不同小麥品種淀粉粒徑的比較研究

蔡雨佳，楊凱鈞，高科，郝龍，李昕芮，韓曉翠，周曉燕，王德鵬

（1.臨沂大學生命科學學院，山東 臨沂 276005；2.臨沂大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院，山東 臨沂 276005）

小麥（Triticum aestivumL.）是我國的主要糧食作物，其全球種植面積約占糧食作物面積的31%，產(chǎn)量接近糧食總產(chǎn)的30%［1］。全球大約有40%的人口以小麥為主食［2］。

研究表明，追氮時期推遲［3］、超聲處理［4］、新型加熱處理［5］等措施均對小麥籽粒淀粉性質(zhì)或粒度分布有些許影響。大多數(shù)淀粉顆粒的粒徑會隨化學及物理處理而有所變化，比如微細化［6］、非晶化［7］、糊化［8］、老化［9］、物理溶脹［10］等。米象、玉米象、谷蠹等蛀蝕性害蟲侵害后小麥淀粉顆粒形貌均會產(chǎn)生較大變化［11］。小麥淀粉的不同指標受不同氣候因子的影響程度不同，比如降雨量、溫度和光照時間［12］。小麥品種的基因型和各地氣候的差別、蒔植情況也會影響小麥的淀粉品質(zhì)［13－17］。

小麥胚乳主要由淀粉組成，不同品種籽粒干重中淀粉占比不同，多在65%～75%之間［18］。淀粉的改性會影響小麥粉制作面條的特性［19］。小麥淀粉顆粒大小會直接影響淀粉的一些理化性質(zhì)［20－22］。因此，有必要對小麥淀粉進行粒徑分析。實際中，用激光粒度分析儀測定淀粉粒徑，測出的數(shù)據(jù)重復性好［23，24］］。因此，本研究以臨麥4號、濟麥23、煙農(nóng)999等7個小麥品種為試材，用激光粒度分析儀測其淀粉粒徑，并進行比較分析，以期為小麥品種的加工分類和滿足人們對面食種類的口感喜好等提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種：臨麥4號、濟南17、濟麥23、煙農(nóng)999、師欒02－1、黑麥和山農(nóng)28。

主要試劑：2 mol／L氯化鈉溶液；2%十二烷基硫酸鈉；丙酮。

主要器材：電子天平（型號：FA214）；電鏡（型號：SEM電鏡掃描，Zeiss Merlin Compact）；離心機（型號：TG16－WS高速臺式離心機）；激光粒度分析儀（型號：馬爾文激光粒度儀Matersizer 3000）等。

1.2 田間種植與管理

供試品種于2018年10月8日種植在臨沂市羅莊區(qū)謝家官莊村原上青種植合作社，次年6月13日收獲。試驗地為壤土，0～20 cm土層有機質(zhì)含量12.2 g／kg、全氮0.57 g／kg、堿解氮69.15 mg／kg、速效磷13.2 mg／kg、速效鉀113.5 mg／kg，pH值8.25［25］。種植前每公頃施氮（N）120 kg、磷（P2O5）105 kg、鉀（K2O）150 kg，拔節(jié)期每公頃施氮（N）120 kg。所施肥料為尿素（N 46.4%）、磷酸二銨（P2O545.5%）、氯化鉀（K2O 59%）。各品種小區(qū)種植面積75 m2，收獲面積3 m2，重復3次。

前茬作物為玉米，一年兩熟種植。試驗期間，對試驗地每天進行降水量、日照時長及氣溫的統(tǒng)計，每月進行數(shù)據(jù)匯總并與之年平均數(shù)據(jù)進行對比，得出試驗期間此區(qū)域的最大降水量、降水天數(shù)、降水總量、日照時長、平均氣溫等數(shù)據(jù)與常年差別較小，即環(huán)境因素對小麥品種淀粉粒徑的影響不大。

1.3 小麥淀粉的提取

參考鄔云海等［26］的方法提取小麥淀粉。取小麥籽粒5.0 g，放在蒸餾水中浸泡16 h后，于研缽中充分研磨，再用篩布（200目）反復過濾3次，使其完全變成勻漿狀態(tài)。之后將其3 500 g離心5 min，倒掉上清液，加入2 mol／L氯化鈉溶液5 mL，旋渦振蕩混合，再離心；而后采取同樣辦法用2%十二烷基硫酸鈉和蒸餾水清洗，反復4次，丙酮清洗1次，風干，－20℃儲存。

1.4 淀粉粒指標測定

參考李芬芬［23］、崔麗娜［27］等的方法測定淀粉粒指標。在蒸餾水中懸浮淀粉樣品，超聲波分散后進樣，再依據(jù)激光光散射法原理經(jīng)計算機軟件處理分析結果，得到各淀粉樣品的粒徑電鏡圖及平均粒徑數(shù)據(jù)，平行測3個樣。取0.05 g淀粉放入離心管，懸浮于蒸餾水中，旋渦振蕩混勻后，4℃放置1 h，再每10 min振蕩1次，搖勻后吸取樣品2 mL至激光粒度分析儀的分散盒中，測定淀粉粒體積、表面積及數(shù)量分布狀況。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)處理和圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同品種小麥淀粉粒徑

從各品種小麥淀粉粒徑的電鏡圖可以看出，淀粉粒大都呈圓形，小點的呈豆子狀，大點的呈面包、饅頭狀。根據(jù)電鏡圖測出小麥淀粉粒徑的大小（表1），7個品種的淀粉粒徑相差不顯著，其中師欒02－1的最高值（33.85μm）和最低值（4.62 μm）都比其它品種高，而煙農(nóng)999的最高值（29.85μm）和最低值（2.45μm）都比其它品種低。

表1 不同品種小麥淀粉粒徑

從7個品種淀粉粒徑的平均值分析其集中趨向，看出淀粉粒徑從大到小為：山東28＞師欒02－1＞煙農(nóng)999＞濟麥23 ＞黑麥＞濟南17＞臨麥4號。

2.2 小麥淀粉粒度分布特征

圖1為不同品種小麥淀粉粒體積、表面積和數(shù)量分布。不同品種小麥淀粉粒各分布圖中，數(shù)量分布為單峰曲線，體積分布和表面積分布為雙峰曲線。

圖1 不同品種小麥淀粉粒體積（A）、表面積（B）和數(shù)量（C）分布

2.3 不同品種小麥不同粒徑淀粉粒體積分布

由表2可知，臨麥4號、濟麥23、煙農(nóng)999、師欒02－1、山農(nóng)28、黑麥和濟南17的小淀粉粒（＜9.9 μm）體積比例分別為18.93%、11.24%、13.84%、19.44%、14.62%、19.18%和25.94%，大淀粉粒（＞35.3μm）體積比例分別為15.34%、19.89%、11.38%、9.57%、26.61%、6.81%和0.14%。濟南17小麥4～21μm淀粉粒體積比例最大，為50.37%，師欒02－1無＜4μm淀粉粒。綜合看，小淀粉粒體積比例以濟南17最大，濟麥23最??；大淀粉粒體積比例以山農(nóng)28最大，濟南17最小。

表2 不同品種小麥不同粒徑淀粉粒體積分布（%）

2.4 不同品種小麥不同粒徑淀粉粒表面積分布

由表3可知，臨麥4號、濟麥23、煙農(nóng)999、師欒02－1、山農(nóng)28、黑麥和濟南17小麥＜9.9μm的淀粉粒表面積比例分別為40.86%、27.68%、38.42%、43.84%、39.50%、43.94%和51.65%，＞35.3μm的淀粉粒表面積比例分別為4.31%、9.58%、3.44%、1.97%、5.50%、3.12% 和0.32%。濟南17小麥3～15μm淀粉粒表面積占比最大。綜合看，小淀粉粒表面積以濟南17最大，濟麥23最??；大淀粉粒表面積以濟麥23最大，濟南17最小。

表3 不同品種小麥不同粒徑淀粉粒表面積分布（%）

2.5 不同品種小麥不同粒徑淀粉粒數(shù)量分布

由表4可知，臨麥4號、濟麥23、煙農(nóng)999、師欒02－1、山農(nóng)28、黑麥和濟南17小淀粉粒（＜9.9μm）數(shù)量比例分別為92.90%、90.49%、88.14%、91.78%、88.38%、94.12%和92.69%，大淀粉粒（＞35.3μm）數(shù)量比例分別為0.07%、0.14%、0.09%、0.03%、0.13%、0.04% 和0.05%。濟麥23小麥3～6μm淀粉粒數(shù)量占比最大，為44.42%；師欒02－1無粒徑＜3μm的淀粉粒。綜合看，黑麥的小淀粉粒數(shù)量比例最大，煙農(nóng)999最小；濟麥23的大淀粉粒數(shù)量比例最大，師欒02－1最小。

表4 不同品種小麥不同粒徑淀粉粒數(shù)量分布（%）

3 討論與結論

淀粉品質(zhì)是小麥淀粉粒分布的重要決定因素［28，29］。小麥品種的基因型和蒔植情況會影響小麥的品質(zhì)［13，14］。本試驗中，在降水、溫度、光照、施肥、除草劑等條件相同下，供試品種小麥的淀粉粒徑有一定的差距，其中淀粉粒徑最大的品種是山東28，最小的是臨麥4號。不同品種小麥淀粉粒數(shù)量分布為單峰曲線，體積分布和表面積分布為雙峰曲線。從體積分布看，小淀粉粒體積比例以濟南17最大，濟麥23最小；大淀粉粒體積比例以山農(nóng)28最大，濟南17最小。從表面積分布看，小淀粉粒表面積比例以濟南17最大，濟麥23最小；大淀粉粒表面積比例以濟麥23最大，濟南17最小。從數(shù)量分布看，黑麥的小淀粉粒數(shù)量比例最大，煙農(nóng)999最??；濟麥23的大淀粉粒數(shù)量比例最大，師欒02－1最小。

小麥淀粉在功能特性上的改變會受到小麥粉結構和組成變化的影響［19］。比如面粉的特性，饅頭和面條的加工品質(zhì)會受到小麥淀粉粒度分布的影響。?ebecˇic＇等［30］對12個不同品質(zhì)的小麥面粉樣品研究表明，pH值2.95時淀粉粒徑越大的面粉，其峰值粘度就會下降越顯著。本試驗各小麥品種的淀粉粒徑從大到小為：山東28＞師欒02－1＞煙農(nóng)999＞濟麥23＞黑麥＞濟南17＞臨麥4號。這7個品種相比，山東28的峰值粘度下降最顯著，臨麥4號下降最小。本試驗結果可為7個小麥品種后續(xù)的加工分類及滿足人們對面食種類的口感喜好提供數(shù)據(jù)參考。