弱筋小麥品質評價指標研究

李 曼 張 曉 劉大同 江 偉 高德榮 張 勇

(1 江蘇里下河地區(qū)農業(yè)科學研究所/農業(yè)農村部長江中下游小麥生物學與遺傳育種重點實驗室，江蘇 揚州 225007； 2揚州大學/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚州 225009)

弱筋小麥具有籽粒硬度低，筋力弱，面粉顆粒度小，淀粉破損少，吸水率低等特點，是加工優(yōu)質餅干、糕點的主要原料[1]。當前我國餅干糕點行業(yè)一直保持快速發(fā)展勢頭，據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，餅干和糕點產量均以年均20%以上的速度遞增[2]，與此相適應，優(yōu)質弱筋小麥需求量也持續(xù)增加[3]。上世紀90年代我國弱筋小麥育種才開始起步[4]，弱筋小麥品質評價方法和體系研究相對滯后。因此，研究確定優(yōu)質弱筋小麥關鍵性評價指標，建立完善的弱筋小麥品質評價體系，對指導我國弱筋小麥品質育種，培育滿足面粉和食品加工企業(yè)要求的優(yōu)質弱筋小麥，增強弱筋小麥的國際競爭力具有十分重要的現(xiàn)實意義和迫切性。

多項研究表明，小麥蛋白質含量[5－6]、硬度[7－8]、濕面筋含量[5，9－10]等均與餅干品質顯著相關。陳滿峰[11]研究表明籽粒蛋白質含量與餅干品質呈顯著負相關，但張岐軍等[12]研究表明籽粒蛋白質含量與餅干直徑的相關系數(shù)偏小。Gaines[8]研究表明胚乳質較軟的軟麥面粉制作的餅干直徑較大，籽粒硬度與餅干直徑呈極顯著負相關，吳宏亞[13]研究報道籽粒硬度與餅干品質密切相關，但Zhang 等[14]和張平平等[15]研究表明籽粒硬度與餅干品質無顯著相關性。李蓓蓓[16]研究報道面粉濕面筋含量和餅干品質呈負相關，張岐軍[12]研究報道面粉濕面筋含量與餅干品質顯著正相關。陳滿峰[11]與吳宏亞[13]研究表明面粉4 種溶劑保持力(solvent retention capacity，SRC)與餅干品質均顯著相關，但李蓓蓓等[16]與馬文慧[17]研究表明面粉乳酸SRC 與餅干品質無顯著相關性。張平平等[15]、李蓓蓓等[16]和吳宏亞等[18]研究均表明餅干品質與面團粉質儀吸水率有顯著相關性，張岐軍等[12]研究表明餅干品質與面團粉質儀參數(shù)的相關性較小，但與面團吹泡儀參數(shù)具有顯著相關性。前人雖進行了弱筋小麥品質指標相關研究但研究結果存在較大差異，且多為一年試驗，仍需對弱筋小麥品質評價指標進行系統(tǒng)研究。

國標(GB/T 17893－1999[19])以蛋白質含量≤11.5%、濕面筋含量≤22%、穩(wěn)定時間≤2.5 min 評價弱筋小麥。前人通過多環(huán)境試驗認為，小麥蛋白質、濕面筋含量、穩(wěn)定時間均表現(xiàn)為環(huán)境效應大于基因型效應[20－21]。試驗積累中發(fā)現(xiàn)，弱筋小麥和中筋小麥的蛋白質含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間差異不大。張平平等[22]研究發(fā)現(xiàn)，江蘇淮南麥區(qū)15 份優(yōu)質軟麥品種(系)的蛋白質含量、穩(wěn)定時間均達不到國家標準，實際生產中某些中強筋品種反而能達到弱筋小麥標準?，F(xiàn)有國標不能很好地區(qū)分弱筋和中筋小麥。揚麥系列小麥品種一直是長江中下游麥區(qū)的主體品種，覆蓋率為1/3～1/2[23]。本研究以揚麥系列9 個弱筋品種為研究材料，連續(xù)進行4年種植試驗，測定其籽粒品質、面粉理化品質、面團流變學特性和餅干品質，以期確定評價弱筋小麥品質的核心指標，完善優(yōu)質弱筋專用小麥品質指標評價體系，并以此為基礎篩選優(yōu)質弱筋小麥品種，為弱筋小麥品種培育和生產提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗供試材料均為長江中下游麥區(qū)生產上推廣應用的弱筋小麥品種，包括揚麥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。

1.2 主要儀器與設備

MLU－202 型磨粉機，瑞典Buhler 公司；DA7200 近紅外儀，SKCS－4100 單粒谷物特性測定儀，2200 型面筋洗滌儀，瑞典Perten 儀器公司；常量吹泡示供儀，法國Chopin 公司； 810108 型電子型粉質儀，德國Brabender 食品儀器有限公司。

1.3 田間設計

試驗于2016—2019 共4 個年度在江蘇里下河地區(qū)農業(yè)科學研究所萬福試驗基地(119°26′E、32°24′N)進行，前茬為水稻，土壤為砂壤土，0～20 cm 土層硝態(tài)氮28.29 mg·kg－1，銨態(tài)氮1.57 mg·kg－1，速效磷11.67 mg·kg－1，速效鉀46.20 mg·kg－1，有機質21.05 g·kg－1。試驗采用隨機區(qū)組設計，每個供試品種2 次重復，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·hm－2。田間管理與大田生產一致，生長期間未遭受自然災害，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，在自然溫度下貯藏3 個月后統(tǒng)一磨粉。

1.4 品質性狀測定

籽粒蛋白質含量:采用近紅外儀按照AACC39－10[24]測定。

籽粒硬度指數(shù):采用單粒谷物特性測定儀測定。硬度指數(shù)是無量綱單位，一般硬度大于60 為硬質，45～60 為混合麥，小于45 為軟質。

制粉:采用磨粉機磨粉，根據(jù)籽粒硬度，將小麥籽粒含水量分別調整至14%～15%，潤麥18～20 h，參照AACC26－20[24]方法磨粉。面粉室溫放置兩周進行后熟再試驗。

微量SDS(sodium dodecyl sulfate)沉淀值:參照張曉等[25]方法測定。

面筋儀參數(shù):利用面筋洗滌儀按照AACC38－12[24]測定濕面筋含量和面筋指數(shù)。

溶劑保持力(SRC):按照AACC56－11[24]方法測定水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC 和蔗糖SRC。

吹泡儀參數(shù):采用吹泡儀按照AACC54－21[24]方法測定彈性(P 值)、延伸性(L 值)和彈性/延伸性(P/L 值)。

粉質儀參數(shù):電子型粉質儀按照AACC54－21[24]方法測定吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度和粉質質量指數(shù)。

1.5 餅干加工品質

根據(jù)AACC10－52[24]方法修正制作曲奇餅干，并測定餅干直徑和厚度。

1.6 統(tǒng)計分析

采用IBM SPSS Statistics22 軟件進行方差分析、基本統(tǒng)計分析、性狀間相關性分析，數(shù)據(jù)以平均值列出。

2 結果與分析

2.1 供試品種品質性狀基因型和環(huán)境效應

由表1 可知，供試品種的大部分品質性狀的基因型和環(huán)境效應均達顯著或極顯著水平，受基因型和環(huán)境共同影響。除面團形成時間外，其他品質性狀均受基因型極顯著影響。僅面粉沉淀值與面團吹泡儀L值在環(huán)境間差異不顯著，面團吹泡儀P/L 值在環(huán)境間差異顯著，其他品質性狀均受環(huán)境極顯著影響。供試品種僅濕面筋含量、吹泡儀P 值、吹泡儀P/L 值在區(qū)組間差異達顯著或極顯著水平，其他品質性狀在區(qū)組間均差異不顯著。

表1 供試品種品質性狀方差分析結果Table 1 Results of variation analysis of wheat quality traits

2.2 供試品種的品質性狀差異

由表2 可知，揚麥13 籽粒蛋白質含量顯著高于其他品種，除揚麥9 號、揚麥13、揚麥19 外其余品種間差異不顯著，僅揚麥15 和揚麥24 籽粒蛋白質含量符合弱筋小麥國家標準(GB/T 17893－1999[19])。揚麥22 和揚麥20 籽粒硬度顯著高于其他品種，揚麥24 籽粒與揚麥9 號、揚麥19 無顯著差異，但與揚麥13、揚麥21、揚麥20和揚麥22 呈顯著差異。揚麥13 濕面筋含量與其他品種呈顯著差異，其他品種間差異不顯著；揚麥15 和揚麥24 濕面筋含量低于22%，符合弱筋小麥國家標準[19]。揚麥13 面筋指數(shù)顯著低于其他品種，揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥9 號間面筋指數(shù)無顯著差異，但與揚麥13、揚麥24 差異顯著。揚麥13 水SRC 顯著低于其他品種，揚麥9 號、揚麥18、揚麥19 水SRC 與其他品種呈顯著差異，其余品種間差異不顯著。

表2 供試品種籽粒及面粉理化品質Table 2 Physicochemical quality of the grain and flour of tested varieties

由表3 可知，揚麥13 吹泡儀P 值顯著低于其他品種，除揚麥9 號、揚麥13、揚麥18、揚麥19 外其他品種間無顯著差異。在吸水率上，僅揚麥9 號與揚麥20、揚麥21、揚麥22 呈顯著差異，除揚麥9 號外其余品種間差異不顯著。在形成時間上，除揚麥15 外其余品種間差異不顯著。在穩(wěn)定時間上，除揚麥24 和揚麥15外其余品種間差異不顯著，僅揚麥13、揚麥19、揚麥20、揚麥22 的穩(wěn)定時間達到弱筋小麥國家標準(<2.5 min[19])。揚麥13、揚麥22、揚麥19、揚麥20 間弱化度差異不顯著，顯著高于揚麥15 和揚麥24。粉質質量指數(shù)上，揚麥15 顯著高于其他品種，除揚麥15 和揚麥24 外其他品種間差異不顯著。揚麥9 號、揚麥19、揚麥13 間直徑/厚度差異不顯著，但顯著高于其他品種。

表3 供試品種面團流變學特性及餅干加工品質Table 3 Rheological properties of the dough and cookie quality of tested varieties

綜上，供試品種的籽粒硬度、面筋指數(shù)、沉淀值、溶劑保持力參數(shù)、吹泡儀參數(shù)、粉質儀弱化度和曲奇餅干品質在不同弱筋小麥品種間存在顯著或極顯著差異，而籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、粉質儀吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、粉質質量指數(shù)在多數(shù)品種間無顯著差異。

2.3 曲奇餅干品質與品質指標相關性

由表4 可知，曲奇餅干直徑與籽粒硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吹泡儀P 值、吹泡儀P/L 值呈極顯著負相關，與粉質質量指數(shù)呈顯著負相關，與面筋指數(shù)、弱化度呈顯著正相關，與其他指標無顯著相關性；曲奇餅干厚度與籽粒硬度、水SRC、吹泡儀P 值、形成時間、穩(wěn)定時間、粉質質量指數(shù)呈極顯著正相關，與弱化度呈極顯著負相關，與吹泡儀L 值呈顯著負相關，與其他指標無顯著相關性；餅干直徑/厚度與籽粒硬度、水SRC、吹泡儀P 值、穩(wěn)定時間、粉質質量指數(shù)達極顯著負相關，與碳酸鈉SRC、形成時間呈顯著負相關，與弱化度呈極顯著正相關，與面筋指數(shù)、吹泡儀L 值呈顯著正相關，其他指標無顯著相關性。

表4 曲奇餅干品質與理化品質指標的相關系數(shù)Table 4 Correlation between the cookie quality and physicochemical quality indexes of varieties

2.4 供試品種曲奇餅干品質聚類分析

用系統(tǒng)聚類(類間平均距離法)對弱筋小麥品種進行聚類分析，可將供試品種分為兩類(圖1)。揚麥13、揚麥9 號、揚麥19 被劃分為一類，這類品種餅干直徑、直徑/厚度較大，厚度較小，曲奇餅干品質最優(yōu)。揚麥15、揚麥18、揚麥20、揚麥21，揚麥22、揚麥24 為一類，這類品種餅干直徑、直徑/厚度較小，厚度較大?；谄渌焚|性狀對品種進行聚類分析，結果大致相同。揚麥9 號、揚麥13、揚麥19 的硬度介于16.51～22.33之間，面筋指數(shù)介于58.46%～82.84%之間，水SRC 介于55.40%～61.64%之間，碳酸鈉SRC 介于72.97%～77.05%之間，吹泡儀P 值介于30.17～42.02 mm 之間，吹泡儀L 值介于94.80～101.50 mm 之間，P/L 值介于0.32～0.41 之間，弱化度介于72.63～97.38 FU之間，曲奇餅干直徑介于17.94～18.32 cm 之間；水SRC、碳酸鈉SRC、吹泡儀P 值、P/L 值顯著低于其他品種，曲奇餅干直徑高于其他品種；其余品種水SRC介于61.57%～65.83%之間，碳酸鈉SRC 介于80.07%～82.59%之間，吹泡儀P 值介于42.90～51.84 mm 之間，吹泡儀P/L 值介于0.41～0.51 之間，曲奇餅干直徑介于17.23～17.62 cm 之間。

優(yōu)質弱筋小麥品質評價標準可推薦為:硬度≤25，面筋指數(shù)≥80%，水SRC≤60%，碳酸鈉SRC≤75%，吹泡儀P 值≤40 mm，吹泡儀L 值≥95 mm，吹泡儀P/L 值≤0.45，75≤弱化度≤95。

3 討論

程順和等[26]提出優(yōu)質弱筋小麥品質指標易因栽培措施不當或氣候條件的變化而改變，蛋白質含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間等指標很容易升高；趙虹等[27]認為面團穩(wěn)定時間受環(huán)境影響大于基因型影響。全國主產省小麥蛋白質和濕面筋含量在緯度上呈現(xiàn)由北向南不斷下降趨勢[28]，江蘇淮南地區(qū)小麥蛋白質含量一般在12%左右，濕面筋含量一般在25%左右。本研究中弱筋小麥蛋白質含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間也受環(huán)境極顯著影響，說明同一品種在不同環(huán)境條件下蛋白質含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間存在較大差異。本研究中揚麥13、揚麥9 號蛋白質和濕面筋含量雖然高于其他供試品種，但其餅干品質表現(xiàn)最優(yōu)；此外，面團穩(wěn)定時間小于2.5 min 的品種其餅干品質表現(xiàn)也不全為優(yōu)秀，面團穩(wěn)定時間和餅干品質并不呈簡單的線性關系?？梢妰?yōu)質小麥弱筋小麥國家標準(GB/T 17893－1999)[19]利用蛋白質含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間進行評價有一定局限性。

本研究中弱筋小麥籽粒硬度與餅干品質相關性較大，這與吳宏亞[13]的研究結果一致。不同弱筋小麥品種間籽粒硬度差異顯著，通過籽粒硬度可初步對弱筋小麥品種進行評價。面筋指數(shù)主要反映面筋的質量[29]，面筋含量較低的情況下，面筋質量較好的面團更利于面筋網絡的形成。王美芳等[30]認為面筋指數(shù)是反映面包烘培品質的重要指標。本研究中揚麥9 號和揚麥19 均表現(xiàn)出較高的面筋指數(shù)和餅干直徑，面筋指數(shù)與餅干品質顯著正相關，說明餅干加工要求一定的面筋質量來保證面團的可操作性、產品結構及穩(wěn)定性。吳宏亞[13]和羅勤貴等[31]研究報道面粉水SRC、碳酸鈉SRC、蔗糖SRC、乳酸SRC 均與餅干直徑呈極顯著負相關；本研究表明，水SRC、碳酸鈉SRC 與餅干直徑呈極顯著負相關，但乳酸SRC、蔗糖SRC 與餅干直徑相關不顯著。水SRC 反映面粉綜合特性，碳酸鈉SRC 反映損傷淀粉含量，乳酸SRC 反映面筋強度，蔗糖SRC 反映戊聚糖含量。本研究以弱筋小麥為供試材料，材料間面筋強度、餅干品質等變異范圍相對較小，而前人研究以強、中、弱不同筋力小麥為供試材料，材料間面筋強度、餅干品質等變異范圍相對較大；不同研究供試材料品質指標變異范圍的不同，導致了乳酸SRC、蔗糖SRC 與餅干品質相關性分析存在差異。相比較，水SRC、碳酸鈉SRC 更能敏感反映弱筋小麥間品質差異，是弱筋小麥品質篩選的有效指標。水SRC和碳酸鈉SRC 測定方法簡單，用種量少，重復性好，可用來對弱筋小麥進行篩選。Li 等[32]發(fā)現(xiàn)面團吹泡儀參數(shù)可被用來預測全麥粉的咸餅干烘焙性質和最終產品的質量，本研究中面團吹泡儀P 值和P/L 值與餅干直徑呈極顯著負相關，并能反映出弱筋小麥品種間的差異，可作為弱筋小麥選育的重要指標。一些研究者認為面團弱化度是評價面條和面包的較好指標[33－35]，本研究發(fā)現(xiàn)面團弱化度和餅干品質表現(xiàn)出極顯著相關性，可用來評價弱筋小麥品質。綜合分析，硬度、面筋指數(shù)、水SRC、碳酸鈉SRC、吹泡儀參數(shù)、粉質儀弱化度是評價弱筋小麥品質的有效指標。

4 結論

本研究結果表明，弱筋小麥的硬度、面筋指數(shù)、水SRC、碳酸鈉SRC、吹泡儀P 值、吹泡儀L 值、吹泡儀P/L 值、粉質儀弱化度與餅干品質呈顯著相關性，且在品種間差異顯著，可作為弱筋小麥品質評價指標。優(yōu)質弱筋小麥品質評價標準可推薦為:硬度≤25，面筋指數(shù)≥80%，水SRC≤60%，碳酸鈉SRC≤75%，吹泡儀P值≤40 mm，吹泡儀L 值≥95 mm，吹泡儀P/L 值≤0.45，75≤弱化度≤95。