美國軟麥籽粒品質(zhì)變化趨勢及對我國弱筋小麥標準達標度分析

劉豐，蔣佳麗，周琴，蔡劍，王笑，黃梅，仲迎鑫，戴廷波，曹衛(wèi)星，姜東

美國軟麥籽粒品質(zhì)變化趨勢及對我國弱筋小麥標準達標度分析

劉豐，蔣佳麗，周琴，蔡劍，王笑，黃梅，仲迎鑫，戴廷波，曹衛(wèi)星，姜東

南京農(nóng)業(yè)大學/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部小麥區(qū)域技術創(chuàng)新中心，南京 210095

【目的】我國餅干消費量逐年增加，但制作餅干的原料軟麥長期供應短缺，美國軟麥品質(zhì)穩(wěn)定、加工性能優(yōu)良，受到我國加工企業(yè)的歡迎，研究美國軟紅冬和軟白麥籽粒品質(zhì)多年變化特點及品質(zhì)指標間相互關系，可為我國弱筋小麥籽粒品質(zhì)研究提供參考。【方法】本文匯總了美國小麥協(xié)會1999—2019年間發(fā)布的軟白麥和軟紅冬小麥品質(zhì)相關性狀數(shù)據(jù)，通過相關性分析、聚類分析方法探討了軟麥籽粒、面粉、面團及烘焙品質(zhì)特點及品質(zhì)性狀間相互關系，并分析了美國軟麥品質(zhì)對我國現(xiàn)有弱筋小麥標準的適合度?！窘Y果】從籽粒品質(zhì)看，軟紅冬麥籽粒蛋白質(zhì)含量（GPC，%）、硬度（H）、容重（TW，g·L-1）和千粒重（TKW，g）均低于軟白麥；指標年度間的變異系數(shù)表現(xiàn)為H＞TKW＞GPC＞TW。從面粉品質(zhì)看，兩類軟麥的濕面筋含量（WG，%）均在22%左右；4種溶劑保持力（SRC，%）中，軟紅冬麥的值高于或接近軟白麥；軟紅冬麥的WG、沉降值以及4種SRC的變異系數(shù)均小于軟白麥。從面團品質(zhì)看，軟紅冬麥的面團形成時間、穩(wěn)定時間（ST，min）、吹泡P值、L值、W值、拉伸參數(shù)均低于軟白麥，兩者吸水率（WA，%）均為52%左右。粉質(zhì)參數(shù)、吹泡性能和拉伸參數(shù)變異系數(shù)均表現(xiàn)為軟紅冬麥小于軟白麥。從我國弱筋小麥標準來看，軟紅冬麥的GPC、WG和ST對GB 17320-2013下的達標率為100%、100%和57.1%；軟白麥達標率分別為90.5%、95.2%和38.1%。兩類軟麥的GPC、WG和ST對GB 17893-1999下的達標率均小于70%，達標率高低表現(xiàn)為GPC＞W(wǎng)G＞ST。軟白麥各項品質(zhì)指標的相關性分析表明，TKW與GPC、WG和蔗糖SRC呈顯著負相關，H僅與WG呈顯著負相關，GPC與WG、蔗糖和乳酸SRC呈顯著正相關；蔗糖SRC與吹泡儀W顯著正相關，乳酸SRC與延展度顯著正相關；餅干直徑與GPC、吹泡儀W和蔗糖SRC呈顯著負相關，與TW呈顯著正相關，爐漲率僅與蔗糖SRC顯著負相關。軟紅冬麥的相關性分析表明，面粉蛋白質(zhì)含量僅與WG和ST顯著正相關；餅干直徑僅與TW和吹泡儀W呈顯著負相關?！窘Y論】軟紅冬麥較軟白麥籽粒質(zhì)地更軟，粒重更小，面團強度更弱；品質(zhì)指標中TW、出粉率（FER，%）和WA年度間相對穩(wěn)定。軟紅冬麥對中國弱筋小麥標準的達標度更高，中國弱筋小麥標準對GPC、WG和ST要求過于嚴格。軟白麥品質(zhì)指標間相關性較軟紅冬麥顯著，兩類軟麥中GPC、蔗糖SRC和吹泡儀W與其他品質(zhì)指標相關性顯著，可用于弱筋小麥品質(zhì)評價。軟麥年度間GPC、WG、沉降值和吹泡儀L具有相似性，可歸為一類。

軟白麥；軟紅冬小麥；品質(zhì)性狀；相關性分析

0 引言

【研究意義】餅干易于攜帶、種類豐富，深受消費者喜愛，近年來，我國餅干行業(yè)一直保持快速發(fā)展的勢頭。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示：2020年中國餅干行業(yè)產(chǎn)量接近1100萬噸，年均增長率為11.04%。弱筋小麥作為制作餅干的原料具有籽粒質(zhì)地柔軟、籽粒蛋白質(zhì)含量低、面筋強度弱的特點[1]。GB 17320-2013規(guī)定[2]，弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量＜12.5%，濕面筋含量＜26%，Zeleny沉降值＜30，籽粒硬度＜50，2005—2016年間全國弱筋小麥達標比例僅為0.4%[3]。國外也稱弱筋小麥為軟麥，我國弱筋小麥單產(chǎn)和總產(chǎn)高，但籽粒蛋白質(zhì)含量偏高，筋力較強，面團延展性較差，導致餅干硬度高，酥脆度下降，品質(zhì)性狀不佳[4]，每年需要從國外大量進口優(yōu)質(zhì)軟麥。美國是世界上重要的小麥產(chǎn)區(qū)和出口國，籽粒具有良好的加工性能和穩(wěn)定的品質(zhì)，是我國進口小麥的重要來源。因此，明確美國優(yōu)質(zhì)軟麥籽粒品質(zhì)變化情況，比較軟麥對我國弱筋小麥標準的符合程度，對提高我國弱筋小麥加工品質(zhì)，建立合理的弱筋小麥品質(zhì)評價體系具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】美國軟白麥年產(chǎn)量600—700萬噸，約占軟麥產(chǎn)量的一半左右，其蛋白質(zhì)含量低、面筋強度弱，延展性好，是加工蛋糕、酥皮點心及其他糕餅產(chǎn)品的優(yōu)良原料[5]。美國軟紅冬麥年產(chǎn)量700—800萬噸，高峰期超過1 000萬噸，廣泛適用于加工各類糕餅產(chǎn)品，包括曲奇、蘇打餅干和蛋糕等。小麥品質(zhì)主要包括籽粒、面粉、面團和烘焙品質(zhì)[6]。容重、籽粒硬度、粒重等通常反映籽粒的物理特性，面筋含量、降落值、沉降值、溶劑保持力等反映了面粉的理化特性，粉質(zhì)參數(shù)、拉伸性能、吹泡特性等反映了面團的加工性能。籽粒、面粉和面團是小麥產(chǎn)品形成的三階段，面粉對面團品質(zhì)指標的決定系數(shù)為0.62—0.87，較籽粒品質(zhì)對面團品質(zhì)影響更大[7]。烘焙品質(zhì)直接反映小麥對加工某類食品的適合度，是決定品質(zhì)的最重要因素，受籽粒、面粉及面團品質(zhì)影響，相互關系復雜[8]。一般認為，餅干直徑越大，厚度越小，餅干品質(zhì)越好[9]。制作優(yōu)質(zhì)餅干的小麥籽粒質(zhì)地更軟、出粉率更高，灰分、破損淀粉含量和吸水率更低、面筋強度更弱[10]。多項研究表明，蛋白質(zhì)含量與餅干品質(zhì)顯著相關。Ma等[11]通過逐步多元回歸發(fā)現(xiàn)，面粉蛋白質(zhì)可解釋餅干厚度和體積65%的總變異，SDS沉降值和出粉率可預測餅干形狀83%的變異。張平平等[12]通過多元回歸分析發(fā)現(xiàn)，水溶劑保持力可解釋餅干直徑73.76%的變異，與籽粒蛋白共同可解釋餅干直徑83.90%的變異。Moiraghi[13]基于多元線性回歸和反向變量消去法發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)與餅干品質(zhì)相關性顯著，但不是決定餅干延展因子（直徑與厚度之比）的主要因素?！颈狙芯壳腥朦c】目前關于弱筋小麥品質(zhì)的研究主要是在人為控制條件下的大田試驗[14-16]，試驗年份和區(qū)域具有一定局限性，測定的品質(zhì)指標不夠全面，數(shù)據(jù)重復量小，難以客觀評價弱筋小麥品質(zhì)變化情況。另一方面，對美國軟麥品質(zhì)性狀的年度間變異和相關性分析很少，比較美國和我國弱筋小麥標準符合情況的研究也很少。【擬解決的關鍵問題】本研究以美國小麥協(xié)會發(fā)布的1999—2019年軟白麥和軟紅冬麥各品質(zhì)指標數(shù)據(jù)為資料，分析20年來美國軟麥品質(zhì)性狀年度間的變化情況及其對中國弱筋小麥標準的符合程度，并探討籽粒、面粉、面團品質(zhì)特性和最終食品品質(zhì)關系，以期為我國軟質(zhì)小麥品質(zhì)育種、栽培研究及標準制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源

美國小麥協(xié)會每年會發(fā)布作物質(zhì)量報告，總結六類小麥（硬紅冬麥、硬紅春麥、硬白麥、杜倫麥、軟白麥、軟紅冬麥）的品質(zhì)概況，為消費者購買決策提供參考。本研究采用了美國1999—2019年共20年軟白麥和軟紅冬麥籽粒性狀及加工品質(zhì)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均來源于美國小麥協(xié)會網(wǎng)站的小麥質(zhì)量報告，網(wǎng)址為https://www.uswheat.org/。

1.2 小麥籽粒品質(zhì)性狀測定

軟白麥籽粒樣品來自于美國愛達荷、俄勒岡、華盛頓3個州，軟紅冬麥主要來自伊利諾伊、密蘇里、北卡羅來納、俄亥俄等州，由州立及私立的谷物檢驗室和商業(yè)小麥經(jīng)營機構采集，聯(lián)邦谷物檢驗局（FGIS）檢驗小麥籽粒等級和蛋白含量，美國小麥市場中心（WMC）對小麥籽粒和面粉的品質(zhì)進行檢測和分析。

容重測定采用AACC 55-10.01方法，單位為g·L-1；籽粒蛋白質(zhì)含量采用AACC 39-25.01方法（近紅外光譜分析法）；籽粒硬度采用AACC 54-31.01方法，使用Perten公司的SKCS 4100 單顆粒谷物特性分析儀；沉降值采用AACC 56-61.02方法；千粒重以3份百粒樣品的平均重量來計算，以14%濕基表示；降落數(shù)值采用AACC 56-81.03方法。

1.3 面粉理化性狀測定

出粉率采用 AACC 26-10.02 方法對樣品進行清理和潤麥，采用AACC 26-31.01方法用布勒實驗磨進行制粉。

面粉蛋白質(zhì)含量采用AACC 46-30.01方法（杜馬斯燃燒定氮法）；濕面筋和面筋指數(shù)采用AACC 38-12.02方法（加水量由4.8 ml減至4.2 ml）；面粉降落數(shù)值采用AACC 56-81.03方法；黏焙力儀采用AACC22-10.01改進方法，使用65 g面粉（14%濕基）和450 ml蒸餾水，并用攪拌針攪拌；破損淀粉采用AACC 76-33.01（SDmatic 破損淀粉測定儀方法）；溶劑保持力（SRC）采用AACC56-11.02方法。

1.4 面團性能測定

粉質(zhì)儀參數(shù)采用AACC 54-21.02方法（恒量面粉方法），用50 g的揉面缽，吸水率按14%濕基計算；吹泡儀采用AACC 54-30.02方法，采用Alveolab測定儀，恒量加水法檢測；拉伸儀參數(shù)采用AACC 54-10.01改進方法，靜置45和135 min后進行拉伸。

1.5 食品制作及品質(zhì)性狀測定

曲奇餅干直徑的測定采用 AACC 10-52.02方法。

1.6 中國弱筋小麥標準

GB/T17893-1999《優(yōu)質(zhì)弱筋小麥》和GBT 17320-2013《小麥品種品質(zhì)分類》的對比見表1。

1.7 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel對1999—2019年品質(zhì)數(shù)據(jù)進行整理，并利用Originpro 2021、R 4.1.2 進行作圖。

2 結果

2.1 軟麥的品質(zhì)性狀及變異情況

2.1.1 籽粒品質(zhì)性狀 表2列出了1999—2019年美國軟白麥和軟紅冬麥的籽粒品質(zhì)指標，不同籽粒品質(zhì)性狀年度間變異不同，軟麥整體變異系數(shù)從大到小依次為硬度＞千粒重＞籽粒蛋白＞容重。軟白麥硬度的平均值為32.2，軟紅冬麥為21.3，軟白麥硬度大于軟紅冬麥，兩者的變異系數(shù)分別為11.80%和19.76%，年際間變動最大。容重是密度的度量，軟白麥容重的平均值為794.9 g·L-1，變異系數(shù)最小僅為1.32%；軟紅冬麥容重的平均值為772.3 g·L-1，變異系數(shù)為1.5%，年際間變動最小。軟白麥籽粒蛋白質(zhì)和千粒重平均值分別為11.58%、32.52 g，均大于軟紅冬麥；軟白麥籽粒蛋白質(zhì)最高的年份達到12.7%，變異系數(shù)為5.70%，軟紅冬麥變異系數(shù)為3.39%；軟白麥和軟紅冬麥千粒重的變異系數(shù)相近，分別為5.85%和4.14%；籽粒蛋白質(zhì)含量和千粒重，年際間穩(wěn)定。軟白麥和軟紅冬麥籽粒直徑平均值分別為2.65 mm和2.41 mm，變異系數(shù)分別為5.20%和9.78%。除蛋白質(zhì)含量和千粒重外，軟白麥的變異系數(shù)均小于軟紅冬麥，硬度和直徑變異系數(shù)差異最大。

2.1.2 面粉品質(zhì)、面團特性和加工制品性狀 表2中列出了1999—2019年美國軟白麥和軟紅冬小麥的面粉品質(zhì)、面團特性和加工制品指標。面粉品質(zhì)中濕面筋是衡量面粉品質(zhì)的重要指標，軟白麥和軟紅冬麥多年的面筋含量平均值接近，分別為22.61%和22.09%，和我國一等弱筋小麥標準比較接近；軟白麥和軟紅冬麥面粉蛋白質(zhì)含量的平均值分別10.21%和9.68%，分別比籽粒蛋白質(zhì)絕對含量低1.37%和1.17%。沉降值反映小麥的筋力強弱，軟紅冬麥沉降值為12.85 cc，小于軟白麥。其余面粉指標中，僅黏度、破損淀粉、水、蔗糖和乳酸溶劑保持力表現(xiàn)為軟白麥小于軟紅冬麥。降落數(shù)值反映α-淀粉酶活性，降落值越高，將淀粉分解成糖的能力越弱，面團變黏，其主要與需發(fā)酵制品和發(fā)芽小麥品質(zhì)有關，兩類軟麥平均值大于300 s，達到我國對優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的要求。從指標穩(wěn)定性看，破損淀粉、沉降值和黏度變異系數(shù)較大，均在10%以上；溶劑保持力、面粉蛋白質(zhì)含量和降落數(shù)值的變異系數(shù)介于4.64%—8.71%之間；出粉率變異系數(shù)最小，是最穩(wěn)定的指標。破損淀粉反映磨粉過程中淀粉顆粒受機械損傷的程度，黏度反映面粉中淀粉糊化特性，軟白麥破損淀粉和軟紅冬麥黏度的變異系數(shù)最大，分別為18.96%和24.16%。軟紅冬麥濕面筋含量和4種溶劑保持力的變異系數(shù)均小于軟白麥，變幅為4.70%—6.26%，整體年度間較穩(wěn)定。兩類軟麥溶劑保持力的變異系數(shù)大小表現(xiàn)為蔗糖SRC＞乳酸SRC＞碳酸鈉SRC＞水SRC。

面團特性中，軟白麥面團穩(wěn)定時間平均值為3.31 min，軟紅冬麥為2.74 min，吸水率均在52%左右，吹泡儀和拉伸儀測定參數(shù)均表現(xiàn)為軟白麥大于軟紅冬麥，軟紅冬麥面團筋力更弱一些；軟紅冬麥粉質(zhì)參數(shù)、吹泡儀參數(shù)和拉伸儀參數(shù)的變異系數(shù)均小于軟白麥，面團穩(wěn)定時間和拉伸阻力變異系數(shù)較大，分別為17.46%、15.52%，但吸水率年度間變化較穩(wěn)定，變異系數(shù)僅為1.10%。吹泡儀測定面團面筋強度和延展性：P反映面團拉伸阻力；L反映面團延展性；W反映面團強度。軟麥吹泡儀的幾個指標變異系數(shù)從大到小依次為L＞W(wǎng)＞P，變異系數(shù)介于8.51%—16.58%，拉伸儀測定面團拉伸中的變化，與吹泡儀類似。軟紅冬麥延展度的變異系數(shù)為5.86%，處于較低水平，而在軟白麥中變化較大，變異系數(shù)為11.41%。

烘焙品質(zhì)中，軟白麥曲奇餅干直徑平均值為8.50 cm，變異系數(shù)為3.92%，爐漲率平均值為9.46，變異系數(shù)為10.93%；軟紅冬麥曲奇餅干直徑平均值為7.90 cm，變異系數(shù)為7.96%，爐漲率平均值為9.38，變異系數(shù)為4.36%；軟白麥的餅干直徑大于軟紅冬麥，變異系數(shù)更小；兩種軟麥的爐漲率相近，但軟紅冬麥的變異系數(shù)更小。

2.2 美國軟麥達標中國弱筋小麥標準的評價

中國現(xiàn)行有效的弱筋小麥標準有兩個，分別是GB 17893-1999和GB 17320-2013，兩者共同的指標有3個，分別是籽粒蛋白質(zhì)含量、面筋含量和面團穩(wěn)定時間（表1）。GB 17893-1999和GB 17320-2013對弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量的要求分別為≤11.5%和＜12.5%，美國軟白麥平均值是11.58%（表2），1999—2019年間對兩個標準的達標率分別是42.9%和90.5%（圖1），軟紅冬麥平均值10.85%，達標率分別是66.7%和100%。我國弱筋小麥濕面筋含量的標準分別是≤22.0%和＜26.0%，美國軟白麥平均值是22.61%，對兩個標準的達標率分別是38.1%和95.2%，軟紅冬麥平均值22.09%，達標率分別是47.6%和100%；面團穩(wěn)定時間≤2.5 min和＜3.0 min，美國軟白麥平均值是3.31 min，對兩個標準的達標率分別是9.5%和38.1%，軟紅冬麥平均值2.74 min，達標率分別是23.8%和57.1%。

表1 中國弱筋小麥標準對比

籽粒方面GB 17893-1999還有6個指標，分別是容重、水分、不完善粒、雜質(zhì)、色澤氣味和降落值，根據(jù)GB 17893-1999：降落值要求≥300 s，容重≥750 g·L-1。美國軟白麥容重和降落數(shù)值都達到了該標準，達標率100%（圖1）；2013、2015以及2019年軟紅冬麥的降落值不達標。GB 17320-2013還對籽粒硬度做出了＜50的要求，兩種軟麥達標率均為100%。面粉品質(zhì)方面，根據(jù)GB 17320-2013，沉降值要求＜30 ml，吸水量＜56 ml·(100 g)-1，兩類軟麥都達到了要求。

2.3 品質(zhì)指標間相關性分析

2.3.1 籽粒和面粉品質(zhì)指標間的相關性分析 軟白麥容重與籽粒蛋白質(zhì)含量、黏度和SSRC呈顯著負相關（圖2-A），與千粒重呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.73；籽粒蛋白含量與黏度、沉降值、SSRC和LASRC呈顯著正相關，其中與SSRC的相關性最高，相關系數(shù)為0.74，與千粒重呈顯著負相關；千粒重與黏度、濕面筋含量和SSRC呈顯著負相關；硬度僅與濕面筋含量顯著負相關；粒重、粒徑均與面筋指數(shù)顯著正相關，粒重與面粉蛋白質(zhì)含量和SSRC呈顯著負相關；粒徑與面粉蛋白質(zhì)含量呈顯著負相關，降落數(shù)值與面筋指數(shù)呈顯著負相關，相關系數(shù)為-0.59。整體來看，容重、千粒重、粒重和粒徑與黏度和蔗糖溶劑保持力呈負相關，而硬度、蛋白質(zhì)含量和降落數(shù)值與黏度和蔗糖溶劑保持力呈正相關。

軟紅冬麥容重與降落數(shù)值和千粒重呈顯著正相關（圖2-B），相關系數(shù)分別為0.73和0.57；籽粒蛋白含量與濕面筋含量顯著正相關，相關系數(shù)為0.68；硬度與濕面筋含量呈負相關，但相關性不顯著。粒徑與降落數(shù)值和黏度顯著負相關，相關系數(shù)為-0.53，降落數(shù)值與黏度顯著正相關，相關系數(shù)高達0.82。

2.3.2 面粉和面團品質(zhì)指標間的相關性分析 軟白麥沉降值與吹泡儀L呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.56（圖3-A）；出粉率與穩(wěn)定時間和拉伸阻力呈極顯著負相關；面粉蛋白質(zhì)含量與SSRC、LASRC、吸水率和延展度呈顯著正相關，與延展度相關性最強，相關系數(shù)為0.68；面筋指數(shù)與破損淀粉、SSRC和吸水率顯著負相關；破損淀粉與WSRC、SSRC、SCSRC、吹泡儀P和W呈顯著正相關；溶劑保持力中，WSRC與吸水率顯著正相關，SSRC與吹泡儀W呈顯著正相關，LASRC與延展度顯著正相關，相關系數(shù)均大于0.6，SCSRC無顯著相關性。整體來看，破損淀粉和4種溶劑保持力與吸水率和吹泡儀W呈負相關，面粉蛋白質(zhì)和濕面筋含量均與蔗糖溶劑保持力呈顯著正相關，與面筋指數(shù)呈顯著負相關。

軟紅冬麥沉降值與穩(wěn)定時間呈顯著正相關，相關性系數(shù)為0.66（圖3-B）；降落數(shù)值與黏度呈顯著正相關，相關系數(shù)高達0.95；蛋白質(zhì)含量與穩(wěn)定時間呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.57；面筋指數(shù)與吹泡儀P/L值呈極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.7，與濕面筋含量無顯著相關性。

表2 1999—2019年軟麥品質(zhì)性狀變異情況

TW：容重；GPC：籽粒蛋白質(zhì)含量；TKW：千粒重；H：硬度；D：直徑；GFN：籽粒降落數(shù)值；SV：沉降值；FFN：面粉降落數(shù)值；FER：出粉率；FPC：面粉蛋白質(zhì)含量；WG：濕面筋含量；VT：黏度；DS：破損淀粉；WSRC：水溶劑保持力；SSRC：蔗糖溶劑保持力；LASRC：乳酸溶劑保持力；SCRC：碳酸鈉溶劑保持力；DT：形成時間；ST：穩(wěn)定時間；WA：吸水率；P：吹泡儀P值；L：吹泡儀L值；W：吹泡儀W值；R：拉伸阻力；ET：延展度；SA：拉伸面積；CD：餅干直徑；CF：爐漲率。溶劑保持力缺少1999—2001年的數(shù)據(jù)；面團形成時間缺少1999—2012年的數(shù)據(jù)。軟白麥破損淀粉缺少1999年的數(shù)據(jù)；穩(wěn)定時間缺少1999—2003年的數(shù)據(jù)；拉伸阻力缺2000年的數(shù)據(jù)；爐漲率缺少1999—2006年的數(shù)據(jù)。軟紅冬麥破損淀粉缺少1999—2003年的數(shù)據(jù)；穩(wěn)定時間缺少2002—2003年的數(shù)據(jù)；拉伸阻力、延展度和面積缺1999—2014年的數(shù)據(jù)；餅干直徑缺少2003年數(shù)據(jù)；爐漲率缺少1999—2014年的數(shù)據(jù)

TW: Test weight; GPC: Grain protein content; TKW: Thousand kernels weight; H: Hardness; D: Diameter; GFN: Grain falling number; SV: Sedimentation value; FFN: Flour falling number; FER: Flour extraction rate; FPC: Flour protein content; WG: Wet gluten content; VT: Viscosity; DS: Damaged starch; WSRC: Water solvent retention capacity; SSRC: Sucrose solvent retention capacity; LASRC: Lactic acid solvent retention capacity; SCRC: Sodium carbonate solvent retention capacity; DT: Development time; ST: Stability time; WA: Water absorption; P: P value; L: L value; W: W value; R: Resistance; ET: Extension; SA: Stretch area; CD: Cookie diameter; CF: Cookie factor. There is a lack of data on SRC in 1999-2001 and DT in 1999-2012. SW lacks the data of DS in 1999, ST in 1999-2003, R in 2000, CF in 1999-2006. SRW lacks the data of DS in 1999-2003, ST in 2002-2003, R, ET and SA in 1999-2014, CD in 2003 and CF in 1999-2014

紅線：GB 17893-1999 標準；藍線：GB 17320-2013標準 Red line: GB 17893-1999 standard; blue line: GB 17320-2013 standard

2.3.3 餅干和各指標間的相關性分析 軟白麥制作的曲奇餅干直徑僅與容重呈顯著正相關（圖4-A），與籽粒蛋白質(zhì)含量、破損淀粉、蔗糖SRC、吸水率和吹泡儀W呈顯著負相關，相關系數(shù)絕對值大于0.7的指標有2個，分別是蔗糖SRC和破損淀粉，且蔗糖SRC與餅干直徑的相關性更強；爐漲率僅與破損淀粉和蔗糖SRC呈顯著負相關，相關系數(shù)絕對值約在0.6左右。破損淀粉和蔗糖溶劑保持力均與軟白麥餅干品質(zhì)呈顯著負相關，可用于預測軟白麥餅干品質(zhì)。軟紅冬麥曲奇餅干直徑僅與容重和吹泡儀W呈顯著負相關，相關系數(shù)絕對值約在0.6左右（圖4-B）。

2.4 品質(zhì)指標間聚類分析

對各品質(zhì)指標進行標準化，以complete法進行雙向?qū)哟尉垲惖玫綗釄D（圖5），由圖可知，從軟麥品質(zhì)指標分類來看，大致可分為3類，歸為同一類的品質(zhì)指標在20年間具有相似性。軟白麥中籽粒重量特性和餅干直徑處于一類（圖5-A）；硬度、吹泡儀P和W處于一類；蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值反映面團強度的指標，黏度和反映面團延展特性的指標處于一類。軟紅冬麥中籽粒重量特性、吹泡儀P和黏度處于一類；吸水率和出粉率反映面粉吸水特性的指標處于一類（圖5-B）；蛋白質(zhì)、濕面筋、沉降值反映面團強度的指標和反映面團延展特性的吹泡儀L處于一類。因此，年度間蛋白質(zhì)、濕面筋、沉降值和吹泡儀L具有相似性。從年度來看，大致可分為2類，歸為同一類的年份品質(zhì)指標具有相似性：軟白麥中1999、2002—2009、2014—2015年處于一類，2000—2001、2010—2013、2016—2019年處于一類（圖5）；軟紅冬麥中2001—2002、2007、2011—2012年處于一類，1999—2000、2003—2006、2008—2010、2013—2019年處于一類（圖5）。因此，軟白麥和軟紅冬麥在2016—2019年期間品質(zhì)指標具有相似性。

TW：容重；GPC：籽粒蛋白質(zhì)含量；TKW：千粒重；H：硬度；KW：粒重；D：直徑；GFN：籽粒降落數(shù)值；SV：沉降值；FFN：面粉降落數(shù)值；FER：出粉率；FPC：面粉蛋白質(zhì)含量；WG：濕面筋含量；GI：面筋指數(shù)；DS：破損淀粉；WSRC：水溶劑保持力；SSRC：蔗糖溶劑保持力；LASRC：乳酸溶劑保持力；SCRC：碳酸鈉溶劑保持力。溶劑保持力缺少1999—2001年的數(shù)據(jù)。軟白麥破損淀粉缺少1999年的數(shù)據(jù)；軟紅冬麥破損淀粉缺少1999—2003年的數(shù)據(jù)。*，**，***分別表示差異在 0.05、0.01、0.001顯著，軟白麥（圖A）、軟紅冬麥（圖B）均包括2004—2019年數(shù)據(jù)。下同

ST：穩(wěn)定時間；WA：吸水率；P：吹泡儀P值；L：吹泡儀L值；W：吹泡儀W值；P/L：吹泡儀P與L之比。軟白麥穩(wěn)定時間缺少1999—2003年的數(shù)據(jù)；軟紅冬麥穩(wěn)定時間缺少2002—2003年的數(shù)據(jù)。軟白麥（圖A）、軟紅冬麥（圖B）均包括2006—2019年數(shù)據(jù)。下同

ST: Stability time; WA: Water absorption; P: P value; L: L value; W: W value; P/L: P value/L value. SW lacks the data of ST in 1999-2003. SRW lacks the data of ST in 2002-2003. SW (A) and SRW (B) include data 2006-2019. The same as below

圖3 面粉和面團品質(zhì)指標間的相關性分析

Fig. 3 Correlation analysis between flour and dough quality indexes

R：拉伸阻力；ET：延展度；SA：拉伸面積；CD：餅干直徑；CF：爐漲率。軟白麥缺少2000年拉伸阻力的數(shù)據(jù)，1999—2006年的爐漲率數(shù)據(jù)。軟紅冬麥缺少1999—2014年的拉伸阻力、延展度和面積數(shù)據(jù)；2003年的餅干直徑數(shù)據(jù)；1999—2014年的爐漲率數(shù)據(jù)。軟白麥（圖A）包括2007—2019年數(shù)據(jù)，軟紅冬麥（圖B）包括2004—2019年數(shù)據(jù)。下同

R: Resistance; ET: Extension; SA: Stretch area; CD: Cookie diameter; CF: Cookie factor. SW lacks the data of R in 2000, CF in 1999-2006. SRW lacks the data of R, ET and SA in 1999-2014, CD in 2003 and CF in 1999-2014. SW (A) includes data 2007-2019, and SRW (B) includes data 2004-2019. The same as below

圖4 部分樣品與餅干指標的相關性分析

Fig. 4 Correlation analysis between some samples and cookie indexes

取1999-2019年的品質(zhì)指標分析，軟白麥（圖A）和軟紅冬麥（圖B）

3 討論

3.1 美國軟紅冬和軟白麥品質(zhì)穩(wěn)定性及比較

軟麥蛋白質(zhì)含量低、筋力弱，吸水率低，適宜制作餅干、糕點等酥脆松軟食品[18]，是我國優(yōu)質(zhì)專用小麥中缺口比例較大的一類[6]，美國軟麥是我國進口小麥的重要來源之一。本文分析了近20 年來美國軟紅冬和軟白麥的品質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（表2），軟紅冬麥的容重、硬度、籽粒蛋白質(zhì)含量和穩(wěn)定時間年均值均小于軟白麥，吸水率、濕面筋含量、碳酸鈉溶劑保持力和餅干爐漲率年均值相近，曲奇餅干直徑、破損淀粉、黏度以及除碳酸鈉溶劑保持力外的3種溶劑保持力表現(xiàn)為軟白麥小于軟紅冬麥。兩類軟麥溶劑保持力的大小依次為：乳酸SRC＞蔗糖SRC＞碳酸鈉SRC＞水SRC。面團品質(zhì)中軟紅冬麥的吹泡儀和拉伸儀測定參數(shù)均小于軟白麥，說明軟紅冬麥面團強度更弱。品質(zhì)年度間穩(wěn)定性方面，兩類軟麥的容重、出粉率和吸水率年度間變異系數(shù)較?。ǎ?%），表現(xiàn)為容重＜出粉率＜吸水率。許多研究對不同年度、地區(qū)的中國小麥品質(zhì)進行分析也得出一致的結論[19-22]，說明上述3個指標可以作為衡量小麥品質(zhì)穩(wěn)定性的指標。不同軟麥間品質(zhì)穩(wěn)定性也存在差異，軟紅冬麥的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、水溶劑保持力和餅干延展因子的變異系數(shù)也小于5%，說明軟紅冬麥籽粒品質(zhì)穩(wěn)定性要強于軟白麥。

3.2 美國軟麥品質(zhì)對標中國弱筋標準的分析

制定合理的軟麥標準是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。不同國家軟麥標準不同，優(yōu)質(zhì)麥出口量大的澳大利亞，質(zhì)量定級的標準包括容重、千粒重、硬度、降落數(shù)值、出粉率、灰分和籽粒蛋白質(zhì)含量及雜質(zhì)率，對軟麥的要求是籽粒蛋白質(zhì)含量在9.5%以下[23]。美國小麥品質(zhì)數(shù)據(jù)可以分為定等數(shù)據(jù)和非定等數(shù)據(jù)，用于確定小麥種類和等級，非定等數(shù)據(jù)包括水分、蛋白質(zhì)含量、沉降值和硬度等；定等數(shù)據(jù)包括容重、缺陷粒和雜物。我國關于弱筋小麥有2個標準，2個標準都對籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間等提出了要求，GB 17320-2013對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間的要求較GB 17893-1999 更寬松。本文中兩類軟麥籽粒蛋白和濕面筋含量的變化范圍分別為10.5%—12.7%、12.8%—28.7%，基本能達到GB 17320- 2013的要求，且軟紅冬麥更符合我國弱筋小麥要求；GB 17893-1999下兩類軟麥的達標率均表現(xiàn)為蛋白質(zhì)含量＞濕面筋含量＞穩(wěn)定時間，穩(wěn)定時間達標率最低（圖1）。張平平等[12]選用淮南麥區(qū)15份軟麥，分析其在GB 17893-1999和GB 17320-2013標準下各品質(zhì)指標的達標情況，結果與本文類似，所有樣品的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間均未達標，部分樣品沉降值未達標；MA等[6]分析了2006—2018年間，211份中國冬小麥在GB 17320-2013 標準下各品質(zhì)指標的達標情況，發(fā)現(xiàn)弱筋小麥硬度達標率最低為9%，其次是濕面筋含量和籽粒蛋白質(zhì)含量，達標率分別為10%和13%，穩(wěn)定時間達標率為31%。以上都說明，與優(yōu)質(zhì)的美國軟麥相比，我國弱筋小麥品質(zhì)仍有待提高，GB 17893-1999標準對籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間要求過于嚴格，而GB 17320-2013過于寬松，需將兩個標準結合起來，同時兼顧弱筋小麥目標產(chǎn)品加工等因素，進行合理制定。

3.3 軟麥品質(zhì)指標相互關系分析

蛋白質(zhì)是籽粒主要成分之一，許多研究表明蛋白質(zhì)含量是決定弱筋小麥的重要性狀[8,16,24-25]。有研究表明在不同栽培措施管理條件下，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量之間呈顯著負相關[26-27]。本文中軟白麥也呈現(xiàn)類似的結果，籽粒蛋白質(zhì)含量與反映產(chǎn)量性狀的千粒重呈顯著負相關（圖2），說明小麥產(chǎn)量與品質(zhì)之間存在矛盾，產(chǎn)量的提高會對籽粒蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生稀釋效應。軟白麥中籽粒蛋白質(zhì)含量與餅干直徑也呈顯著負相關，說明籽粒蛋白質(zhì)對餅干烘焙品質(zhì)起著重要作用[28]。有研究表明，蛋白質(zhì)在餅干烘焙中發(fā)生了聚合現(xiàn)象，起到定形的作用，需要維持在合適的范圍內(nèi)[29]，且蛋白質(zhì)分子的聚合度越高，更有利于面筋結構形成，面團持氣性增加導致氣孔變多，餅干四周易產(chǎn)生斷痕，餅干厚度增加，直徑下降[11]。蛋白質(zhì)的功能特性影響了餅干直徑。此外，蛋白質(zhì)亞基缺失的遺傳特性也可能會影響餅干品質(zhì)[30]。分析軟麥籽粒品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量低、面團強度弱，推測其更適合制作餅干，籽粒蛋白質(zhì)含量可作為預測小麥品質(zhì)的重要指標。此外，兩種軟麥的容重與餅干品質(zhì)均顯著有關，可能是由于容重與籽粒蛋白質(zhì)含量間的顯著相關性導致的。

SRC衡量面粉在攪拌過程中吸收水的能力和在烘焙過程中釋放水的能力，SRC值越低，吸水能力越弱，是預測餅干品質(zhì)便捷、快速的方法，許多研究都表明溶劑保持力與餅干品質(zhì)呈顯著負相關[24, 31-35]，部分研究認為籽粒蛋白質(zhì)含量與溶劑保持力間顯著正相關[25,36]。從本文品質(zhì)指標間相關性看（圖2），軟白麥中籽粒蛋白質(zhì)含量與蔗糖和乳酸溶劑保持力呈顯著正相關，蔗糖保持力與餅干直徑和爐漲率呈顯著負相關，軟紅冬麥中相關性不顯著。兩種軟麥的餅干品質(zhì)均與容重和吹泡儀W顯著相關，吹泡儀的W值表示面團面筋蛋白網(wǎng)絡結構的堅韌性，兩類軟麥的餅干直徑都與吹泡儀W呈極顯著負相關，而與粉質(zhì)儀和拉伸儀測定參數(shù)無顯著相關性，Zheng等[37]認為筋力弱、面筋孔徑薄且規(guī)律的面團，餅干品質(zhì)更好，說明面團品質(zhì)與烘焙品質(zhì)緊密相關。張岐軍[33]的研究也表明與粉質(zhì)儀和拉伸儀相比，吹泡儀能更好地解釋餅干品質(zhì)的變異。以上表明吹泡儀和溶劑保持力可用于預測軟麥餅干品質(zhì)。

4 結論

兩種軟麥的品質(zhì)有明顯差異，軟紅冬麥籽粒蛋白質(zhì)含量較軟白麥低，籽粒質(zhì)地更軟，容重和粒重更??；面團穩(wěn)定時間低、拉伸性能、吹泡參數(shù)均低、面團強度更弱。從指標穩(wěn)定性看，容重、出粉率和吸水率年度間穩(wěn)定。

以中國弱筋小麥標準評價美國軟麥發(fā)現(xiàn)，GB 17320-2013較為寬松，籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間年達標率明顯高于GB 17893-1999，兩種軟麥穩(wěn)定時間達標率最低。中國弱筋小麥標準需要對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時間做出調(diào)整，尤其是穩(wěn)定時間。

軟白麥籽粒品質(zhì)指標間的相關性較軟紅冬麥顯著，軟白麥中籽粒蛋白質(zhì)含量與千粒重、容重和餅干直徑呈顯著負相關，與蔗糖和乳酸溶劑保持力呈顯著正相關，蔗糖保持力與餅干直徑和爐漲率呈顯著負相關。兩類軟麥吹泡儀W與餅干直徑均呈顯著負相關。籽粒蛋白質(zhì)含量、蔗糖溶劑保持力以及吹泡儀W相關性顯著，可用于弱筋小麥品質(zhì)評價。軟麥年度間籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值和吹泡儀L具有相似性，可歸為一類。

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Analysis of American soft Wheat Grain Quality and Its Suitability Evaluation According to Chinese Weak Gluten Wheat Standard

LIU Feng, JIANG JiaLi, ZHOU Qin, CAI Jian, WANG Xiao, HUANG Mei, ZHONG YingXin, DAI TingBo, CAO WeiXing, JIANG Dong

Nanjing Agricultural University/National Technique Innovation Center for Regional Wheat Production, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing 210095

【Objective】The consumption of biscuits in China is increasing yearly, but soft wheat, the material for making biscuits, has been in shortage for a long time. American soft wheat is of stable quality and excellent processing performance, and is welcomed by Chinese processing enterprises. This study on the interannual dynamic change of grain quality and the relationship between quality indexes of American soft red winter and soft white wheat in multiple years could provide the reference for Chinese weak gluten wheat production.【Method】Based on the quality data of soft wheat published by American Wheat Association from 1999 to 2019, the correlation analysis and cluster analysis were used to analyze the relationship among wheat grain, flour, dough and baking quality, and the fitness of American soft wheat quality to the existing weak gluten wheat standard in China was also analyzed.【Result】For grain quality, the mean value of grain protein content (GPC, %), hardness (H), test weight (TW, g·L-1) and 1000-grain weight (TKW, g) of soft red winter wheat was lower than that of soft white wheat. The annual variation of quality indexes showed: H＞TKW＞GPC＞TW. For flour quality, the wet gluten content (WG, %) of two kinds of soft wheat were about 22%. Four kinds of solvent retention capacity (SRC, %) of soft red winter wheat were higher than or similar to soft white wheat, while the WG, sedimentation value and four kinds SRC of soft red winter wheat had lower variation coefficients. For dough quality, the development time, stability time (ST, min), alveograph P, L, W value and extensograph parameters of soft red winter wheat were lower than those of soft white wheat, and their water absorption (WA, %) was about 52%. The variation coefficients of farinograph, alveograph and extensograph parameters of soft red winter wheat were lower. According to Chinese weak gluten wheat standard GB 17320-2013, the reaching rate of GPC, WG and ST in soft red winter wheat were 100%, 100% and 57.1%, respectively. The reaching rates of GPC, WG and ST in soft white wheat were 90.5%, 95.2% and 38.1%, respectively. Under GB 17893-1999, GPC, WG and ST of two kinds of soft wheat were as follows: GPC＜WG＜ST, and the reaching rate was less than 70%. Correlation analysis of soft white wheat showed that there was a significantly negative correlation between TKW and GPC, WG, sucrose SRC, H and WG, while a significant positive correlation was found between GPC and WG, sucrose, lactic acid SRC, sucrose SRC and alveograph W, lactic acid SRC and extensibility. Biscuits diameter was negatively correlated with GPC, W and sucrose SRC, and positively correlated with TW, Biscuits spread ratio was negatively correlated with sucrose SRC. Correlation analysis of soft red winter wheat showed that the protein content of flour was positively correlated with WG and ST, and biscuits diameter was negatively correlated with TW and W.【Conclusion】Soft red winter wheat had softer grain texture, smaller grain weight and weaker dough strength. The TW, flour extraction rate (FER, %) and WA were stable in different years. Soft red winter wheat fit the requirements of Chinese weak gluten wheat standard better, with higher reaching rate. The Chinese weak gluten wheat standard was too strict on GPC, WG and ST. The correlation among quality indexes of soft white wheat was more significant than soft red winter wheat. The GPC, sucrose SRC and alveograph W were significantly correlated with other quality indexes, which could be used to evaluate the quality of weak gluten wheat. The GPC, WG, sedimentation value and alveograph L of soft wheat were similar, which could be classified into same category.

soft white wheat; soft red winter wheat; quality characteristics; correlation analysis

10.3864/j.issn.0578-1752.2022.19.004

2021-12-07；

2022-01-11

國家自然科學基金（32030076，32172116，31901458，U1803235）、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系（CARS-03）、現(xiàn)代作物生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心（CIC-MCP）

劉豐，E-mail：2020101036@njau.edu.cn。通信作者周琴，E-mail：qinzhou@njau.edu.cn。通信作者姜東，E-mail：jiangd@njau.edu.cn

（責任編輯 楊鑫浩）