不同品質(zhì)類型小麥籽粒部分營(yíng)養(yǎng)成分的積累

王康君，郭明明，孫中偉，張廣旭，陳 鳳，李 強(qiáng)，樊繼偉

(連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 連云港 222000)

品質(zhì)是指小麥對(duì)特定用途產(chǎn)品的適宜程度，包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。我國(guó)小麥品質(zhì)的研究始于20世紀(jì)80年代，之前的研究主要集中于改進(jìn)面筋質(zhì)量及面制品的色澤。隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注谷物的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，越來(lái)越多的研究開(kāi)始集中于小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的分析[1]。淀粉是小麥籽粒的最重要組成部分之一，約占小麥籽粒干重的65%，淀粉的含量、直鏈淀粉與支鏈淀粉的比值及糊化特性等都直接影響小麥的加工品質(zhì)及其制品的食用品質(zhì)[2]。小麥籽粒中含有很多人體必需氨基酸，這些氨基酸通過(guò)小麥植株利用氮的形式同化而成，各種氨基酸的含量及組成比例，是評(píng)判小麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)[3]。蛋白質(zhì)是小麥中重要的營(yíng)養(yǎng)成分之一，根據(jù)溶解特性被分為清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白、麥谷蛋白，其中麥醇溶蛋白和麥谷蛋白是影響小麥加工品質(zhì)的最主要蛋白[4]。本文探討了不同品質(zhì)類型的小麥在籽粒灌漿形成期各營(yíng)養(yǎng)成分的積累，重點(diǎn)分析了小麥籽粒發(fā)育過(guò)程中可溶性糖、淀粉、蛋白質(zhì)及氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分的變化趨勢(shì)，以期為更好地開(kāi)展小麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的研究利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為3個(gè)不同品質(zhì)類型的小麥品種(系)，包括2個(gè)強(qiáng)筋小麥品種：藁優(yōu)2018和師欒02-1；2個(gè)中筋小麥品種：連麥6號(hào)和淮麥20；2個(gè)弱筋小麥品種：揚(yáng)麥13和寧麥13。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年和2017年在連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院東辛農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)田前茬為稻茬，土壤類型為潮鹽土，有機(jī)質(zhì)15.0 g/kg、全氮1.1 g/kg、有效磷57.2 mg/kg、速效鉀414.0 mg/kg、pH值為7.54。

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4 m行長(zhǎng)，10行區(qū)，行距0.22 m，每行定苗140株，3次重復(fù)。開(kāi)花期選擇同一天開(kāi)花(以穗子中部第一朵小花的花藥露出為準(zhǔn))，大小均勻一致的主莖穗子掛牌，并標(biāo)明開(kāi)花日期，于花后7 d開(kāi)始取樣，以后每隔7 d取一次樣，每區(qū)每次取30個(gè)主莖穗，取中部籽粒，部分籽粒立即置于液氮罐中速凍后保存于-80 ℃的冰箱待測(cè)；剩余籽粒置于105 ℃烘箱殺青30 min后于80 ℃下烘至恒重，留存待測(cè)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用半微量凱氏定氮法[5]；可溶性糖含量測(cè)定采用硫酸蒽酮法[6]；淀粉含量測(cè)定采用酸水解-DNS法[7]；氨基酸含量測(cè)定參照張戰(zhàn)鳳等的方法[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，用Simaplot 10.0進(jìn)行作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品質(zhì)類型小麥籽?？扇苄钥偺欠e累動(dòng)態(tài)

由圖1可以看出，不同品質(zhì)類型小麥籽?？扇苄钥偺欠e累趨勢(shì)基本一致，均為從花后7 d開(kāi)始至成熟籽粒中可溶性總糖含量逐漸下降，弱筋小麥揚(yáng)麥13和寧麥13籽粒中可溶性總糖含量下降速度較快，強(qiáng)筋小麥藁優(yōu)2018和師欒02-1及中筋小麥連麥6號(hào)和淮麥20籽粒中可溶性總糖含量下降相對(duì)較緩；至成熟期，弱筋小麥揚(yáng)麥13和寧麥13籽粒中可溶性總糖含量明顯低于供試的強(qiáng)筋和中筋小麥品種。

圖1 不同品質(zhì)類型小麥籽?？扇苄钥偺呛縿?dòng)態(tài)變化

2.2 不同品質(zhì)類型小麥籽粒淀粉積累動(dòng)態(tài)

由圖2可以看出，不同品質(zhì)類型的小麥籽?？偟矸酆孔兓厔?shì)基本一致，即隨著籽粒灌漿進(jìn)程，籽粒中的總淀粉含量迅速增加，至花后21 d增幅開(kāi)始減緩，到成熟期達(dá)最大值。不同品質(zhì)類型的小麥籽粒淀粉積累在花后21 d開(kāi)始表現(xiàn)出明顯差異，主要表現(xiàn)為弱筋小麥>中筋小麥>強(qiáng)筋小麥，成熟期各品質(zhì)類型小麥籽粒淀粉積累量與此表現(xiàn)出相同的規(guī)律。

由圖3可以看出，不同品質(zhì)類型的小麥籽粒直鏈淀粉的積累均表現(xiàn)為“S”型曲線變化，即在花后7～14 d增加緩慢，花后14～21 d開(kāi)始迅速增加，之后至成熟有較小增幅。與總淀粉含量變化趨勢(shì)一致，不同類型小麥籽粒的直鏈淀粉含量也是在花后21 d左右出現(xiàn)明顯差異，表現(xiàn)為揚(yáng)麥弱筋小麥>中筋小麥>強(qiáng)筋小麥。

花后小麥籽粒中支鏈淀粉含量不斷增加，且不同品質(zhì)類型的小麥品種表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，在花后21 d左右，弱筋小麥中支鏈淀粉含量明顯高于中筋小麥和強(qiáng)筋小麥，強(qiáng)筋小麥中支鏈淀粉含量最低。支鏈淀粉的積累是在花后7～21 d迅速增加，之后至成熟增幅較小，成熟期藁優(yōu)2018小麥籽粒中的支鏈淀粉含量明顯低于其他品種。

2.3 不同品質(zhì)類型小麥籽粒蛋白質(zhì)及其組分的積累

由圖4可以看出，不同品質(zhì)類型的小麥品種籽粒蛋白質(zhì)含量的積累均呈現(xiàn)高-低-高的變化趨勢(shì)，在花后21 d左右的蛋白質(zhì)含量最低，這可能是由于在籽粒發(fā)育初期，干物質(zhì)積累較少，蛋白質(zhì)的相對(duì)含量較高，而隨著籽粒不斷灌漿充實(shí)，籽粒中淀粉迅速合成，致使蛋白質(zhì)的相對(duì)含量下降，到籽粒發(fā)育后期，淀粉合成速度下降，蛋白質(zhì)的相對(duì)含量又逐漸上升。不同小麥品種間最終蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為：藁優(yōu)2018與師欒02-1蛋白質(zhì)含量較高，連麥6號(hào)與淮麥20次之，揚(yáng)麥13與寧麥13最低。

圖2 不同品質(zhì)類型小麥籽粒淀粉含量動(dòng)態(tài)變化

圖3 不同品質(zhì)類型小麥籽粒直鏈淀粉及支鏈淀粉含量動(dòng)態(tài)變化

圖4 不同品質(zhì)類型小麥籽粒蛋白質(zhì)含量動(dòng)態(tài)變化

由圖5可以看出，不同品質(zhì)類型的小麥籽粒中各蛋白質(zhì)組分的積累趨勢(shì)也基本一致。清蛋白和球蛋白的變化趨勢(shì)相同，即在花后7 d含量最高，之后逐漸下降。與清蛋白和球蛋白不同，醇溶蛋白和谷蛋白的積累表現(xiàn)為花后7 d至成熟逐漸增加的趨勢(shì)，且不同類型小麥品種間均表現(xiàn)出較顯著差異。強(qiáng)筋品種藁優(yōu)2018和師欒02-1中醇溶蛋白及谷蛋白含量相對(duì)較高，弱筋品種揚(yáng)麥13和寧麥13中這2種蛋白的含量則相對(duì)較低。

2.4 不同類型小麥籽粒中必需氨基酸的積累

由圖6可以看出，除色氨酸外，不同品質(zhì)類型的小麥籽粒中必需氨基酸的積累均為花后7 d的含量最高，之后1周則迅速下降，至成熟期氨基酸含量最低；不同品質(zhì)類型的小麥品種籽粒中色氨酸含量則表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)。相較強(qiáng)筋小麥和中筋小麥，弱筋小麥的氨基酸含量下降速率更緩慢，且弱筋小麥籽粒中各氨基酸含量高于中筋小麥和強(qiáng)筋小麥，強(qiáng)筋小麥籽粒中的氨基酸含量相對(duì)較低。

3 討論

小麥品質(zhì)的評(píng)價(jià)包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，以往較多集中于加工品質(zhì)等的研究[9-10]，隨著人們對(duì)谷物營(yíng)養(yǎng)要求的提高，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高也逐漸成為小麥育種的目標(biāo)。小麥籽粒中包含多種營(yíng)養(yǎng)成分，籽粒灌漿就是籽粒中各種營(yíng)養(yǎng)成分不斷積累的過(guò)程，不同的營(yíng)養(yǎng)成分變化趨勢(shì)不同，充分了解不同類型小麥籽粒中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累規(guī)律，對(duì)提高小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，促進(jìn)小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)利用意義顯著。

圖5 不同品質(zhì)類型小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量動(dòng)態(tài)變化

圖6 不同品質(zhì)類型小麥籽粒必需氨基酸含量動(dòng)態(tài)變化

本研究結(jié)果表明，不同類型小麥品種籽粒中的可溶性糖含量從花后7 d開(kāi)始逐漸降低，至成熟期降至最低，且相較強(qiáng)筋及中筋小麥，弱筋小麥籽粒中的可溶性總糖含量速率更快，最終含量更低。各小麥品種中蛋白質(zhì)的積累趨勢(shì)基本一致，均表現(xiàn)為高-低-高的“V型”變化動(dòng)態(tài)，在花后21 d左右的含量最低，這種變化趨勢(shì)與籽粒中淀粉的積累有關(guān)，小麥籽粒中淀粉含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，且花后21 d以前增加迅速，對(duì)蛋白質(zhì)的含量有一定的稀釋作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的相對(duì)含量下降；花后21 d至成熟淀粉的積累增速較緩，蛋白質(zhì)的相對(duì)含量又逐漸增加。小麥中含有人體所必需的8種氨基酸(蘇氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸)，在籽粒發(fā)育初期，籽粒中除色氨酸外的必需氨基酸的含量較高，后逐漸下降，不同品質(zhì)類型的小麥品種變化趨勢(shì)相似，但各種氨基酸含量在不同品質(zhì)類型的小麥品種間存在差異。

以上研究所得規(guī)律與前人研究結(jié)論基本一致，部分結(jié)果如蛋白質(zhì)含量最低值出現(xiàn)的天數(shù)等與以往研究略有不同，這可能是由于取樣時(shí)期或種植條件的不同導(dǎo)致的[11-16]。本研究揭示了不同品質(zhì)類型小麥籽粒中可溶性糖、淀粉、蛋白質(zhì)及氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累特點(diǎn)，對(duì)進(jìn)一步加強(qiáng)小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究與利用具有一定的參考意義。