新疆春小麥籽粒性狀與磨粉品質及其關系研究

劉鵬鵬，桑 偉， 崔鳳娟，徐紅軍，韓新年，聶迎彬，孔德真， 鄒 波，穆培源

(1.新疆農墾科學院作物研究所，新疆石河子832000；2.谷物品質與遺傳改良兵團重點實驗室，新疆石河子832000)

籽粒性狀和磨粉品質與小麥加工品質關系密切[1-6]。研究表明，籽粒硬度、千粒重等籽粒性狀與磨粉品質密切相關[7-8]。通常以蛋白質含量、千粒重、硬度、容重等指標衡量小麥的籽粒品質[9]；出粉率、面粉色澤及灰分含量則是評價磨粉品質的重要指標[10]。面粉品質與小麥品種籽粒性狀和磨粉工藝有關。國外對小麥出粉率和面粉色澤的研究較多[11]，國內針對籽粒性狀與磨粉品質關系的研究較多。研究表明，小麥籽粒硬度與容重、出粉率、破損淀粉含量、籽粒蛋白質含量顯著相關[12]；籽粒蛋白質含量和籽粒硬度與磨粉品質關系最為密切，面粉色澤與面粉品質及其制成品品質顯著相關[13]；容重與面粉灰分含量和出粉率相關，一定范圍內，容重的增加會顯著提高小麥出粉率，降低面粉灰分含量[14-15]。

有關新疆小麥的品質已有較多研究。劉 煒等[22]探明了新疆不同籽粒硬度冬小麥品種的磨粉品質；吳新元等[2]、桑 偉等[8]研究認為，新疆小麥的籽粒性狀和磨粉品質總體優于全國平均水平，新疆自育春小麥的籽粒性狀和磨粉品質優于冬小麥。上述研究均僅涉及少數小麥材料，參試材料代表性有限。本研究以包括新疆地方品種、新疆自育材料和國內外引進材料在內的386份春小麥資源為供試材料，通過分析其籽粒性狀和磨粉品質及其相關性，為新疆春小麥品質改良提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

參試的386份新疆春小麥資源，包括新疆地方品種55份，自育材料207份，國內外引進材料124份，均由新疆農墾科學院作物研究所小麥課題組收集保存，分別于2012年、2013年在新疆農墾科學院作物研究所農業科研試驗站種植。田間采用順序排列，三次重復，5行區，行長1.8 m，行距0.25 m。正常成熟后及時人工收割，機器脫粒。收獲后每小區取1.0 kg籽粒，3個重復小區混合后得到3.0 kg籽粒作為分析樣品，室溫存放1個月后制粉用于品質測定。

1.2 籽粒性狀和磨粉品質測定

容重使用國產HGT-1000型谷物容重器，按照LS/T3701-1993標準測定。籽粒硬度、粒徑、千粒重使用瑞典Perten公司4100型單粒谷物特性測定儀(SKCS)測定。籽粒蛋白質含量(14%水分基)以及面粉灰分含量(14%水分基) 使用丹麥FOSS公司1241型近紅外谷物成分分析儀測定。

面粉樣品制備采用德國Brabender公司Quandrmat Senior進行，磨制后計算出粉率(面粉與籽粒重的比值)。面粉樣品室溫存放1個月后進行色澤及灰分含量的測定。面粉色澤使用日本KONICA MINOLTA公司Minolta CR-310型色差儀測定。

1.3 統計方法

采用SPSS 17.0對兩年所得數據平均值進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 供試材料的籽粒性狀表現

由表1可知，386份參試材料的千粒重平均為37.48 g，容重為737.76 g·L-1，籽粒硬度為54.71，粒徑為2.88 mm，蛋白含量為 15.95%。就變異系數而言，籽粒硬度最大(22.26%)，其次是千粒重和蛋白含量，分別為13.21%和9.53%，粒徑和容重的變異系數較小，分別為4.51%和3.83%。

千粒重、硬度、蛋白含量在地方品種、自育材料及引進材料間均存在顯著差異，其中地方品種的硬度和蛋白含量最高，千粒重最低；自育材料的千粒重最高，硬度和蛋白含量最低。地方品種的粒徑顯著低于自育材料和引進材料，后兩者間差異不顯著。

表1 新疆春小麥品種資源的籽粒性狀Table 1 Grain traits of spring wheat germplasms from Xinjiang

相同性狀同列數據后不同字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

Different letters following data within same trait and column indicate significant difference at 0.05 level. The same in table 2.

2.2 磨粉品質特性

由表2可知，386份參試材料的出粉率、灰分、L*值、a*值、b*值分別為53.06%、0.54%、96.86、-1.16和9.83。就變異系數而言，a*值和b*值較大，分別為25.86%和15.67%，其次為灰分和出粉率，變異系數分別為9.26%和8.25%，L*值和灰分的變異系數最小，均為3.53%。

地方品種、自育材料及引進材料的磨粉品質不同性狀間差異程度不同。地方品種和自育材料的出粉率顯著高于引進材料； 地方品種和引進材料的L*值顯著高于自育材料；地方品種的灰分、a*值和b*值均顯著高于自育材料和引進材料。

2.3 不同性狀分布頻率及品種評價

由圖1可知，供試材料籽粒性狀中，硬度≥50、≤60的品種所占比例最大，占37%；達到硬質小麥標準(≥60)的品種僅占23%，其中紅春麥、疙瘩頭、稻麥子、小白芒籽粒硬度較大(≥90)；軟質小麥品種約占19%。表明新疆春小麥以硬質麥為主，籽粒硬度總體偏低。容重達到國家二等小麥標準(≥770 g·L-1)的品種僅占4%；達到一等標準(≥790 g·L-1)的占3%，其中，分枝黑芒、大頭郎、東農97-4056容重較大(≥850 g·L-1)。千粒重≥30 g、≤40 g的品種所占比例最大，占59%；千粒重在50 g以上的僅占1%，包括高拉山、高原大粒、金沙江1號。粒徑≥2.8 mm、≤3.0 mm所占比例最大，占53%，3.0 mm以上的占20%，包括昌春3號、吐春9號、新春30號、隴春4099、寧春33號、新春16號、寧春23號、昌春4號等，其中花春91-70的粒徑最大(3.26 mm)。蛋白含量達到強筋小麥標準(≥14%)的品種占96%，其中波蘭麥、阿及麥、稻麥子、中作8131、96-35、96-43、96-50的籽粒蛋白質含量均在20%以上。磨粉品質性狀中， 出粉率≥50%、≤60%的品種所占比例最大，占75%，出粉率≥60%的品種僅占3%，無出粉率達到70%以上的品種(可能與實驗磨粉機有關)。灰分含量≥0.50%、≤0.55%的品種所占比例最大，占52%，≤0.45%的品種僅有88-39品系。L*值≥90的品種達99%，其中L*值在100以上的品種占15%，包括九春1號、九春2號、吐春6號、伊春4號、新春2號、喀什白皮、昌春3號、墨巴65、昌春6號等。a*值≤-0.8的品種占9%，其中≤-0.6的品種僅有5份，即新春26號、94鑒140、渡4、88-22和64-1。b*值≤7.0的品種僅占2%，包括繁6、羅布林、墨887-72、新春33號等。

表2 新疆春小麥品種資源的磨粉品質特性Table 2 Milling quality properties of spring wheat germplasm from Xinjiang

2.4 籽粒性狀與磨粉品質的相關性

籽粒性狀與磨粉品質的相關性分析結果(表3)表明，地方品種中，千粒重與L*值、b*值分別呈極顯著負相關和正相關關系；容重與a*值、b*值分別呈極顯著負相關和顯著正相關；籽粒硬度與灰分呈極顯著負相關；粒徑與L*值、a*值呈極顯著負相關，與b*值均呈極顯著正相關；籽粒蛋白含量與a*值呈極顯著正相關。

自育材料中，千粒重與出粉率、a*值呈極顯著正相關；容重與出粉率呈顯著正相關；籽粒硬度與出粉率、b*值呈極顯著正相關，與L*值呈極顯著負相關；粒徑與出粉率和a*值呈極顯著和顯著正相關；籽粒蛋白含量與出粉率、b*值呈極顯著負相關，與灰分和a*值呈極顯著和顯著正相關。

引進材料中，千粒重與出粉率、a*值呈極顯著正相關，與L*值呈極顯著負相關；籽粒硬度與b*值呈顯著正相關；粒徑與出粉率和L*值分別呈極顯著正相關和負相關；籽粒蛋白含量與灰分、b*值呈極顯著正相關。

就全部材料來說，千粒重與灰分、L*值呈極顯著負相關關系，與a*值呈極顯著正相關；容重與b*值呈極顯著正相關；籽粒硬度與灰分、a*值分別呈顯著正相關和顯著負相關；粒徑與灰分和L*值分別呈顯著和極顯著負相關，與a*值、b*值呈顯著正相關；籽粒蛋白含量與灰分、L*值呈極顯著正相關。

圖1 新疆春小麥籽粒硬度(A)、容重(B)、千粒重(C)、粒徑(D)、蛋白含量(E)、(F)、灰分(G)、亮度(H)、紅度(J)和黃度(K)的頻率分布

表3 新疆春小麥品種籽粒性狀與磨粉品質的相關系數Table 3 Correlation coefficients between grain traits and milling quality in spring wheat germplasm from Xinjiang

*:P<0.05; **:P<0.01.

3 討 論

籽粒性狀和磨粉品質特性是小麥重要的品質性狀，與面食加工品質關系密切[1-6]。本研究選用了新疆大量且來源廣泛的品種資源進行研究，結果有一定代表性。研究結果顯示，籽粒性狀中籽粒硬度的變異系數最大，磨粉品質中面粉紅度的變異系數最大，其次是黃度，這與相吉山[16]、桑 偉等[8,13]的研究結果一致，表明新疆春小麥品種資源籽粒性狀和磨粉品質的差異主要是籽粒硬度和面粉色澤的差異引起的，說明籽粒硬度和面粉色澤(a*值和b*值)在新疆春小麥品種資源中具有豐富的遺傳變異，具有較大的遺傳改良潛力，應作為新疆春小麥品質改良的重點。

新疆春小麥地方品種、自育材料、引進材料各具特點。地方品種的籽粒硬度、籽粒蛋白含量、出粉率、面粉亮度均優于自育和引進材料，引進材料的籽粒硬度、千粒重較高、粒徑較大、蛋白質含量較高、灰分含量較低、面粉色澤較好，自育材料的千粒重高、粒徑較大、灰分含量較低、面粉色澤較好；這些不同來源品種資源的優異性狀應在今后品質改良中加以應用。同時，我們也看到引進材料在新疆小麥籽粒性狀和磨粉品質改良中發揮了重要作用，應繼續重視品種資源的引進、評價和利用工作。與其他麥區春小麥相比[11]，新疆春小麥品種資源的出粉率明顯低于北部春麥區、東北春麥區及西北春麥區，而面粉白度明顯高于其他麥區，這與相吉山等的觀點一致[16]，這可能與不同研究采用的磨粉方法和磨粉機有關。與胡學旭等[23]對2006-2014年不同麥區主推品種分析得出的數據比較發現，新疆春小麥籽粒蛋白質含量明顯高于我國小麥主產區籽粒蛋白質含量平均值(15.95%，13.94%)，但籽粒硬度(55，63)、容重(738 g·L-1，796 g·L-1)偏低，在今后品質改良中也應給予重視。

大量研究表明，籽粒性狀和磨粉品質關系密切[7-8,12-15]，籽粒性狀對灰分、面粉色澤具有重要影響。一般認為，籽粒硬度與出粉率呈顯著正相關[24,27-29]，千粒重、粒徑與出粉率呈顯著正相關[8，19]，籽粒蛋白質含量與出粉率呈顯著負相關[8，20]。本研究中，各籽粒性狀與出粉率均無顯著相關性，這可能與本研究的材料有關，因為研究結果顯示自育材料和引進材料的籽粒性狀與磨粉品質關系密切，說明不同的材料來源和數量對研究結果有很大的影響。本研究中，籽粒蛋白質含量與灰分呈極顯著正相關，這與桑 偉等[8]、劉 煒等[20]的研究結果一致。周艷華等[24]對春小麥資源的研究結果表明，籽粒硬度與灰分呈顯著正相關，與本研究的結果一致。本研究中，千粒重、粒徑、籽粒硬度與L*值、a*值，籽粒蛋白質含量與L*值，容重與b*值均呈顯著相關，與前人研究結果不一致[8,17-18]，可能與所選材料不同有關，具體原因有待進一步研究。