江蘇淮南麥區(qū)小麥品質(zhì)特性與餅干品質(zhì)的關(guān)系

李曼 陸成彬 江偉 劉大同 朱冬梅 張曉

摘要：為了解江蘇淮南麥區(qū)主推小麥品種的品質(zhì)表現(xiàn)并明確小麥關(guān)鍵品質(zhì)選擇指標，為小麥品質(zhì)育種的簡單快速選擇提供思路和方法，以江蘇淮南麥區(qū)的14個小麥主栽品種為供試材料，進行連續(xù)2年種植試驗，測定其籽粒蛋白質(zhì)含量、硬度、濕面筋含量、面筋指數(shù)和溶劑保持力等面粉理化指標，及反應(yīng)面團流變學(xué)特性的粉質(zhì)儀參數(shù)，并在實驗室制作曲奇餅干。結(jié)果表明，供試品種籽粒蛋白質(zhì)含量變幅為12.07%～14.88%，籽粒硬度指數(shù)為15.56～64.42，濕面筋含量為24.36%～32.89%，水溶劑保持力（solvent capacity retention，SRC）為53.67%～86.73%，碳酸鈉SRC為74.09%～116.84%，吸水率為55.05%～65.30%，形成時間為1.55～3.10 min，穩(wěn)定時間為1.70～6.30 min，餅干直徑為14.54～17.23 cm，品種間除穩(wěn)定時間外各品質(zhì)指標均存在顯著差異。硬度、水SRC、碳酸鈉SRC和吸水率與餅干直徑相關(guān)程度高;多元回歸方程顯示，硬度能解釋餅干直徑變異63.7%，是決定餅干品質(zhì)的重要指標;蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量與其他品質(zhì)參數(shù)相關(guān)性弱，硬度、溶劑保持力及粉質(zhì)儀各參數(shù)與其他各品質(zhì)參數(shù)相關(guān)性較高。綜合分析，硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率、餅干直徑可作為餅干專用小麥的篩選指標。聚類分析將供試品種分為2類，寧麥13、揚麥16、揚麥25、揚麥23、鎮(zhèn)麥9號為一類，這類品種蛋白質(zhì)含量高、硬度指數(shù)大、溶劑保持力高、吸水率高、餅干直徑小;其他小麥品種為一類，這類品種蛋白質(zhì)含量低、硬度指數(shù)小、溶劑保持力低、吸水率低、餅干直徑大。

關(guān)鍵詞：小麥;江蘇淮南麥區(qū);品質(zhì);曲奇餅干;相關(guān)性分析

中圖分類號：TS213.22 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）12-0145-06

收稿日期：2021-04-21

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：32071999）;揚州市科技計劃（編號：YZ2020033）。

作者簡介：李 曼（1988—），女，江蘇漣水人，碩士，助理研究員，主要從事小麥品質(zhì)研究。E-mail：506119447@qq.com。

通信作者：張 曉，碩士，副研究員，主要從事小麥品質(zhì)育種研究。E-mail： zx@wheat.org.cn。

江蘇省淮南麥區(qū)位于淮河與蘇北灌溉總渠以南，包括太湖、里下河、沿江、丘陵、高沙土及沿海旱地等5個麥作亞區(qū)[1]，常年小麥種植面積100萬～120萬hm2，占全省小麥種植面積的50%～60%[2]。該區(qū)域氣候濕潤，灌漿期間降水量較多，品質(zhì)類型以弱筋和中筋為主;生育后期多連陰雨易發(fā)生穗發(fā)芽、爛麥場，以抗穗發(fā)芽的紅粒小麥為主，是我國紅粒冬小麥的主要產(chǎn)區(qū)，約占我國南方紅粒冬小麥的1/3。目前，江蘇淮南麥區(qū)小麥主推品種包括江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的“揚麥”“揚輻麥”系列、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的“寧麥”系列和江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的“鎮(zhèn)麥”系列。揚麥系列品種常年種植面積約占該麥區(qū)的 1/2，是很多育種單位小麥育種的重要親本和遺傳、栽培、生理研究的重點材料[3]。寧麥13具有豐產(chǎn)性好、適應(yīng)性強等優(yōu)點，已在淮南地區(qū)連續(xù)大面積推廣多年[4]。鎮(zhèn)麥9號是鎮(zhèn)麥系列強筋紅皮小麥代表性品種，具有優(yōu)質(zhì)、綜合抗性強等特點[5]。當前我國小麥生產(chǎn)在穩(wěn)產(chǎn)保供基礎(chǔ)上亟需調(diào)優(yōu)品種結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品品質(zhì)，緩解結(jié)構(gòu)性供需矛盾。因此，系統(tǒng)開展江蘇淮南麥區(qū)主推小麥品種品質(zhì)研究對江蘇淮南麥區(qū)小麥品質(zhì)遺傳育種和品質(zhì)提升具有重要意義。

弱筋小麥是制作餅干、糕點、南方饅頭以及釀酒的優(yōu)質(zhì)原料。《中國小麥品質(zhì)區(qū)劃》和《專用小麥優(yōu)勢區(qū)域發(fā)展規(guī)劃》中，江蘇淮南麥區(qū)被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為我國唯一弱筋小麥優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶的核心區(qū)域。有關(guān)餅干品質(zhì)與小麥理化品質(zhì)的關(guān)系，姚金寶等認為，碳酸鈉溶劑保持力（solvent capacity retention，SRC）、水SRC、蔗糖 SRC可作為餅干品質(zhì)的篩選指標[6]。張岐軍等提出，籽粒硬度、籽粒蛋白質(zhì)含量、水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC、蔗糖SRC、餅干直徑等可作為餅干品種的篩選指標[7]。杭雅文等篩選出水SRC、蔗糖SRC、出粉率、穩(wěn)定時間、硬度、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、餅干厚度、餅干延展系數(shù)作為弱筋小麥評價的重要指標[8]。張平平等認為，水溶劑保持力、乳酸溶劑保持力和揉面儀參數(shù)是軟麥育種最重要的篩選指標[9]。上述研究涉及到的小麥品質(zhì)指標較多且不同研究存在差異。確定與終端產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)的核心指標將會極大提高育種效率，因此本研究在對江蘇淮南麥區(qū)小麥品種理化特性研究基礎(chǔ)上進行了餅干品質(zhì)的系統(tǒng)研究，進一步確定影響餅干品質(zhì)的關(guān)鍵指標，為小麥品質(zhì)育種尤其是餅干專用小麥品種選育提供理論支撐。

前人對江蘇淮南麥區(qū)品種的研究多是建立在單個或是少數(shù)幾個品種基礎(chǔ)上，且多集中在產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀方面的比較，對江蘇淮南麥區(qū)小麥品種品質(zhì)的系統(tǒng)研究較少。本研究對14個江蘇淮南麥區(qū)品種進行連續(xù)2年統(tǒng)一種植試驗，測定其面粉理化品質(zhì)、面團特性和餅干加工品質(zhì)，并進行相關(guān)分析、回歸分析和聚類分析，充分了解江蘇淮南麥區(qū)小麥品種的品質(zhì)特性，確立評價小麥的品質(zhì)選擇指標尤其是與餅干品質(zhì)密切相關(guān)的關(guān)鍵指標，為江蘇淮南麥區(qū)小麥品質(zhì)改良提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的14個小麥品種，其中弱筋小麥品種有：揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚麥18、揚麥19、揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥24、寧麥13;中筋小麥品種有：揚麥16、揚麥25;強筋小麥品種有：揚麥23、鎮(zhèn)麥9號。

1.2 試驗設(shè)計

試驗分別于2018—2019年度，2019—2020年度共2個年度種植于江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所萬福試驗基地（119°26′E、32°24′N），前茬為水稻，土壤為沙壤土0～20 cm土層硝態(tài)氮含量 28.29 mg/kg，銨態(tài)氮含量1.57 mg/kg，速效磷含量11.67 mg/kg，速效鉀含量46.20 mg/kg，有機質(zhì)含量21.05 g/kg。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個供試品種2次重復(fù)，小區(qū)面積6.67 m2，機械條播。播期11月2日左右，基本苗225萬/hm2，將供試的品種進行發(fā)芽率、千粒質(zhì)量測定，根據(jù)發(fā)芽率、千粒質(zhì)量確定用種量。田間管理與大田生產(chǎn)一致，生長期間沒受到自然災(zāi)害，正常成熟，按小區(qū)單獨機械收獲脫粒，人工晾曬除雜后入庫，在室內(nèi)自然溫度條件下貯藏3個月后統(tǒng)一磨粉。

1.3 品質(zhì)性狀測定

籽粒蛋白質(zhì)含量：采用Perten DA7200近紅外儀按照AACC39-10測定。

籽粒硬度指數(shù)：采用瑞典波通儀器公司（Perten）的單粒谷物特性測定儀（SKCS-4100）測定。硬度指數(shù)是無量綱單位，一般硬度大于60為硬質(zhì)，小于45為軟質(zhì)，45～60為混合麥。

制粉：采用瑞典Buhler的MLU-202型磨粉機磨粉，根據(jù)籽粒硬度，將小麥籽粒含水量分別調(diào)整至14%～15%，潤麥18～20 h，參照AACC26-20方法磨粉。面粉室溫放置2周進行后熟再試驗。

濕面筋含量：利用Perten 2200型面筋洗滌儀按照GB/T 14608—1993測定。

溶劑保持力：水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC和蔗糖SRC按照AACC56-11方法測定。

粉質(zhì)儀參數(shù)：利用德國布拉本德（Brabender）食品儀器有限公司生產(chǎn)的810108型電子型粉質(zhì)儀按照AACC54-21方法測定。

1.4 餅干加工品質(zhì)

根據(jù)AACC10-52方法修正制作曲奇餅干，并測定餅干直徑和厚度。

1.5 統(tǒng)計分析

利用SPSS軟件進行方差分析、基本統(tǒng)計分析、相關(guān)性分析、回歸分析、聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種品質(zhì)性狀表現(xiàn)

從表1可以看出，鎮(zhèn)麥9號、揚麥16、揚麥23籽粒蛋白質(zhì)含量顯著高于其他品種，其他品種間差異不顯著。鎮(zhèn)麥9號籽粒硬度最高，為64.42，其次是揚麥23，為63.26;揚麥13最低，為15.56;鎮(zhèn)麥9號、揚麥23、揚麥16籽粒硬度顯著高于其他品種，揚麥13、揚麥21、揚麥18、揚麥19、揚麥9號、揚麥24、揚麥15品種間差異不顯著，均低于21。揚麥16、揚麥23、揚麥25、鎮(zhèn)麥9號濕面筋含量在27.91%～32.89%之間，顯著高于其他品種，其他品種間無顯著差異。鎮(zhèn)麥9號水SRC值最高，為86.73%;揚麥13、揚麥19、揚麥20、揚麥18相對較低，為53.67%～61.83%，其他品種間差異不顯著。揚麥16、揚麥23、寧麥13、鎮(zhèn)麥9號碳酸鈉SRC顯著高于其他品種，為93.00%～116.84%;揚麥9號、揚麥13顯著低于其他品種，為74.09%～77.19%;其他品種間差異不顯著。

從表2可以看出，在吸水率上，鎮(zhèn)麥9號最高，為65.30%;其次是揚麥23、寧麥13、揚麥16，為58.95%～61.20%;其他品種間無顯著差別。品種間穩(wěn)定時間差異未達顯著水平。寧麥13、揚麥23、鎮(zhèn)麥9號、揚麥21之間粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)無顯著差異，顯著高于其他品種，其他品種間粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)也無顯著差異。鎮(zhèn)麥9號、揚麥16、揚麥23、寧麥13餅干直徑均低于16 cm，顯著低于其他品種，其他品種餅干直徑均大于16 cm，無顯著差異。

2.2 不同小麥品種品質(zhì)性狀變異分析

從表3可以看出，品質(zhì)指標籽粒蛋白質(zhì)含量品種間變異系數(shù)小，僅為6.84%。硬度變異系數(shù)較高，達54.02%，變異系數(shù)大;濕面筋含量變異系數(shù)較小，為10.23%。溶劑保持力參數(shù)中蔗糖SRC變異系數(shù)最小，為4.27%;碳酸鈉SRC變異系數(shù)最大，為14.03%;粉質(zhì)儀參數(shù)中吸水率變異系數(shù)小，為6.24%;穩(wěn)定時間變異系數(shù)最高，為70.62%;曲奇餅干品質(zhì)參數(shù)變異系數(shù)均不大，為5.40%～13.19%。

2.3 小麥品質(zhì)指標與曲奇餅干品質(zhì)的相關(guān)性分析

從表4可以看出，曲奇餅干直徑與硬度、溶劑保持力參數(shù)、吸水率、面團形成時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)呈極顯著負相關(guān)，尤其與硬度、水SRC、碳酸鈉SRC和吸水率相關(guān)程度高，相關(guān)系數(shù)分別為-0.80、-0.68、-0.83和-0.77;與弱化度呈極顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面筋指數(shù)、穩(wěn)定時間相關(guān)不顯著;曲奇厚度和直厚比均與硬度、溶劑保持力參數(shù)、吸水率、面團形成時間、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)呈極顯著相關(guān)，與穩(wěn)定時間呈顯著相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面筋指數(shù)相關(guān)不顯著。

2.4 小麥品質(zhì)性狀與餅干直徑的回歸分析

以餅干直徑為因變量Y，以餅干直徑相關(guān)性達顯著水平的9個品質(zhì)性狀為自變量X，進行線性回歸分析，回歸統(tǒng)計判定系數(shù)>60%，初步判斷模型擬合效果良好，F(xiàn)值為15.701，達極顯著水平（P<0.01）。進行多元系數(shù)的顯著性分析，獲得一個達顯著水平的回歸模型，模型為Y直=16.691-0.037X硬度，該模型利用硬度指數(shù)可解釋餅干直徑變異的63.7%。

2.5 小麥品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析

由表5可以看出，12個品質(zhì)性狀間的相關(guān)分析結(jié)果中達到極顯著水平的為68個，達到顯著水平的為15個，這表明大多數(shù)品質(zhì)特性之間存在著一定的線性關(guān)系，但相關(guān)程度存在著較大的差異。蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量與其他品質(zhì)參數(shù)相關(guān)性弱，蛋白質(zhì)含量僅與濕面筋含量和蔗糖SRC呈極顯著正相關(guān)、與吸水率呈顯著正相關(guān)，濕面筋含量僅與面筋指數(shù)、吸水率、形成時間相關(guān)達顯著或極顯著水平。硬度、溶劑保持力及粉質(zhì)儀各參數(shù)與其他各品質(zhì)參數(shù)間相關(guān)性較高，硬度依次與水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC、粉質(zhì)儀參數(shù)相關(guān)達極顯著水平;水SRC依次與硬度、面筋指數(shù)、碳酸鈉SRC、乳酸SRC、吸水率、穩(wěn)定時間、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)相關(guān)達極顯著水平;粉質(zhì)儀吸水率依次與蛋白質(zhì)含量、硬度、濕面筋含量、水SRC、碳酸鈉SRC、面團形成時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)相關(guān)達顯著或極顯著水平，其中吸水率與碳酸鈉SRC的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)達0.88。

2.6 供試小麥品種品質(zhì)指標聚類分析

以硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率、餅干直徑為綜合指標進行聚類分析（圖1）和基于所有品質(zhì)指標對品種進行聚類分析，分析結(jié)果一致。把14個小麥品種分為2類：揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚麥18、揚麥19、揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥24為一類，這類品種蛋白質(zhì)含量低、硬度指數(shù)低、溶劑保持力低、吸水率低、穩(wěn)定時間短、餅干直徑大，弱筋品質(zhì)優(yōu)。揚麥16、揚麥23、揚麥25、寧麥13、鎮(zhèn)麥9號為一類，這類品種蛋白質(zhì)含量高、硬度指數(shù)高、溶劑保持力高、吸水率高、穩(wěn)定時間長、餅干直徑小。

3 討論與結(jié)論

3.1 淮南麥區(qū)小麥品種品質(zhì)特性及進一步改良方向

美國軟麥品質(zhì)實驗室及張岐軍等以餅干直徑≥16 cm作為優(yōu)質(zhì)軟麥樣品的標準[7]。本研究中大部分弱筋小麥品種餅干直徑均達到此要求，且蛋白質(zhì)含量、硬度、溶劑保持力、吸水率以及穩(wěn)定時間等品質(zhì)指標均較低。其中揚麥9號、揚麥13、揚麥19的硬度、溶劑保持力參數(shù)、吸水率、形成時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)低于其他大部分品種，餅干品質(zhì)最好，可作為優(yōu)質(zhì)餅干品種的首選品種和親本進行推廣利用。弱筋小麥寧麥13的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量較低，但其硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率、形成時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)顯著高于其他弱筋小麥品種，餅干直徑顯著低于其他弱筋小麥品種。因此，弱筋小麥品質(zhì)改良需要在保證低蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量的同時也要降低籽粒硬度和吸水特性，實現(xiàn)低蛋白質(zhì)含量、低籽粒硬度和吸水特性的協(xié)同改良;同時優(yōu)良弱筋小麥品種應(yīng)按照品質(zhì)區(qū)域規(guī)劃布局，在沿江、沿海和丘陵高沙土地區(qū)推廣種植，并采取合理的弱筋小麥品質(zhì)調(diào)優(yōu)栽培技術(shù)，來保證弱筋品質(zhì)的優(yōu)異穩(wěn)定。

本研究中筋小麥揚麥16、強筋小麥揚麥23和鎮(zhèn)麥9號的硬度與吸水特性高，但穩(wěn)定時間偏低。這可能由于穩(wěn)定時間較易受壞境影響[10-11]，本試驗在揚州萬?；剡M行，土壤為沙性，保肥供肥能力差，導(dǎo)致穩(wěn)定時間變短。這也進一步說明中筋和強筋小麥品種選育同樣應(yīng)重視按照品質(zhì)區(qū)域規(guī)劃種植，在土壤肥沃、栽培條件好的區(qū)域如里下河地區(qū)種植。中筋小麥品種揚麥25硬度和吸水率偏低，所以在中筋小麥品質(zhì)改良過程中要注重高硬度和吸水特性以及較強面團特性的協(xié)同改良才能保證中筋品質(zhì)的優(yōu)異穩(wěn)定。

3.2 餅干專用小麥品質(zhì)育種選擇指標

在我國小麥標準中，蛋白質(zhì)含量是重要的評價指標。前人研究表明，蛋白質(zhì)含量是決定餅干潛力的重要變量，與餅干品質(zhì)呈顯著負相關(guān)[12-13];本研究中蛋白質(zhì)含量與餅干直徑相關(guān)未達顯著水平，與Zhang等研究結(jié)果[14，9]一致。各試驗材料的不同及蛋白質(zhì)含量易受到環(huán)境的影響[15-17]，可能是結(jié)果不同的主要原因。本研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量相關(guān)程度最高，這是由于蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量屬同一類性狀，均為蛋白質(zhì)數(shù)量性狀范疇;2個指標與其他指標間的相關(guān)程度較低，表明較低的蛋白質(zhì)水平下不同試驗材料的其他品質(zhì)性狀存在較大差異，在餅干專用小麥品質(zhì)育種中僅注意蛋白質(zhì)數(shù)量性狀的選擇是不夠的。

張平平等以軟麥樣品為研究對象的結(jié)果表明，餅干品質(zhì)與籽粒硬度的相關(guān)性不顯著[9，14-15]。Gaines等以軟硬麥混合樣為研究對象，結(jié)果表明胚乳質(zhì)較軟的軟麥面粉制作的餅干直徑較大，硬度與餅干直徑呈極顯著負相關(guān)[13]。本研究中硬度與餅干直徑極顯著負相關(guān)，硬度可以解釋餅干直徑變異的63.7%。硬度在品種間變異系數(shù)大且與其他各品質(zhì)指標相關(guān)性普遍達顯著水平，可以作為磨粉前餅干品質(zhì)的預(yù)測指標。賴靜茹等認為， 低吸水率是良好餅干品質(zhì)十分需要的[18]。陳滿峰也研究表明，吸水率與餅干直徑顯著負相關(guān)[19]。本研究表明，吸水率與餅干直徑相關(guān)達極顯著水平且與其他品質(zhì)參數(shù)之間也存在較高的相關(guān)性。硬度和吸水率是餅干專用小麥育種的重要品質(zhì)篩選指標。小麥籽粒硬度低在磨粉過程中淀粉破損率低，面粉顆粒度小，面粉吸水率也比較低。水SRC是所有面粉特性的綜合反映，碳酸鈉SRC反映的是面粉損傷淀粉含量。本研究中4種SRC均與餅干直徑相關(guān)達顯著水平，與前人研究結(jié)果[20]一致，水SRC、碳酸鈉SRC與餅干的相關(guān)性比乳酸SRC、蔗糖SRC大且與其他品質(zhì)指標的相關(guān)性也更顯著，反映小麥品質(zhì)的大部分信息，也可作為餅干專用小麥品種的關(guān)鍵選擇指標。

供試14個江蘇淮南麥區(qū)小麥品種在面粉理化品質(zhì)、面團特性和餅干品質(zhì)上存在顯著差異。寧麥13、揚麥16、揚麥25、揚麥23、鎮(zhèn)麥9號為一類，蛋白質(zhì)含量高、硬度指數(shù)高、溶劑保持力高、吸水率高、餅干直徑小;揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚麥18、揚麥19、揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥24為一類，蛋白質(zhì)含量低、硬度指數(shù)低、溶劑保持力低、吸水率低、餅干直徑大。硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率與餅干直徑呈極顯著負相關(guān)，且與其他各品質(zhì)參數(shù)間相關(guān)性較高，是餅干專用小麥的關(guān)鍵篩選指標;硬度可以解釋餅干直徑的大部分變異，可作為餅干品質(zhì)育種簡單實用的核心選擇指標。

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