新疆小麥品種面粉色澤(白度)的變異及其影響因素分析

劉 娜,哈力旦·依克熱木,劉聯(lián)正,曹俊梅,周安定,張新忠,達(dá)買力江·合孜爾

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,烏魯木齊 830091; 2.阜康市水磨溝鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)(畜牧業(yè))發(fā)展服務(wù)中心,新疆昌吉 831500)

0 引 言

【研究意義】小麥面粉白度作為衡量面粉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo),是劃分面粉等級的重要標(biāo)準(zhǔn)[1]。我國主推小麥品種面粉白度平均值的為74.8[2],而白度一般達(dá)到80以上的面粉易銷售[3-4]。面粉中添加增白劑有相關(guān)研究文獻(xiàn)(過氧化苯甲酰,BPO)[5-8],加強(qiáng)對高白度小麥育種的研究,對提高新疆小麥品種的面粉白度及選育具有優(yōu)良面粉色澤的小麥品種有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】小麥面粉白度與色澤是評價(jià)面粉品質(zhì)的重要感官指標(biāo)[9]。對小麥白度有影響的遺傳因素有很多,比如籽粒種皮顏色、品質(zhì)性狀 (籽粒硬度、灰分、出粉率、面粉顆粒細(xì)度、蛋白質(zhì)含量)、多酚氧化酶(PPO)、黃色素、棕色素等都會影響小麥面粉的白度。劉建軍等[2]研究表明,籽粒硬度、面粉吸水率、蛋白質(zhì)和面筋含量與小麥品種面粉白度呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)。即籽粒硬度、面粉吸水率、蛋白質(zhì)和面筋含量越低,面粉白度越高。胡瑞波等[10]為分析小麥面粉色澤和主要品質(zhì)性狀的關(guān)系,在山東省8個(gè)不同的生態(tài)類型區(qū)種植16個(gè)不同品種(系),不同品種間面粉色澤性狀差別較大,研究表明面粉白度和色澤亮度均與淀粉含量呈極顯著正相關(guān);而與籽粒硬度、灰分含量、面粉顆粒度、蛋白質(zhì)含量等性狀呈極顯著負(fù)相關(guān)。Yasunaga 等[11]研究結(jié)果顯示,評價(jià)面粉色澤指標(biāo)為面粉明度指數(shù)(L*)、紅度指數(shù)(a*)和黃度指數(shù)(b*),其中黃度指數(shù)b*與面粉中天然色素(如類胡蘿卜素等)含量有關(guān)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆面粉加工企業(yè)需要配麥配粉的骨干原料多為強(qiáng)筋和中強(qiáng)筋,而目前新疆小麥材料中弱筋品種偏多,強(qiáng)筋和中強(qiáng)筋品種偏少。需挖掘高白度面粉、品質(zhì)性狀好的小麥品種,培育高白度中強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥新品種?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究71份新疆小麥育成品種(系)的面粉白度,研究新疆小麥品種資源面粉白度分布;分析37份新疆不同品質(zhì)類型的冬小麥品種品系的籽粒硬度、面粉吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、淀粉含量、最大拉伸等品質(zhì)相關(guān)性狀,研究小麥相關(guān)品質(zhì)性狀與面粉白度、色澤的相關(guān)性以及小麥相關(guān)品質(zhì)性狀對面粉白度的影響,為新疆小麥選育具有優(yōu)良面粉色澤的品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

選用71份新疆小麥育成品種和自育成品種(系)為材料,種子由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所提供,從中選取37份不同品質(zhì)類型的新疆小麥種質(zhì)資源種植于新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗(yàn)場,選用平整,肥力中等以上且均勻的土地,每個(gè)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置3個(gè)重復(fù),各小區(qū)面積為12 m2,播種量為35×104粒/667 m2。籽粒成熟收獲后,制粉前需在實(shí)驗(yàn)室放置3個(gè)月,制粉后測定各指標(biāo)。

1.2 方 法

1.2.1 制 粉

參照AACC 26-20方法,采用Quadrumat Junior 實(shí)驗(yàn)?zāi)?Brabender,德國),磨粉前先將籽粒水分調(diào)整至14%,并潤麥18～36 h。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 品 質(zhì)

采用 Near Infra-Red Reflectance(FOSS,瑞典)測定容重、籽粒蛋白質(zhì)含量,參照 AACC 39-10;采用Perten 2200型面筋儀(波通,德國)測定濕面筋含量,參照GB/T5506.2-2008;采用專用設(shè)備測定Zeleny沉降值(Brabender,德國),參照 AACC56-62;采用810110電子型粉質(zhì)儀(Brabender,德國)測定面團(tuán)流變學(xué)特性,參照GB/T14614-2006;采用860033.002電子型拉伸儀(Brabender,德國)測定面團(tuán)拉伸參數(shù),參照GB/T14615-93。

1.2.2.2 面粉色澤

采用WSB-VI-Y型微機(jī)型熒光白度儀(大吉光,杭州)測定面粉R457白度,每個(gè)樣品重復(fù)測定2次,2次測定結(jié)果之差不超過0.5。采用CR-410型色彩色差計(jì)(Konica Minolta,日本)測定面粉的色澤,采用CIE-L*、a*、b*色空間表示方法,得L*、a*和b*3個(gè)參數(shù)。L*代表亮度,a*代表紅色-綠色之間的變化,b*代表黃色-藍(lán)色之間的變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0對所測定指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行方差、相關(guān)性、逐步回歸等統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆小麥種質(zhì)資源面粉白度變化

研究表明,71份新疆小麥品種資源的面粉白度平均值的分布范圍較大,變幅為63.7～86.7,其中43個(gè)品種(系)的面粉白度值在70～80,占小麥品種資源的66.56%;面粉白度值大于80的有13個(gè)品種(系),占總數(shù)的18.31%;有15個(gè)小麥品種的面粉白度值低于70,面粉白度值最低為 63.7。表1

表1 新疆小麥品種資源面粉白度的分布

2.2 不同品質(zhì)類型小麥品種的品質(zhì)特性

研究表明,白度平均值為76.02,變幅為69.2～84.8,變異系數(shù)5.57;亮度(L*)平均值92.166,變幅為90.855～94.01,變異系數(shù)0.99;面粉白度較亮度(L*)更能反映出樣品間差異。籽粒硬度平均值為 63.32,變幅為50.62～72.96,變異系數(shù)9.56。

白度值最大的品種為17-QA1-17(84.8),最小的為新冬20 號(69.2);籽粒硬度最大的為新冬34號 (72.96),最小的為N15-6317 (51.37);吸水率最大的為新冬17號,數(shù)值為70.13,最小的為16-6115,數(shù)值為58.44;濕面筋含量最大的為新冬33號(44.03),最小的為新冬35號(21.12);沉降值最大的品種為16-6112(40.14),最小的為新冬35號(8.27)。不同品種的面團(tuán)形成時(shí)間平均值為4.8 min,其中最長為新冬18號(23.7 min)。形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的變異系數(shù)最大,數(shù)值分別達(dá)到96.42%和104.68%。表2

表2 37 個(gè)不同品質(zhì)類型小麥品種(系)的面粉色澤(白度)性狀的表現(xiàn)

2.3 面粉白度與面粉色澤之間的相關(guān)性

研究表明,面粉白度與色澤亮度(L*值)呈極顯著正相關(guān),與面粉色澤黃度(b*值)呈極顯著負(fù)相關(guān);面粉色澤亮度(L*值)與面粉色澤黃度(b*值)呈極顯著負(fù)相關(guān),與面粉色澤紅度(a*值)呈負(fù)相關(guān),但相關(guān)性未達(dá)極顯著水平。面粉色澤紅度(a*值)與面粉色澤黃度(b*值)呈顯著負(fù)相關(guān)。表3

表3 面粉色澤與小麥品質(zhì)性狀的相關(guān)性

2.4 面粉色澤(白度)與其他品質(zhì)性狀間的關(guān)系

研究表明,面粉白度和色澤亮度(L*值)均與籽粒硬度、吸水率呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān),面粉白度與容重呈顯著負(fù)相關(guān);面粉色澤亮度(L*值)與弱化度呈極顯著正相關(guān),與容重呈極顯著負(fù)相關(guān),與濕面筋含量、沉降值呈顯著負(fù)相關(guān)。

面粉色澤紅度(a*值)與籽粒硬度、沉降值和面粉指數(shù)呈顯著正相關(guān),與籽粒蛋白含量、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、最大拉伸阻力和最大拉伸面積具有相關(guān)性,呈極顯著正相關(guān),而與弱化度和淀粉含量負(fù)相關(guān),相關(guān)性達(dá)到極顯著水平。

面粉色澤黃度(b*值)與容重呈顯著正相關(guān),與籽粒硬度、吸水率呈極顯著正相關(guān)。表3

2.5 面粉色澤的逐步回歸

2.5.1 面粉R457白度的逐步回歸

研究表明,籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和延伸度入選面粉R457白度的回歸方程,共同決定面粉R457白度值63.3%的變異;籽粒硬度和淀粉含量、吸水率和延伸度與面粉R457白度的直接通徑系數(shù)分別為-0.471、-0.403、-0.626和-0.325,其中吸水率對白度的直接影響較大。表4

表4 面粉色澤(白度)對小麥品質(zhì)性狀的逐步回歸分析

2.5.2 面粉色澤的逐步回歸

研究表明,影響面粉色澤L*值的主要性狀為籽粒硬度(X2)、吸水率(X6)和延伸度(X14);籽粒硬度(X2)、吸水率(X6)和延伸度(X14)與面粉色澤L*值的直接通經(jīng)系數(shù)-0.515、-0.491和0.291,籽粒硬度對面粉色澤L*值直接影響較大,能夠共同決定面粉色澤L*值67.9%的變異。

影響面粉色澤a*值的性狀為弱化度(X9)、淀粉含量(X13)和面筋指數(shù)(X15),能夠決定面粉色澤a*值60.6%的變異,直接通徑系數(shù)為-0.303、-0.579、0.372;影響面粉b*值的關(guān)鍵性狀為籽粒硬度(X2)、拉伸面積(X12)和淀粉含量(X13),能夠決定面粉b*值57%的變異,直接通徑系數(shù)為0.86、0.5、-0.356。逐步回歸方程能較好地預(yù)測面粉色澤L*值、a*值和b*值。表5,表6

表5 面粉白度的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)

表6 面粉色澤的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)

3 討 論

3.1在小麥面粉白度系統(tǒng)遺傳改良工作中,以面粉白度為參照指標(biāo)的小麥種質(zhì)資源是十分匱乏的,在目前小麥育種研究中,以面粉白度作為重要的育種目標(biāo)還需重視[12-13]。劉建軍等[2]對104個(gè)小麥品種(系)在4種不同的環(huán)境下面粉白度表現(xiàn)的研究結(jié)果顯示:小麥面粉白度受氣候因素、土壤條件、栽培措施和品種 (基因型)的影響顯著,其中品種對小麥面粉白度影響作用最為重要,可通過小麥遺傳改良顯著提高面粉白度。因此篩選、鑒定出具有面粉高白度、重要應(yīng)用潛力的優(yōu)異小麥種質(zhì),采用傳統(tǒng)雜交育種和現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合,選育面粉色澤(白度)優(yōu)良的材料將是今后小麥育種的重要方向。宋華東等[14]對1 248份小麥種質(zhì)資源進(jìn)行了面粉白度測定,14個(gè)高白度優(yōu)異小麥種質(zhì)被篩選出,為面粉高白度中強(qiáng)筋小麥新品種培育提供了優(yōu)異雜交親本。

3.2面粉白度是小麥磨粉品質(zhì)的主要指標(biāo),受環(huán)境、遺傳、氧化酶類等多種因素的影響。多酚氧化酶(PPO)含量對面粉白度產(chǎn)生重要影響[15],主要是通過其與水溶部分的酚底物反應(yīng)產(chǎn)生黑色素來實(shí)現(xiàn)的[16]。研究結(jié)果表明,面粉的吸水率、籽粒硬度與白度呈極顯著的負(fù)相關(guān),籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和延伸度共同決定了面粉白度變異的 63.3%?？梢酝ㄟ^對小麥籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和面團(tuán)延伸度的選擇加快高白度小麥新品種的選育。

3.3Miskelly等[17]研究表明,蛋白質(zhì)含量是影響面粉白度的最重要的因素之一。李宗智等[18]和Oh等[19]同時(shí)也證實(shí)了蛋白質(zhì)含量與面粉白度呈顯著負(fù)相關(guān)。劉建軍等[2]研究表明,小麥品種面粉白度與蛋白質(zhì)、面筋含量呈不同程度的負(fù)相關(guān),即蛋白質(zhì)含量和面筋含量越高,面粉白度值越低。研究中,籽粒蛋白質(zhì)含量與面粉白度相關(guān)性不顯著,僅與面粉色澤紅度(a*值)呈極顯著正相關(guān),該種結(jié)果可能由于品種材料間的差異。

4 結(jié) 論

篩選出13份面粉白度值超過80的小麥種質(zhì)。面粉的吸水率、籽粒硬度與白度呈極顯著的負(fù)相關(guān),籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和延伸度共同決定了面粉白度變異的 63.3%。籽粒蛋白質(zhì)含量與面粉白度相關(guān)性不顯著,與面粉的色澤方面,僅與面粉色澤紅度(a*值)呈極顯著正相關(guān)。