江蘇淮南麥區小麥品質特性與餅干品質的關系

李曼 陸成彬 江偉 劉大同 朱冬梅 張曉

摘要：為了解江蘇淮南麥區主推小麥品種的品質表現并明確小麥關鍵品質選擇指標，為小麥品質育種的簡單快速選擇提供思路和方法，以江蘇淮南麥區的14個小麥主栽品種為供試材料，進行連續2年種植試驗，測定其籽粒蛋白質含量、硬度、濕面筋含量、面筋指數和溶劑保持力等面粉理化指標，及反應面團流變學特性的粉質儀參數，并在實驗室制作曲奇餅干。結果表明，供試品種籽粒蛋白質含量變幅為12.07%～14.88%，籽粒硬度指數為15.56～64.42，濕面筋含量為24.36%～32.89%，水溶劑保持力（solvent capacity retention，SRC）為53.67%～86.73%，碳酸鈉SRC為74.09%～116.84%，吸水率為55.05%～65.30%，形成時間為1.55～3.10 min，穩定時間為1.70～6.30 min，餅干直徑為14.54～17.23 cm，品種間除穩定時間外各品質指標均存在顯著差異。硬度、水SRC、碳酸鈉SRC和吸水率與餅干直徑相關程度高;多元回歸方程顯示，硬度能解釋餅干直徑變異63.7%，是決定餅干品質的重要指標;蛋白質含量、濕面筋含量與其他品質參數相關性弱，硬度、溶劑保持力及粉質儀各參數與其他各品質參數相關性較高。綜合分析，硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率、餅干直徑可作為餅干專用小麥的篩選指標。聚類分析將供試品種分為2類，寧麥13、揚麥16、揚麥25、揚麥23、鎮麥9號為一類，這類品種蛋白質含量高、硬度指數大、溶劑保持力高、吸水率高、餅干直徑小;其他小麥品種為一類，這類品種蛋白質含量低、硬度指數小、溶劑保持力低、吸水率低、餅干直徑大。

關鍵詞：小麥;江蘇淮南麥區;品質;曲奇餅干;相關性分析

中圖分類號：TS213.22 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）12-0145-06

收稿日期：2021-04-21

基金項目：國家自然科學基金（編號：32071999）;揚州市科技計劃（編號：YZ2020033）。

作者簡介：李 曼（1988—），女，江蘇漣水人，碩士，助理研究員，主要從事小麥品質研究。E-mail：506119447@qq.com。

通信作者：張 曉，碩士，副研究員，主要從事小麥品質育種研究。E-mail： zx@wheat.org.cn。

江蘇省淮南麥區位于淮河與蘇北灌溉總渠以南，包括太湖、里下河、沿江、丘陵、高沙土及沿海旱地等5個麥作亞區[1]，常年小麥種植面積100萬～120萬hm2，占全省小麥種植面積的50%～60%[2]。該區域氣候濕潤，灌漿期間降水量較多，品質類型以弱筋和中筋為主;生育后期多連陰雨易發生穗發芽、爛麥場，以抗穗發芽的紅粒小麥為主，是我國紅粒冬小麥的主要產區，約占我國南方紅粒冬小麥的1/3。目前，江蘇淮南麥區小麥主推品種包括江蘇里下河地區農業科學研究所育成的“揚麥”“揚輻麥”系列、江蘇省農業科學院育成的“寧麥”系列和江蘇丘陵地區鎮江農業科學研究所育成的“鎮麥”系列。揚麥系列品種常年種植面積約占該麥區的 1/2，是很多育種單位小麥育種的重要親本和遺傳、栽培、生理研究的重點材料[3]。寧麥13具有豐產性好、適應性強等優點，已在淮南地區連續大面積推廣多年[4]。鎮麥9號是鎮麥系列強筋紅皮小麥代表性品種，具有優質、綜合抗性強等特點[5]。當前我國小麥生產在穩產保供基礎上亟需調優品種結構，提高產品品質，緩解結構性供需矛盾。因此，系統開展江蘇淮南麥區主推小麥品種品質研究對江蘇淮南麥區小麥品質遺傳育種和品質提升具有重要意義。

弱筋小麥是制作餅干、糕點、南方饅頭以及釀酒的優質原料。《中國小麥品質區劃》和《專用小麥優勢區域發展規劃》中，江蘇淮南麥區被農業農村部列為我國唯一弱筋小麥優勢產業帶的核心區域。有關餅干品質與小麥理化品質的關系，姚金寶等認為，碳酸鈉溶劑保持力（solvent capacity retention，SRC）、水SRC、蔗糖 SRC可作為餅干品質的篩選指標[6]。張岐軍等提出，籽粒硬度、籽粒蛋白質含量、水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC、蔗糖SRC、餅干直徑等可作為餅干品種的篩選指標[7]。杭雅文等篩選出水SRC、蔗糖SRC、出粉率、穩定時間、硬度、弱化度、粉質質量指數、餅干厚度、餅干延展系數作為弱筋小麥評價的重要指標[8]。張平平等認為，水溶劑保持力、乳酸溶劑保持力和揉面儀參數是軟麥育種最重要的篩選指標[9]。上述研究涉及到的小麥品質指標較多且不同研究存在差異。確定與終端產品品質密切相關的核心指標將會極大提高育種效率，因此本研究在對江蘇淮南麥區小麥品種理化特性研究基礎上進行了餅干品質的系統研究，進一步確定影響餅干品質的關鍵指標，為小麥品質育種尤其是餅干專用小麥品種選育提供理論支撐。

前人對江蘇淮南麥區品種的研究多是建立在單個或是少數幾個品種基礎上，且多集中在產量、農藝性狀方面的比較，對江蘇淮南麥區小麥品種品質的系統研究較少。本研究對14個江蘇淮南麥區品種進行連續2年統一種植試驗，測定其面粉理化品質、面團特性和餅干加工品質，并進行相關分析、回歸分析和聚類分析，充分了解江蘇淮南麥區小麥品種的品質特性，確立評價小麥的品質選擇指標尤其是與餅干品質密切相關的關鍵指標，為江蘇淮南麥區小麥品質改良提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為生產上推廣應用的14個小麥品種，其中弱筋小麥品種有：揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚麥18、揚麥19、揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥24、寧麥13;中筋小麥品種有：揚麥16、揚麥25;強筋小麥品種有：揚麥23、鎮麥9號。

1.2 試驗設計

試驗分別于2018—2019年度，2019—2020年度共2個年度種植于江蘇里下河地區農業科學研究所萬福試驗基地（119°26′E、32°24′N），前茬為水稻，土壤為沙壤土0～20 cm土層硝態氮含量 28.29 mg/kg，銨態氮含量1.57 mg/kg，速效磷含量11.67 mg/kg，速效鉀含量46.20 mg/kg，有機質含量21.05 g/kg。試驗采用隨機區組設計，每個供試品種2次重復，小區面積6.67 m2，機械條播。播期11月2日左右，基本苗225萬/hm2，將供試的品種進行發芽率、千粒質量測定，根據發芽率、千粒質量確定用種量。田間管理與大田生產一致，生長期間沒受到自然災害，正常成熟，按小區單獨機械收獲脫粒，人工晾曬除雜后入庫，在室內自然溫度條件下貯藏3個月后統一磨粉。

1.3 品質性狀測定

籽粒蛋白質含量：采用Perten DA7200近紅外儀按照AACC39-10測定。

籽粒硬度指數：采用瑞典波通儀器公司（Perten）的單粒谷物特性測定儀（SKCS-4100）測定。硬度指數是無量綱單位，一般硬度大于60為硬質，小于45為軟質，45～60為混合麥。

制粉：采用瑞典Buhler的MLU-202型磨粉機磨粉，根據籽粒硬度，將小麥籽粒含水量分別調整至14%～15%，潤麥18～20 h，參照AACC26-20方法磨粉。面粉室溫放置2周進行后熟再試驗。

濕面筋含量：利用Perten 2200型面筋洗滌儀按照GB/T 14608—1993測定。

溶劑保持力：水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC和蔗糖SRC按照AACC56-11方法測定。

粉質儀參數：利用德國布拉本德（Brabender）食品儀器有限公司生產的810108型電子型粉質儀按照AACC54-21方法測定。

1.4 餅干加工品質

根據AACC10-52方法修正制作曲奇餅干，并測定餅干直徑和厚度。

1.5 統計分析

利用SPSS軟件進行方差分析、基本統計分析、相關性分析、回歸分析、聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同小麥品種品質性狀表現

從表1可以看出，鎮麥9號、揚麥16、揚麥23籽粒蛋白質含量顯著高于其他品種，其他品種間差異不顯著。鎮麥9號籽粒硬度最高，為64.42，其次是揚麥23，為63.26;揚麥13最低，為15.56;鎮麥9號、揚麥23、揚麥16籽粒硬度顯著高于其他品種，揚麥13、揚麥21、揚麥18、揚麥19、揚麥9號、揚麥24、揚麥15品種間差異不顯著，均低于21。揚麥16、揚麥23、揚麥25、鎮麥9號濕面筋含量在27.91%～32.89%之間，顯著高于其他品種，其他品種間無顯著差異。鎮麥9號水SRC值最高，為86.73%;揚麥13、揚麥19、揚麥20、揚麥18相對較低，為53.67%～61.83%，其他品種間差異不顯著。揚麥16、揚麥23、寧麥13、鎮麥9號碳酸鈉SRC顯著高于其他品種，為93.00%～116.84%;揚麥9號、揚麥13顯著低于其他品種，為74.09%～77.19%;其他品種間差異不顯著。

從表2可以看出，在吸水率上，鎮麥9號最高，為65.30%;其次是揚麥23、寧麥13、揚麥16，為58.95%～61.20%;其他品種間無顯著差別。品種間穩定時間差異未達顯著水平。寧麥13、揚麥23、鎮麥9號、揚麥21之間粉質質量指數無顯著差異，顯著高于其他品種，其他品種間粉質質量指數也無顯著差異。鎮麥9號、揚麥16、揚麥23、寧麥13餅干直徑均低于16 cm，顯著低于其他品種，其他品種餅干直徑均大于16 cm，無顯著差異。

2.2 不同小麥品種品質性狀變異分析

從表3可以看出，品質指標籽粒蛋白質含量品種間變異系數小，僅為6.84%。硬度變異系數較高，達54.02%，變異系數大;濕面筋含量變異系數較小，為10.23%。溶劑保持力參數中蔗糖SRC變異系數最小，為4.27%;碳酸鈉SRC變異系數最大，為14.03%;粉質儀參數中吸水率變異系數小，為6.24%;穩定時間變異系數最高，為70.62%;曲奇餅干品質參數變異系數均不大，為5.40%～13.19%。

2.3 小麥品質指標與曲奇餅干品質的相關性分析

從表4可以看出，曲奇餅干直徑與硬度、溶劑保持力參數、吸水率、面團形成時間、粉質質量指數呈極顯著負相關，尤其與硬度、水SRC、碳酸鈉SRC和吸水率相關程度高，相關系數分別為-0.80、-0.68、-0.83和-0.77;與弱化度呈極顯著正相關，與蛋白質含量、濕面筋含量、面筋指數、穩定時間相關不顯著;曲奇厚度和直厚比均與硬度、溶劑保持力參數、吸水率、面團形成時間、弱化度、粉質質量指數呈極顯著相關，與穩定時間呈顯著相關，與蛋白質含量、濕面筋含量和面筋指數相關不顯著。

2.4 小麥品質性狀與餅干直徑的回歸分析

以餅干直徑為因變量Y，以餅干直徑相關性達顯著水平的9個品質性狀為自變量X，進行線性回歸分析，回歸統計判定系數>60%，初步判斷模型擬合效果良好，F值為15.701，達極顯著水平（P<0.01）。進行多元系數的顯著性分析，獲得一個達顯著水平的回歸模型，模型為Y直=16.691-0.037X硬度，該模型利用硬度指數可解釋餅干直徑變異的63.7%。

2.5 小麥品質性狀間的相關性分析

由表5可以看出，12個品質性狀間的相關分析結果中達到極顯著水平的為68個，達到顯著水平的為15個，這表明大多數品質特性之間存在著一定的線性關系，但相關程度存在著較大的差異。蛋白質含量、濕面筋含量與其他品質參數相關性弱，蛋白質含量僅與濕面筋含量和蔗糖SRC呈極顯著正相關、與吸水率呈顯著正相關，濕面筋含量僅與面筋指數、吸水率、形成時間相關達顯著或極顯著水平。硬度、溶劑保持力及粉質儀各參數與其他各品質參數間相關性較高，硬度依次與水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC、粉質儀參數相關達極顯著水平;水SRC依次與硬度、面筋指數、碳酸鈉SRC、乳酸SRC、吸水率、穩定時間、弱化度、粉質質量指數相關達極顯著水平;粉質儀吸水率依次與蛋白質含量、硬度、濕面筋含量、水SRC、碳酸鈉SRC、面團形成時間、粉質質量指數相關達顯著或極顯著水平，其中吸水率與碳酸鈉SRC的相關性最高，相關系數達0.88。

2.6 供試小麥品種品質指標聚類分析

以硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率、餅干直徑為綜合指標進行聚類分析（圖1）和基于所有品質指標對品種進行聚類分析，分析結果一致。把14個小麥品種分為2類：揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚麥18、揚麥19、揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥24為一類，這類品種蛋白質含量低、硬度指數低、溶劑保持力低、吸水率低、穩定時間短、餅干直徑大，弱筋品質優。揚麥16、揚麥23、揚麥25、寧麥13、鎮麥9號為一類，這類品種蛋白質含量高、硬度指數高、溶劑保持力高、吸水率高、穩定時間長、餅干直徑小。

3 討論與結論

3.1 淮南麥區小麥品種品質特性及進一步改良方向

美國軟麥品質實驗室及張岐軍等以餅干直徑≥16 cm作為優質軟麥樣品的標準[7]。本研究中大部分弱筋小麥品種餅干直徑均達到此要求，且蛋白質含量、硬度、溶劑保持力、吸水率以及穩定時間等品質指標均較低。其中揚麥9號、揚麥13、揚麥19的硬度、溶劑保持力參數、吸水率、形成時間、粉質質量指數低于其他大部分品種，餅干品質最好，可作為優質餅干品種的首選品種和親本進行推廣利用。弱筋小麥寧麥13的蛋白質含量和濕面筋含量較低，但其硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率、形成時間、粉質質量指數顯著高于其他弱筋小麥品種，餅干直徑顯著低于其他弱筋小麥品種。因此，弱筋小麥品質改良需要在保證低蛋白質含量和濕面筋含量的同時也要降低籽粒硬度和吸水特性，實現低蛋白質含量、低籽粒硬度和吸水特性的協同改良;同時優良弱筋小麥品種應按照品質區域規劃布局，在沿江、沿海和丘陵高沙土地區推廣種植，并采取合理的弱筋小麥品質調優栽培技術，來保證弱筋品質的優異穩定。

本研究中筋小麥揚麥16、強筋小麥揚麥23和鎮麥9號的硬度與吸水特性高，但穩定時間偏低。這可能由于穩定時間較易受壞境影響[10-11]，本試驗在揚州萬福基地進行，土壤為沙性，保肥供肥能力差，導致穩定時間變短。這也進一步說明中筋和強筋小麥品種選育同樣應重視按照品質區域規劃種植，在土壤肥沃、栽培條件好的區域如里下河地區種植。中筋小麥品種揚麥25硬度和吸水率偏低，所以在中筋小麥品質改良過程中要注重高硬度和吸水特性以及較強面團特性的協同改良才能保證中筋品質的優異穩定。

3.2 餅干專用小麥品質育種選擇指標

在我國小麥標準中，蛋白質含量是重要的評價指標。前人研究表明，蛋白質含量是決定餅干潛力的重要變量，與餅干品質呈顯著負相關[12-13];本研究中蛋白質含量與餅干直徑相關未達顯著水平，與Zhang等研究結果[14，9]一致。各試驗材料的不同及蛋白質含量易受到環境的影響[15-17]，可能是結果不同的主要原因。本研究結果表明，蛋白質含量與濕面筋含量相關程度最高，這是由于蛋白質含量與濕面筋含量屬同一類性狀，均為蛋白質數量性狀范疇;2個指標與其他指標間的相關程度較低，表明較低的蛋白質水平下不同試驗材料的其他品質性狀存在較大差異，在餅干專用小麥品質育種中僅注意蛋白質數量性狀的選擇是不夠的。

張平平等以軟麥樣品為研究對象的結果表明，餅干品質與籽粒硬度的相關性不顯著[9，14-15]。Gaines等以軟硬麥混合樣為研究對象，結果表明胚乳質較軟的軟麥面粉制作的餅干直徑較大，硬度與餅干直徑呈極顯著負相關[13]。本研究中硬度與餅干直徑極顯著負相關，硬度可以解釋餅干直徑變異的63.7%。硬度在品種間變異系數大且與其他各品質指標相關性普遍達顯著水平，可以作為磨粉前餅干品質的預測指標。賴靜茹等認為， 低吸水率是良好餅干品質十分需要的[18]。陳滿峰也研究表明，吸水率與餅干直徑顯著負相關[19]。本研究表明，吸水率與餅干直徑相關達極顯著水平且與其他品質參數之間也存在較高的相關性。硬度和吸水率是餅干專用小麥育種的重要品質篩選指標。小麥籽粒硬度低在磨粉過程中淀粉破損率低，面粉顆粒度小，面粉吸水率也比較低。水SRC是所有面粉特性的綜合反映，碳酸鈉SRC反映的是面粉損傷淀粉含量。本研究中4種SRC均與餅干直徑相關達顯著水平，與前人研究結果[20]一致，水SRC、碳酸鈉SRC與餅干的相關性比乳酸SRC、蔗糖SRC大且與其他品質指標的相關性也更顯著，反映小麥品質的大部分信息，也可作為餅干專用小麥品種的關鍵選擇指標。

供試14個江蘇淮南麥區小麥品種在面粉理化品質、面團特性和餅干品質上存在顯著差異。寧麥13、揚麥16、揚麥25、揚麥23、鎮麥9號為一類，蛋白質含量高、硬度指數高、溶劑保持力高、吸水率高、餅干直徑小;揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚麥18、揚麥19、揚麥20、揚麥21、揚麥22、揚麥24為一類，蛋白質含量低、硬度指數低、溶劑保持力低、吸水率低、餅干直徑大。硬度、水SRC、碳酸鈉SRC、吸水率與餅干直徑呈極顯著負相關，且與其他各品質參數間相關性較高，是餅干專用小麥的關鍵篩選指標;硬度可以解釋餅干直徑的大部分變異，可作為餅干品質育種簡單實用的核心選擇指標。

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