山西小麥品種籽粒硬度與主要品質(zhì)性狀研究

姜蘭芳,馬小飛,王 敏,曹 勇,李曉麗,郝建宇,張定一，姬虎太

(山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所，山西臨汾 041000)

籽粒硬度是國內(nèi)外小麥市場分級和定價的重要依據(jù)，它嚴重影響潤麥加水量、出粉率、破損淀粉粒數(shù)量和面粉顆粒度大小，并最終決定磨粉品質(zhì)和食品加工品質(zhì)，是小麥品質(zhì)性狀中最為重要的指標之一[1]。按胚乳質(zhì)地把普通小麥分為硬質(zhì)麥、混合型麥和軟質(zhì)麥[2]。軟質(zhì)麥面粉顆粒度較小，破損淀粉含量低，吸水能力較弱，適合于做餅干和糕點等甜食類食品；硬質(zhì)麥面粉顆粒度較大，吸水能力強，適合于做面包和優(yōu)質(zhì)面條[3]。利用單籽粒谷物特性測定儀(SKCS)能準確的測定小麥籽粒的硬度指數(shù)，可同時測定籽粒重量、直徑和水分含量[4-7]。此法以單個籽粒為檢測對象，測定結(jié)果不受操作者主觀影響，不受籽粒水分含量的影響，在不同儀器或不同檢測點之間的重復性好，能較好地區(qū)分軟質(zhì)麥和硬質(zhì)麥[6,8-9]。近年來，關(guān)于小麥籽粒硬度與品質(zhì)特性尤其是蛋白質(zhì)含量的關(guān)系報道不一。Miller等[10-11]報道，小麥籽粒硬度與蛋白質(zhì)含量相關(guān)不顯著，但個別品種卻顯著相關(guān)；常文鎖等[12]研究表明，小麥籽粒硬度(研磨時間法)與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負相關(guān)。可見，不同研究者對小麥硬度和蛋白質(zhì)含量關(guān)系的結(jié)論不盡相同。而關(guān)于籽粒硬度與小麥籽粒、面粉、面團品質(zhì)特性間關(guān)系的報道較少。本研究擬以山西近十年審定的小麥品種為材料，對其進行籽粒硬度和主要品質(zhì)性狀的檢測、分析，以了解山西省小麥品種硬度和品質(zhì)狀況及其關(guān)系，為小麥品質(zhì)育種、面粉加工企業(yè)的原料選擇及種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供理論和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為2010年到2018年山西省審定的小麥品種56個(表1)，品種來源于各育種單位和本課題組。

表1 56個山西審定小麥品種及其審定年限

1.2 試驗方法

1.2.1 籽粒硬度測定

將小麥籽粒樣品于同一條件下放置 3 d，水分控制在 11%～13%之間。利用Perten 4100型單粒谷物測定儀(瑞典波通)測定300粒小麥樣品的硬度指數(shù)值，平均硬度指數(shù)小于40為軟質(zhì)麥，大于60者為硬質(zhì)麥，介于二者之間為混合型麥；同時記錄硬度級別、千粒重、水分和籽粒直徑。

1.2.2 品質(zhì)分析

采用 DA7200多功能近紅外分析儀(瑞典波通公司)測定小麥品質(zhì)指標蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、出粉率、沉降值、吸水率、容重、穩(wěn)定時間、形成時間、最大抗延阻力、延展性和拉伸面積等。重復3 次。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2007和SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 山西省育成小麥品種籽粒硬度及其類型 分析

表2列出了56個供試小麥品種籽粒硬度表現(xiàn)型及SKCS硬度分布。對表2數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出表3結(jié)果。由表3可知，山西近十年審定小麥品種以硬質(zhì)類型占主導地位，56份品種中，有44份硬質(zhì)麥(78%)；7份混合型麥(12%)；5份軟質(zhì)麥(8%)。硬質(zhì)麥硬度指數(shù)平均值為65.40，軟質(zhì)麥硬度指數(shù)平均值為25.81，混合型麥硬度指數(shù)平均值為49.22。根據(jù)中華人民共和國國家標準小麥品種品質(zhì)分類 (GB/T 17320-2013)的標準，有58%的小麥品種硬度指數(shù)符合強筋小麥指標(≥60)；14%的小麥品種硬度指數(shù)符合弱筋小麥指標(<50)。籽粒硬度指數(shù)變異較大，分布范圍為16.33～78.93。

表2 供試小麥品種的硬度

(續(xù)表1 Continued table 1)

品 種Cultivar表現(xiàn)型Phenotype硬度指數(shù)Hardness index級別lass分布 Distribution/%≤3334～4647～59≥60中麥247 Zhongmai 247硬 Hard70.101161677品育8012 Pinyu 8012硬 Hard78.12111692石農(nóng)086 Shinong 086硬 Hard73.88111989JM5295硬 Hard70.421261973堯麥16 Yaomai 16硬 Hard62.9912122957晉太114 Jintai 114硬 Hard63.1712103157晉太1510 Jintai 1510硬 Hard65.321262369晉太182 Jintai 182硬 Hard63.7713112858晉太102 Jintai 102硬 Hard56.3316243139晉太141 Jintai 141硬 Hard65.221172765晉太1310 Jintai 1310硬 Hard68.001062173長麥6197 Changmai 6197硬 Hard52.97110233235長麥6789 Changmai 6789硬 Hard57.8815212945長麥6135 Changmai 6135硬 Hard57.7615143447長8744 Chang 8744硬 Hard69.221241777長麥6878 Changmai 6878硬 Hard55.4814243339長7080 Chang 7080硬 Hard57.2316183739長6990 Chang 6990硬 Hard75.87102989運旱102 Yunhan 102硬 Hard62.5911113256運旱805 Yunhan 805硬 Hard65.901162469運旱137 Yunhan 137硬 Hard65.491132274太113 Tai 113硬 Hard68.221221779臨遠8號 Linyuan 8硬 Hard78.93101495鑫麥296 Xinmai 296硬 Hard69.121122176品育8161 Pinyu 8161硬 Hard68.981142174太春3473 Taichun 3473硬 Hard77.75101990翔麥23 Xiangmai 23硬 Hard60.5116132952品育8155 Pinyu 8155硬 Hard65.901162469

表3 不同類型小麥的硬度指數(shù)

2.2 供試小麥品種的品質(zhì)性狀分析

將品質(zhì)性狀分成籽粒品質(zhì)、面粉品質(zhì)和面團品質(zhì)3類指標進行分析，結(jié)果(表4)表明，籽粒品質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量平均值為15.16%，變化范圍為11.94%～18.74%，變異系數(shù)為9.17%。容重平均值為795.98 g·L-1，變異系數(shù)最小(2.04%)，出粉率平均值為69.13%，變異系數(shù)為2.76%。面粉品質(zhì)中，沉降值平均值為32.77，變異系數(shù)最大，為17.76%；吸水率變異系數(shù)較小，為 8.07%，平均值為57.70%，變化范圍為46.70%～ 65.20%。面團品質(zhì)中，延展性變異系數(shù)最小，為 11.96%，平均值為 152.63 mm；穩(wěn)定時間平均值為7.75 min，變化范圍為0.70～16.20 min，變異系數(shù)最大，為48.62%，穩(wěn)定時間在6～8 min 之間品種數(shù)目最多，占總數(shù)的 57%。根據(jù)中華人民共和國國家標準小麥品種品質(zhì)分類 (GB/T 17320-2013)的標準對供試小麥品種分類發(fā)現(xiàn)，僅有14% 的品種蛋白質(zhì)含量低于強筋小麥要求(≥14%)；濕面筋含量、最大拉伸阻力整體較高，達強筋水平分別為85%、89%；穩(wěn)定時間有50% 達強筋小麥標準;沉降值和吸水率整體達強筋標準較低，分別為7%和35%。濕面筋含量、沉降值、吸水率、穩(wěn)定時間、最大拉伸阻力和拉伸面積 6 項指標全部達強筋品質(zhì)要求的僅為7%。吸水率、沉降值和穩(wěn)定時間達到弱筋小麥品質(zhì)要求的分別為28%、28% 和10% ，但是濕面筋含量均未達到弱筋小麥品質(zhì)要求。整體上看，山西小麥近十年育成品種以中筋為主，兼有強筋、弱筋小麥，中強筋品種的部分指標分別達到強筋、中筋標準，但個別指標卻不能達標，出現(xiàn)強筋不強、弱筋不弱，以中強筋為主的現(xiàn)象。由此可見，山西近10年審定小麥品種的籽粒商品性有待繼續(xù)提高。

表4 供試小麥品種的品質(zhì)性狀變異分析

2.3 供試小麥品種籽粒硬度與品質(zhì)性狀間的相關(guān)性

由表5可知，硬度指數(shù)與蛋白質(zhì)含量、延展性、穩(wěn)定時間、拉伸面積均呈不顯著正相關(guān)；與沉降值、濕面筋含量、形成時間均呈顯著正相關(guān)；與出粉率、吸水率、最大拉伸阻力均呈極顯著正相關(guān)。蛋白質(zhì)含量與沉降值、濕面筋含量、延展性、穩(wěn)定時間、形成時間均呈極顯著正相關(guān)；與吸水率和拉伸面積顯著正相關(guān)。

將供試小麥品種不同硬度類型間品質(zhì)性狀進行分析，結(jié)果(表6)表明，硬質(zhì)麥的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、出粉率、沉降值、吸水率、穩(wěn)定時間和拉伸面積等品質(zhì)性狀均顯著或不顯著高于混合型麥和軟質(zhì)麥，混合型麥的上述指標略高于軟質(zhì)麥。

表5 供試小麥品種籽粒硬度與品質(zhì)性狀的相關(guān)分析

*:P<0.05;**:P<0.01.Hai:Hardness index; Prc:Protein content; Yir:Yield rate; Wgc:Wet gluten content; Abs:Absorption; Tra:Tractility; Sta:Stability; Str:Stretch area; Det:Development time; Max:Maximum resistance.The same below.

表6 山西育成小麥品種籽粒硬度類型及其品質(zhì)性狀

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示類型間差異顯著(P<0.05)。

Different letters following data within same column mean significant difference between hardness types at 0.05 level.

3 討 論

目前，關(guān)于山西小麥品種資源的分析研究已有報道，李光蓉等[13]、陳衛(wèi)國等[14]，趙佳佳等[15]對山西省小麥品種的 HMW-GS 進行了鑒定，這些研究為了解山西小麥品質(zhì)性狀及今后品質(zhì)育種提供了參考。姬虎太等[16]對山西省小麥品種(系)蛋白質(zhì)品質(zhì)的差異進行了研究，發(fā)現(xiàn)基因型、年份和種植地點三因素交互效應對小麥蛋白質(zhì)品質(zhì)影響最大。

有關(guān)山西小麥品種籽粒硬度與主要品質(zhì)性狀關(guān)系的研究較少。吳宏亞等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，籽粒硬度越大，出粉率和灰分含量越高。本研究結(jié)果表明,硬度與沉降值、濕面筋含量、形成時間均呈顯著正相關(guān)；與出粉率、吸水率、最大拉伸阻力均呈極顯著正相關(guān)。再次證明了前人的研究結(jié)果。但本研究發(fā)現(xiàn)，硬度與蛋白質(zhì)含量、延展性及拉伸面積間的相關(guān)性不顯著，具體原因有待于進一步深入研究。周艷華等[19]從遺傳學方面研究了中國小麥的硬度分布，發(fā)現(xiàn)我國小麥硬度分布范圍廣，在同一省份內(nèi)硬質(zhì)小麥、軟質(zhì)小麥和混合型小麥并存,與本研究結(jié)果相似。究其原因，一方面可能是我國小麥育種近年來一直以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)為主攻目標；另一方面是小麥硬度主要受基因型控制，也與氣候、土壤類型等因素有關(guān)。因此，硬度分布規(guī)律還有待進一步多點多年研究。楊學舉等[17]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量和沉降值呈極顯著正相關(guān),濕面筋含量與沉降值呈極顯著正相關(guān)，與本研究結(jié)果一致。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒硬度與沉降值等品質(zhì)性狀均呈正相關(guān)關(guān)系。

在小麥品質(zhì)改良中，硬度是一個不可缺少的重要指標。育種工作者早期可以通過硬度指數(shù)進行品質(zhì)預測。O’Brien[20]研究表明，F(xiàn)2對硬度、沉淀值的選擇不會改變后代產(chǎn)量分布。硬度、沉淀值的遺傳力較高，硬度、蛋白質(zhì)和沉淀值三個性狀適宜作為品質(zhì)早代選擇標準，既簡便，又有利于協(xié)調(diào)品質(zhì)性狀之間及其與產(chǎn)量等性狀之間的關(guān)系[21]。由此可見，研究小麥硬度與品質(zhì)性狀之間的關(guān)系對于小麥選育和品質(zhì)改良是非常重要的。

本研究發(fā)現(xiàn)，山西近十年審定的小麥品種中，有78%的是硬質(zhì)麥，其蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、出粉率、沉降值、吸水率、穩(wěn)定時間、延展性和拉伸面積等品質(zhì)性狀均不同程度高于混合型麥和軟質(zhì)麥。小麥籽粒硬度通過影響磨粉品質(zhì)和食品加工品質(zhì)，最終決定面食加工類型，雖然籽粒硬度影響多個品質(zhì)性狀，但是籽粒硬度與直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的關(guān)系目前還不明確，在今后的研究中，可以繼續(xù)深入探討，以便最大程度的在已審定的山西小麥品種中篩選出適合做各種面食的小麥 品種。