正相關(guān)。本研究對軟、硬質(zhì)小麥糊化參數(shù)進行了比較，軟質(zhì)小麥峰值黏度、低谷黏度、稀懈值及糊化溫度等參數(shù)的平均值均高于硬質(zhì)小麥，最終黏度、回升值、峰值時間略低于硬質(zhì)小麥。Wickramasinghea等[20]認為軟質(zhì)小麥比硬質(zhì)小麥的峰值黏度高，這與本研究結(jié)果一致。

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(責(zé)任編輯張韻)

Study on kernel hardness and starch pasting properties in common wheat

ZHANG Qi-qi， WAN Ying-xiu， CAO Wen-xin， LI Yan， ZHANG Ping-zhi*

(CropResearchInstitute，AnhuiAcademyofAgriculturalSciences/HefeiBranchofNationalWheatImprovementCenter，Hefei230031，China)

Abstract:In order to know the distribution of kernel hardness and starch pasting properties in common wheat， 422 varieties (or lines) were planted in two years and the quality traits were tested. The results showed that there were 107 hard varieties (or lines)， 114 soft varieties (or lines)， and 201 mixed varieties (or lines). Breakdown and low viscosity showed relatively significant differences among varieties; while peak time had the smallest variable coefficient. Except breakdown， variable coefficients of different parameters of hard wheat were all smaller than those of soft wheat. The mean values of peak viscosity， low viscosity， breakdown and pasting temperature of soft wheat were all higher than those of hard wheat， but the final viscosity， setback and peak time were slightly lower than those of hard wheat. Correlation analysis of RVA parameters showed that peak time had extremely significant negative correlation with breakdown; pasting temperature had extremely significant negative correlation with hardness index， final viscosity and setback; hardness index showed extremely significant negative correlation with breakdown and pasting temperature. Among the experimental materials， 38 varieties were selected， whose peak viscosity was higher than 3 000 CP， breakdown was higher than 1 000 CP and setback was higher than breakdown. These varieties were suitable for making high-quality noodles.

Key words:wheat; kernel hardness; starch pasting properties

DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2016.05.03

收稿日期：2015-11-16

基金項目：安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長青年創(chuàng)新基金項目(14B0218)；農(nóng)業(yè)部“國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系沿淮綜合試驗站”項目(CARS/3/2/14)；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)科建設(shè)項目(16A0204)

作者簡介：張琪琪(1982—)，女，安徽鳳臺人，助理研究員，從事小麥育種研究。E-mail: zhqq1982@126.com

*通信作者，張平治，E-mail:pzzha@163.com

中圖分類號：S512.1

文獻標志碼：A

文章編號：1004-1524(2016)05-0731-05

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(5): 731-735

http://www.zjnyxb.cn

張琪琪，萬映秀，曹文昕，等. 小麥籽粒硬度及淀粉糊化特性研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，28(5)： 731-735.