不同外源添加劑對小麥糊化特性的影響

摘要：解析不同外源添加劑對小麥糊化特性的影響，為小麥品質改良提供理論支撐。以4個糯小麥和3個非糯小麥品種為試驗材料，測定其糊化參數(shù)（RVA值），并研究不同外源添加劑（蔗糖、氯化鈉、硝酸銀和二硫蘇糖醇）對不同小麥品種糊化特性的影響。研究表明，糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、峰值時間低于非糯小麥，除揚麥13外，糯小麥稀懈值高于非糯小麥。與對照相比，4種不同外源添加劑均可顯著影響小麥糊化特性。添加蔗糖、氯化鈉和硝酸銀均能增加峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度等糊化參數(shù)，而二硫蘇糖醇處理后糊化值則相反。添加蔗糖、氯化鈉后，除中科糯麥1號的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度增加的幅度最高，顯著高于其他品種；濟糯1號、揚糯麥1號、揚糯麥2號的峰值黏度、最終黏度、低谷黏度增加不及非糯小麥或者與非糯小麥相當；添加硝酸銀后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值均增加，且糯小麥各糊化參數(shù)的增加幅度明顯高于非糯小麥；添加二硫蘇糖醇后，糯小麥和非糯小麥的低谷黏度、峰值黏度、稀懈值、回生值、最終黏度均降低，且糯小麥各糊化參數(shù)的降低幅度明顯大于非糯小麥。4種不同處理后峰值黏度出現(xiàn)的時間均沒有顯著變化。

關鍵詞：糯小麥；非糯小麥；糊化特性；淀粉；育種；品質改良

中圖分類號：S512.101" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）14-0183-07

收稿日期：2023-08-09

基金項目：揚州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項目（編號：YZ2022049）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金［編號：CX（21）3102］；國家小麥產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（編號：CARS-03-8）。

作者簡介：劉 ?。?987—），男，江蘇鹽城人，碩士，助理研究員，主要從事小麥育種和品質改良研究。E-mail：liu _ jian945@163.com。

通信作者：張曉祥，碩士，副研究員，主要從事小麥品質遺傳改良研究和新品種示范推廣。E-mail：zxx@wheat.org.cn。

淀粉糊化特性是評價小麥面粉質量的一個重要指標，直接影響面條等食品加工品質以及口感、評分等。目前，淀粉糊化特性測定方法主要包括差示掃描量熱儀法、布拉班德黏度儀法和快速黏度分析儀（RVA）法。其中RVA法測定時間短，面粉需要量較少，用途廣泛，可測定絕對黏度［1］，已被越來越多地用于測定谷物淀粉理化特性，RVA值是表征淀粉理化特性的重要參數(shù)。

淀粉糊化特性在不同小麥品種間表現(xiàn)不一致。王晨陽等研究發(fā)現(xiàn)，弱筋小麥主要黏度參數(shù)如峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值顯著小于強筋品種，而稀懈值則相反［2-3］；馮輝等研究認為，不同品種的淀粉峰值黏度、低谷黏度和最終黏度表現(xiàn)為中筋gt;強筋gt;弱筋［4］；而張琪琪等研究認為，軟質小麥峰值黏度、低谷黏度、稀解值高于硬質小麥，而最終黏度、回生值、峰值時間則相反［5］；賈輝輝等的研究表明，強筋小麥峰值黏度、稀懈值低于弱筋小麥，但低谷黏度、回生值和最終黏度高于弱筋小麥［6］。上述不同研究者之間結果不完全一致，可能因選用品種不同造成的；也可能因弱筋小麥支鏈淀粉含量高造成主要淀粉糊化參數(shù)高于強筋小麥，而強筋小麥蛋白質含量較高導致其糊化溫度高［7］。wx基因缺失對小麥糊化特性影響較大。Wang等研究認為，與普通小麥相比，糯小麥糊化溫度和回生值較低，但峰值黏度及稀懈值較高［8］；裴星旭認為，糯小麥主要淀粉糊化參數(shù)最低，均極顯著低于其他wx基因缺失型及其野生型，但糯小麥稀懈值最高［9］。

糊化特性還受外源添加劑影響。陳建省等研究認為，添加面筋蛋白峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值和峰值時間均呈現(xiàn)明顯下降趨勢［10］；添加脂肪能提高糊化溫度，但降低峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、稀懈值和回生值等糊化參數(shù)［7］。添加鹽對淀粉糊化特性的影響可能比較復雜［11］，Li等認為糊化參數(shù)受直鏈淀粉結構和鹽類型影響［12］；熊小青等研究發(fā)現(xiàn)，添加氯化鈉后，小麥淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度均下降，而糊化溫度、稀懈值和回生值均上升［13］；Devi等認為添加氯化鈉能最有效地提高糊化溫度［7］。江帆研究發(fā)現(xiàn)，添加蔗糖能增加峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度、回生值和峰值時間，但降低峰值溫度［14］；Renzetti等認為，糖會提高糊化溫度并改變糊化焓，但不會影響淀粉在水中的糊化機制［15］。Saccomanno等研究發(fā)現(xiàn)，添加硝酸銀后能增加面粉的糊化參數(shù)值，并且沒有發(fā)現(xiàn)品種間存在差異［16］。Xie等研究認為，還原劑二硫蘇糖醇降低了非糯小麥面粉糊化溫度和峰值黏度［17］，但Derycke等發(fā)現(xiàn)二硫蘇糖醇在糊化過程對RVA黏度的作用表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢［18］。

上述不同外源添加劑對非糯小麥影響的研究較多，對小麥淀粉糊化特性的影響不盡相同，但對糯小麥的糊化特性研究相對較少，且基于外源添加劑種類對糊化特性影響也較少。本研究在前人研究的基礎上，通過選用不同小麥品種以及不同外源添加劑來研究小麥淀粉糊化特性，期待為今后改良小麥品質提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗材料由4個糯小麥和3個非糯小麥組成，其中4個糯小麥分別為濟糯1號、中科糯麥1號、揚糯麥1號、揚糯麥2號；3個非糯小麥分別為強筋小麥師欒02-1、中筋小麥揚麥158和弱筋小麥揚麥13。供試材料于2019年10月30日在江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所萬福試驗基地（32°24′N，119°26′E）進行種植。試驗采用隨機區(qū)組設計，2次重復，每個小區(qū)面積6.67 m2，機械條播，采用常規(guī)大田模式進行管理，及時防治病、蟲、草害。2020年6月1日小區(qū)收獲脫粒，晾曬除雜后統(tǒng)一磨粉。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 面粉的制備 采用布勒大型實驗磨進行磨粉，磨粉前先除去樣品中的麥頭、癟粒、砂塊等雜質，稱取小麥2 kg，然后按照水分調節(jié)表來確定加水量，進行潤麥，并放置于陰暗處用密封袋封裝18 h后進行磨粉。

1.2.2 糊化特性的測定 按照GB/T 24853—2010中的方法，采用RVA 4500型快速黏度儀（瑞典波通儀器公司）測定糊化特性參數(shù)。開機，預熱機器 30 min，運行RVA 控制軟件。稱取4.0 g面粉到RVA中，并加入25.0 mL蒸餾水，將糊狀物在50 ℃保持1 min，在3.7 min內加熱至95 ℃，然后在 95 ℃ 保持2.5 min。然后在3.8 min內將糊狀物冷卻至50 ℃，并在50 ℃保持2 min，同時保持 160 r/min 的轉速［19］。其中外源添加劑分別為5%（質量體積比）氯化鈉、16%（質量體積比）蔗糖、5 mmol/L 硝酸銀和5 mmol/L二硫蘇糖醇各1 L，代替蒸餾水。4種外源添加劑分別代表無機鹽、有機物、氧化劑、還原劑存在下對糊化特性的影響。主要測試參數(shù)有峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值和峰值時間。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用 Excel 2010 和SPSS 20 進行差異顯著性比較分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 糊化特性

由表1可知，糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值和峰值時間依次分別為 1 396.0～2 681.5、104.5～531.0、299.5～1 597.0、195.0～1 066.0、1 201.0～1 629.5 cP和3.47～3.73 min，其中中科糯麥1號的上述各指標均最小。師欒02-1、揚麥158、揚麥13等3個非糯小麥品種的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值和峰值時間依次分別為 2 470.5～3 299.5、1 170.5～1 460.0、2 874.0～3 425.0、1 584.5～1 965.0、886.0～1 447.0 cP和 6.13～6.24 min，其中強筋小麥師欒02-1的上述指標均最?。ɑ厣党猓?，而弱筋小麥揚麥13的峰值黏度、稀懈值最高，中筋小麥揚麥158的低谷黏度、回生值和最終黏度最高?？梢钥闯觯葱←湹姆逯叼ざ?、回生值、最終黏度、低谷黏度、峰值時間總體上低于非糯小麥；除揚麥13外，稀懈值表現(xiàn)為糯小麥高于非糯小麥。

2.2 不同外源添加劑對糊化特性的影響

由表2可以看出，外源添加劑試驗結果表明因添加劑種類和不同小麥品種間差異相差較大。與對照相比，添加蔗糖、氯化鈉、硝酸銀和二硫蘇糖醇均能顯著影響小麥的糊化特性。其中，添加蔗糖、氯化鈉、硝酸銀后，7個小麥品種峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值等參數(shù)值增加，不同外源添加劑對糊化特性的增加幅度表現(xiàn)為蔗糖gt;氯化鈉gt;硝酸銀；而添加二硫蘇糖醇后，7個小麥品種淀粉的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和稀懈值均降低，但4種不同處理后峰值黏度出現(xiàn)的時間均沒有明顯變化。

2.2.1 蔗糖對糊化特性的影響

添加蔗糖后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、最終黏度、低谷黏度均增加，且非糯小麥的峰值黏度、最終黏度、低谷黏度明顯高于糯小麥（圖1）。糯小麥中揚糯麥1號的峰值黏度和回生值最高，濟糯1號的低谷黏度和最終黏度最高，而揚糯麥2號的稀懈值最高；非糯小麥中揚麥158的峰值黏度、回生值、稀懈值最高，弱筋小麥揚麥13的最終黏度和低谷黏度最高。糯小麥中中科糯麥1號的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度增加的幅度最高，明顯高于其他品種；其余3個糯小麥的峰值黏度、最終黏度、低谷黏度增加不及3個非糯小麥，但糯小麥的稀懈值和回生值增加幅度明顯高于非糯小麥。

2.2.2 氯化鈉對糊化特性的影響

添加氯化鈉后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和稀懈值均增加（圖2）。非糯小麥中弱筋小麥揚麥13的糊化參數(shù)值最高；糯小麥中揚糯麥2號的峰值黏度、稀懈值最高，揚糯麥1號的低谷黏度、最終黏度最高，濟糯1號的回生值最高。中科糯麥1號的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度增加的幅度最高，明顯高于其他品種；其余3個糯小麥峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度的增加幅度與3個非糯小麥比較相當，但糯小麥的稀懈值增加幅度略高于非糯小麥。

2.2.3 硝酸銀對糊化特性的影響

添加硝酸銀后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值均增加，且糯小麥各糊化參數(shù)的增加幅度明顯高于非糯小麥（圖3）。糯小麥中揚糯麥2號的峰值黏度最高，濟糯1號的低谷黏度和最終黏度最高，而揚糯麥1號的回生值最高；非糯小麥弱筋小麥揚麥13的峰值黏度、低谷黏度、稀懈值和最終黏度最高，而中筋小麥揚麥158的回生值最高。糯小麥中尤以中科糯麥1號的糊化參數(shù)值增加最多，且增加幅度明顯高于其他糯小麥品種；非糯小麥中以強筋小麥師欒02-1和弱筋小麥揚麥13增加較多，中筋小麥揚麥158增加較少。

2.2.4 "二硫蘇糖醇對糊化特性的影響

添加二硫蘇糖醇后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值均降低，且糯小麥各糊化參數(shù)的降低幅度明顯高于非糯小麥（圖4）。糯小麥中中科糯麥1號的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值最小，揚糯麥1號的稀懈值最小；非糯小麥中強筋小麥師欒02-1的各糊化參數(shù)值最小。非糯小麥中峰值黏度、低谷黏度和最終黏度均降低，但弱筋小麥揚麥13和中筋小麥揚麥158的稀懈值略有增加，而回生值增加幅度更高。

3 討論

3.1 不同品種間糊化特性差異比較

糊化特性與淀粉結構、淀粉粒大小和比例以及成分有關，直鏈淀粉含量高、淀粉粒小，峰值黏度等糊化特性也較高［20-21］，糊化參數(shù)中以峰值黏度為最重要指標［22］。與普通小麥相比，糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值和峰值時間均顯著低于非糯小麥［23］，但張鐘秀等認為糯小麥的稀懈值高于非糯小麥［24］。本研究中糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和峰值時間均顯著低于非糯小麥，但稀懈值則相反。稀懈值的高低由峰值黏度與低谷黏度之間的差值決定［25］，稀懈值與淀粉熱穩(wěn)定性呈負相關［26］，糯小麥淀粉糊對熱不穩(wěn)定［27］。本研究中糯小麥的峰值黏度與低谷黏度之間的差值比非糯小麥的大，因此糯小麥稀懈值也較高。

就不同筋力非糯小麥糊化特性而言， 李友軍研

究認為峰值黏度、低谷黏度和最終黏度表現(xiàn)為中筋小麥gt;強筋小麥gt;弱筋小麥，而稀懈值表現(xiàn)為弱筋小麥gt;強筋小麥gt;中筋小麥，回生值表現(xiàn)為強筋小麥gt;中筋小麥gt;弱筋小麥［28］。本研究中，峰值黏度和稀懈值表現(xiàn)為弱筋小麥gt;中筋小麥gt;強筋小麥，回生值表現(xiàn)為中筋小麥gt;強筋小麥gt;弱筋小麥，低谷黏度、最終黏度表現(xiàn)為中筋小麥gt;弱筋小麥gt;強筋小麥，與前人的研究［28］不一致。本研究中強筋品種峰值黏度等糊化參數(shù)值低于弱筋小麥和中筋小麥，可能因本試驗中強筋小麥為北方品種，而中筋品種和弱筋品種為南方品種，正如劉建軍等的研究結果認為我國北方冬麥區(qū)品種峰值黏度顯著低于南方麥區(qū)及國外（如澳大利亞和美國等）品種［29］。裴星旭研究認為wx基因部分缺失可提高峰值黏度和稀懈值，以缺失wx-B1對峰值黏度影響最大［9］。本研究中揚麥13缺少wx-B1［30］，可能導致其峰值黏度和稀懈值高于強筋小麥和中筋小麥。

3.2 蔗糖對糊化特性的影響

研究發(fā)現(xiàn)添加蔗糖能增加峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值和峰值時間，但峰值溫度降低［13］。隨著蔗糖濃度增加，峰值黏度、最終黏度和低谷黏度顯著增加，稀懈值和回生值增加幅度不大。本研究中外源添加蔗糖后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、最終黏度、低谷黏度均增加，而糯小麥的稀懈值和回生值增加幅度顯著高于非糯小麥?？赡芤蛘崽欠肿佣嗔u基，親水性強，在淀粉糊化過程中與淀粉分子競爭吸附水，造成水分濃度減少，導致黏度上升［14］?；厣凳亲罱K黏度與低谷黏度的差值，稀懈值是峰值黏度與低谷黏度的差值［25］。本研究中添加蔗糖后糯小麥和非糯小麥的峰值黏度與最終黏度增加幅度較一致，而糯小麥低谷黏度相對非糯小麥增加較?。ū?），因此糯小麥稀懈值和回生值增加幅度較大。但是添加蔗糖后非糯小麥低谷黏度比糯小麥增加較多原因還不清楚，需要進一步研究。

3.3 氯化鈉對糊化特性的影響

熊小青等的研究表明，添加氯化鈉后小麥淀粉峰值黏度、最終黏度和低谷黏度均減小，而糊化溫度、稀懈值和回生值均增加［13］。本研究中添加氯化鈉后，糯小麥和非糯小麥峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和稀懈值均增加，可能因氯化鈉可增加淀粉分子靜電引力，使淀粉分子更加緊密，減少淀粉分子運動；氯化鈉可以增加結合自由能，使淀粉分子穩(wěn)定［31］，導致各糊化值均增加。

3.4 硝酸銀對糊化特性的影響

添加硝酸銀后所有小麥面粉糊化參數(shù)值均增加［16］。趙蕓認為在硝酸銀溶液當中，糯小麥與非糯小麥的峰值黏度均有升高，且糯小麥的峰值黏度高于非糯小麥［32］。本研究中添加硝酸銀后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和稀懈值均增加，與非糯小麥相比，糯小麥的峰值黏度更高，這與前人的研究結果［32］較一致?？赡芤蛱砑油庠聪跛徙y抑制了糯小麥粉中的α-淀粉酶活性，影響了 α-淀粉酶降解，與非糯小麥相比，糯小麥淀粉顆粒更易受到影響，α-淀粉酶活性和蛋白質基質結合導致糯小麥粉糊化特性發(fā)生較大變化［33］。

3.5 二硫蘇糖醇對糊化特性的影響

Xie等研究認為，添加二硫蘇糖醇可降低小麥面粉的RVA糊化溫度和峰值黏度［17］，嚴妍等發(fā)現(xiàn)稻米峰值黏度、稀懈值、最終黏度和回生值因添加二硫蘇糖醇顯著下降［34］。本研究中添加二硫蘇糖醇后，糯小麥和非糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值均降低，且糯小麥各糊化參數(shù)的降低幅度顯著大于非糯小麥?？赡芤虻鞍踪|和淀粉相互作用形成網(wǎng)絡結構，使淀粉結構穩(wěn)定，二硫蘇糖醇處理后破壞了蛋白質中的二硫鍵［35］，降低了淀粉與蛋白質的水合作用，限制了淀粉的糊化特性［36］，使峰值黏度、回生值、最終黏度和低谷黏度等糊化值降低。與硝酸銀作用相反，二硫蘇糖醇能增強α-淀粉酶活性［37］，表現(xiàn)為糯小麥糊化參數(shù)降低幅度大于非糯小麥。

4 結論

糯小麥的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和峰值時間總體上低于非糯小麥。與對照相比，添加蔗糖、氯化鈉、硝酸銀后，7個小麥品種的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度、稀懈值等參數(shù)值均增加，而添加二硫蘇糖醇后，7個小麥品種的峰值黏度、回生值、最終黏度、低谷黏度和稀懈值均明顯降低；4種不同處理后峰值黏度出現(xiàn)的時間均沒有明顯變化。

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