我國飼用小麥理化指標的變異度分析

劉世杰 劉國華 蔡輝益 鄭愛娟 張 姝 常文環

我國飼用小麥理化指標的變異度分析

劉世杰 劉國華 蔡輝益 鄭愛娟 張 姝 常文環

以全國16個省和直轄市的97個小麥樣品作為研究對象，測定其11項理化指標并分析各項指標在不同省份間的變異度。結果表明，全國范圍變異度最大的理化指標為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，糊化溫度和容重的變異度系數最小，其余指標變異度均在10%以上。同一理化指標在不同省份間的變異系數存在較大差異，各理化指標變異系數在0.41%～42.57%之間，容重、糊化溫度和水溶性戊聚糖在不同區域內的變異幅度最小。同一省份內的各理化指標變異度差異很大。同省內各主要理化指標變異系數大多集中在10%～20%之間。江蘇、山東、河南、河北和湖北省各項指標較為均一。黃河以北冬春混合區的陜西、山西和甘肅其各項理化指標變異較大，高于全國平均水平，而中原各省及淮海區域各省的小麥理化指標變異系數較小。

飼用小麥；理化指標；變異度

我國是小麥生產大國，2010年全世界小麥總產量為6.45億噸，中國的小麥總產量為1.14億噸，居世界首位，其中山東、河南產量最高，占全國總產量的60%。我國小麥的產量基本能滿足國內需求，除用作口糧消費外，主要用作飼料用糧。從近幾年的統計數據來看，口糧消費呈逐年遞減態勢，而飼料用小麥所占比例呈上升趨勢，其中2008、2009和2010年小麥飼料消費比例分別為4.43%、9.13%和10.6%，而歐盟25國小麥飼料消費比例占到45%左右。

為了更好地了解我國小麥主產省份飼用小麥的物理化學指標含量及其關系，本研究采用來自全國16個省份的97個小麥樣品作為研究對象，分析其理化指標的變異，為我國飼用小麥資源的合理利用提供基礎數據支持。

1 材料與方法

1.1 樣本的采集與預處理

在參考《中國小麥品質區劃》（何中虎，2002）并統計我國小麥各省產量的基礎上，按照GB/T14699.1—1993規定的采樣方法，從我國16個省、自治區和直轄市的小麥產區實地采集具有代表性的有效小麥樣本97個。

整粒小麥用于千粒重和容重測定。其余樣品用901型不銹鋼全封蓋粉碎機粉碎后過40目篩備測。

1.2 測定指標

千粒重和容重分別參照GB5519—85和GB1351—78的方法進行測定。戊聚糖、水溶性戊聚糖采用地衣酚-鹽酸鹽法（Hashimoto等，1987）測定。β-葡聚糖采用AOAC995.16方法測定。峰值黏度、最終黏度和糊化溫度采用RVA-4型快速黏度儀測定。直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉采用雙波長碘比色法（戴雙，2008）測定。

1.3 數據處理及統計方法

采用統計分析軟件SPSS17.0對數據進行描述性分析，計算平均值、標準差和變異系數。

2 結果與分析

從全國平均水平來看，飼用小麥的各項理化指標均表現出不同程度的變異情況。變異度最大的指標為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，變異系數分別達到20.88%、20.76%和18.42%，糊化溫度和容重的變異系數最小，僅有2.33%和3.53%，千粒重、戊聚糖、水溶性戊聚糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉的變異系數均在10%以上（見表1）。

同一理化指標在不同省份的變異系數也存在很大的差異，各理化指標變異系數從0.41%～55.86%。由表2可見，各省份間變異系數極差最大的指標是最終黏度、千粒重和β-葡聚糖，分別達到50.9%、35.09%和34.44%。但值得注意的是，結合原始取樣和表1數據分析可知，受京津兩地取樣量較少、千粒重和最終黏度差異較大的影響，造成千粒重成為各省之間變異度相差較大的指標，若去除這兩個特殊值進一步分析可知，修正后的結果應該是β-葡聚糖、最終黏度和直鏈淀粉為變異最大的3個指標，在各省份之間的變異系數分別介于8.13%～42.57%、4.96%～38.5%和8.22%～37.39%。容重、糊化溫度和水溶性戊聚糖在不同區域內的變異幅度最小。

表1 我國不同省份飼用小麥主要理化指標平均值和變異度

續表1 我國不同省份飼用小麥主要理化指標平均值和變異度

表2 飼用小麥各項理化指標在不同省份的變異系數分析

同一省份內的各項理化指標變異度差異很大，同省內各主要理化指標變異系數大多集中在10%～20%之間。江蘇、山東、河南、河北和湖北省大部分指標較為均一，變化幅度基本與全國平均水平接近，而山東省的峰值黏度和江蘇省的千粒重兩項指標的變異度則低于全國平均水平。安徽、四川、陜西、山西和甘肅省內飼用小麥理化指標變異幅度變化較大。安徽省和四川省飼用小麥的最終黏度變化系數較為突出，分別達到38.5%和30.24%，遠高于全國平均水平，說明省內差異較大；陜西省和山西省的各項理化指標變異情況較為相似，均表現為兩極分化現象嚴重，千粒重和戊聚糖兩項指標均低于全國平均水平，兩省戊聚糖含量穩定，均低于5%；甘肅省飼用小麥大部分理化指標的變異程度均接近或超過全國平均水平，該省的戊聚糖和β-葡聚糖含量變異系數較大。

從區域分布來看，黃河以北冬春混合區的陜西、山西和甘肅個別指標（如總淀粉和葡聚糖等）變異較大，高于全國平均水平。而中原各省及淮海區域各省的小麥理化指標變異系數相對較為穩定。

3 討論

國內外大量研究表明，不同產地的小麥其千粒重和容重、非淀粉多糖含量以及淀粉含量等理化指標變異較大（Svihus B,2002；何中虎，2002；Levent Coskuntuna，2008）。很多學者做了大量的實驗試圖弄清楚小麥營養價值變異的原因，研究內容包括小麥的來源（包括品種、產地等）、物理性狀（儲藏時間、雜質等）等諸多指標（Preston等，2001；何中虎，2002；Kim 等，2005）。由于在實際應用時難以考證飼用小麥生長階段各種復雜因素的影響，產地便成為一個主要的衡量變異的指標。產地對小麥的物理、化學指標都有一定的影響。

本研究結果表明，從全國平均水平來看，飼用小麥的不同理化指標均表現出不同程度的變異。變異度最大的指標為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，變異系數分別達到20.88%、20.76%和18.42%，糊化溫度和容重的變異系數最小，僅有2.33%和3.53%，千粒重、戊聚糖、水溶性戊聚糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉的變異度均在10%以上，這與趙虹（2000）報道的結果一致。

同一理化指標在不同省份的變異度也存在很大的差異。從表2可知，各理化指標變異系數為0.41%～42.57%。β-葡聚糖、最終黏度和直鏈淀粉為各省間變異最大的三個指標，各省份之間的變異系數分別為8.13%～42.57%、4.96%～38.5%和8.22%～37.39%。Metayer等(1993)研究了7個小麥品種在法國10個不同地點種植，容重、千粒重（TGW）和淀粉含量都表現出不同程度的差異。

千粒重和容重向來是小麥育種專家最為關注的理化指標。本試驗測定的結果與前人報道基本一致，而且都認為容重在不同產地之間的變異最小（査如壁，1995；王曉燕，1995；伍玲，2008），但比較明顯的是本研究的測定值普遍低于多數文獻報道。分析原因可知，除不同實驗室測定時帶來的系統誤差外，更重要的是小麥樣品的來源。考證前人文獻報道的樣品絕大多數為育種指標，選用的小麥樣品質量很高，而本試驗所選樣品絕大多數來自于農戶和飼料企業，是真實意義上的飼料用小麥，更能代表實際生產應用中的真實情況。本研究測定結果與伍玲（2008）報道基本一致，測定四川省內范圍為37.4～50.1 g的72個品種千粒重，位于40～45 g之間的品種有47個，容重介于744～818 g/l。

小麥籽粒中干物質含量的80%由碳水化合物組成，碳水化合物的變異情況對小麥的營養價值影響較大。淀粉是小麥顆粒中最主要的多糖物質（59%～73%），其他多糖類物質（纖維素、半纖維素和戊聚糖）含量相對較少（8%～15%），還有一部分可溶性的碳水化合物、單糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）、二糖（蔗糖和麥芽糖）、三糖（葡聚二糖和棉子糖）以及其他的寡糖。其中動物營養學家更多的關注淀粉的消化率以及戊聚糖和β-葡聚糖在飼用小麥中的含量。本研究表明，直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量在不同省份之間存在一定的差異，尤其是支鏈淀粉的含量差異更大。總淀粉含量的測定值與陳華萍（2006）報道一致，但直鏈淀粉和支鏈淀粉所占比例有一定的差異，本研究中支直比大約是4.16：1，高于陳華萍等報道的2：1左右，低于李菡（2003）報道的 5： 1。王憲澤（2000）對山東省24個小麥品種進行測定，其中直鏈淀粉介于9.42%～25.02%，平均含量為18.64%；支鏈淀粉平均含量為50.94%；總淀粉平均含量為69.58%。McNab（1996）研究發現，Norman和Armada兩個小麥品種，在英國北部種植時淀粉含量要比在東南部種植時高。作為淀粉含量衡量指標的糊化溫度在全國各省份之間有差異，但在同一省份內變異度很小。

已知谷物飼料中主要含有兩類抗營養因子——戊聚糖和β-葡聚糖。戊聚糖和β-葡聚糖在谷物中的含量雖然很少,但對谷物的品質、加工和營養價值卻起著非常重要的作用。小麥籽粒中戊聚糖含量受基因型、環境以及環境與基因型互作的影響。李春喜（2003）測得河南18個小麥品種戊聚糖含量為6.62%～8.23%，平均值為7.46%。時俠清等（2003）測得安徽9個小麥品種籽粒戊聚糖含量為5.92%～8.01%，品種間有顯著差異，皖麥19和內鄉188戊聚糖含量較低。綜合王修啟（2002）、李春喜（2002，2003）、姜麗娜（2005）等報道，小麥中戊聚糖的含量為5.68%～8%DM，其中1.8%DM為水溶性戊聚糖，β-葡聚糖的含量較低，平均為0.8%DM，這與本試驗測定結果較為接近。

生長季節對小麥的容重、籽粒硬度、粗蛋白含量、淀粉含量、可溶和不可溶性的NSP含量都有一定程度的影響（Rose等，2001；Kim 等，2003）。然而多數學者主要是從整個生長季節中包含的其他因素差異來解釋生長季節對小麥的影響。從本研究結果來看，春小麥區飼用小麥的容重、千粒重等性狀指標普遍高于冬小麥區。收獲時期不同，β-葡聚糖的含量也有差異。同種大麥因收獲時期的差異,黏度相差可達4倍（28厘泊對7厘泊）。生長環境同樣影響β-葡聚糖含量。雨量充沛的高濕環境下生長的大麥，β-葡聚糖含量低于干燥條件下生長的大麥（陳小玲，2001）。

李春喜（2002;2003）研究認為，蛋白質含量以及千粒重、產量在不同品種間、不同生態條件下均達到顯著的差異，環境因素對麥粒戊聚糖、蛋白質含量的高低有著極強烈的影響,它直接影響著麥粒的品質。品種間、環境間、品種與環境間的籽粒戊聚糖含量的差異均達到顯著水平。同時,不同的生態條件也明顯地影響麥粒的千粒重和產量。另外，環境因素要比品種遺傳因素對小麥子粒的戊聚糖、蛋白質含量和產量的影響要大。因而，可以認為環境因素是影響麥粒品質的重要因子。

小麥收獲后的儲存（包括儲存時間和條件）對小麥的化學組成有所影響，進而影響到小麥的營養價值（劉萍等，1999；McNab 等，1999；Pirgozliev等，2006）。本研究所選用小麥90%以上為常溫保存200～300 d。小麥收獲后在常溫下放置4個月后，總淀粉、水溶性NSP、ADF和木質素含量都有所降低，而游離糖含量有所增加，這種變化會導致小麥做日糧配方時，高估其表觀代謝能而使得日糧能量水平偏低。Kim等研究認為，小麥中含有的酶的活性作用和復雜的多糖逐漸降解為寡糖的過程是造成上述現象的主要原因。

Rehman等（1999）研究發現，小麥在10℃以下保存6個月，其碳水化合物組成沒有任何改變，而在25℃和45℃時則有明顯的生物學變化，淀粉酶的活性也有所降低。Cofie-Agblor等（1997）認為，儲存溫度在10℃以上時，谷物產熱會有所增加，這是由有氧和無氧的呼吸作用引起的。Gras等（2000）研究了不同儲存溫度（23、35和 40℃）和氧氣濃度（1%、4.6%和 21%）對小麥面粉加工特性的影響。結果發現，儲存溫度在23℃以下時能夠保證面粉品質的一致性，氧氣濃度對其沒有影響，這或許揭示了時間和溫度對小麥籽粒中的酶都有影響。

4 小結

97個飼用小麥變異度最大的理化指標為最終黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，變異系數分別達到20.88%、20.76%和18.42%，糊化溫度和容重的變異系數最小，僅有2.33%和3.53%，其余指標變異系數均在10%以上。同一理化指標在不同省份間的變異系數存在很大的差異，同一省份內的各理化指標變異度差異也很大。

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（編輯：高 雁，snow yan78@163.com）

S816.41

A

1001-991X（2011）16-0043-05

劉世杰，中國農業科學院飼料研究所，博士，100081，北京市海淀區中關村南大街12號。

劉國華（通訊作者）、蔡輝益、鄭愛娟、張姝、常文環，單位及通訊地址同第一作者。

2011-06-28

“十一五”國家科技支撐計劃[2006BAD12B01]