我国饲用小麦理化指标的变异度分析

刘世杰 刘国华 蔡辉益 郑爱娟 张 姝 常文环

我国饲用小麦理化指标的变异度分析

刘世杰 刘国华 蔡辉益 郑爱娟 张 姝 常文环

以全国16个省和直辖市的97个小麦样品作为研究对象，测定其11项理化指标并分析各项指标在不同省份间的变异度。结果表明，全国范围变异度最大的理化指标为最终黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，糊化温度和容重的变异度系数最小，其余指标变异度均在10%以上。同一理化指标在不同省份间的变异系数存在较大差异，各理化指标变异系数在0.41%～42.57%之间，容重、糊化温度和水溶性戊聚糖在不同区域内的变异幅度最小。同一省份内的各理化指标变异度差异很大。同省内各主要理化指标变异系数大多集中在10%～20%之间。江苏、山东、河南、河北和湖北省各项指标较为均一。黄河以北冬春混合区的陕西、山西和甘肃其各项理化指标变异较大，高于全国平均水平，而中原各省及淮海区域各省的小麦理化指标变异系数较小。

饲用小麦；理化指标；变异度

我国是小麦生产大国，2010年全世界小麦总产量为6.45亿吨，中国的小麦总产量为1.14亿吨，居世界首位，其中山东、河南产量最高，占全国总产量的60%。我国小麦的产量基本能满足国内需求，除用作口粮消费外，主要用作饲料用粮。从近几年的统计数据来看，口粮消费呈逐年递减态势，而饲料用小麦所占比例呈上升趋势，其中2008、2009和2010年小麦饲料消费比例分别为4.43%、9.13%和10.6%，而欧盟25国小麦饲料消费比例占到45%左右。

为了更好地了解我国小麦主产省份饲用小麦的物理化学指标含量及其关系，本研究采用来自全国16个省份的97个小麦样品作为研究对象，分析其理化指标的变异，为我国饲用小麦资源的合理利用提供基础数据支持。

1 材料与方法

1.1 样本的采集与预处理

在参考《中国小麦品质区划》（何中虎，2002）并统计我国小麦各省产量的基础上，按照GB/T14699.1—1993规定的采样方法，从我国16个省、自治区和直辖市的小麦产区实地采集具有代表性的有效小麦样本97个。

整粒小麦用于千粒重和容重测定。其余样品用901型不锈钢全封盖粉碎机粉碎后过40目筛备测。

1.2 测定指标

千粒重和容重分别参照GB5519—85和GB1351—78的方法进行测定。戊聚糖、水溶性戊聚糖采用地衣酚-盐酸盐法（Hashimoto等，1987）测定。β-葡聚糖采用AOAC995.16方法测定。峰值黏度、最终黏度和糊化温度采用RVA-4型快速黏度仪测定。直链淀粉、支链淀粉和总淀粉采用双波长碘比色法（戴双，2008）测定。

1.3 数据处理及统计方法

采用统计分析软件SPSS17.0对数据进行描述性分析，计算平均值、标准差和变异系数。

2 结果与分析

从全国平均水平来看，饲用小麦的各项理化指标均表现出不同程度的变异情况。变异度最大的指标为最终黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，变异系数分别达到20.88%、20.76%和18.42%，糊化温度和容重的变异系数最小，仅有2.33%和3.53%，千粒重、戊聚糖、水溶性戊聚糖、直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的变异系数均在10%以上（见表1）。

同一理化指标在不同省份的变异系数也存在很大的差异，各理化指标变异系数从0.41%～55.86%。由表2可见，各省份间变异系数极差最大的指标是最终黏度、千粒重和β-葡聚糖，分别达到50.9%、35.09%和34.44%。但值得注意的是，结合原始取样和表1数据分析可知，受京津两地取样量较少、千粒重和最终黏度差异较大的影响，造成千粒重成为各省之间变异度相差较大的指标，若去除这两个特殊值进一步分析可知，修正后的结果应该是β-葡聚糖、最终黏度和直链淀粉为变异最大的3个指标，在各省份之间的变异系数分别介于8.13%～42.57%、4.96%～38.5%和8.22%～37.39%。容重、糊化温度和水溶性戊聚糖在不同区域内的变异幅度最小。

表1 我国不同省份饲用小麦主要理化指标平均值和变异度

续表1 我国不同省份饲用小麦主要理化指标平均值和变异度

表2 饲用小麦各项理化指标在不同省份的变异系数分析

同一省份内的各项理化指标变异度差异很大，同省内各主要理化指标变异系数大多集中在10%～20%之间。江苏、山东、河南、河北和湖北省大部分指标较为均一，变化幅度基本与全国平均水平接近，而山东省的峰值黏度和江苏省的千粒重两项指标的变异度则低于全国平均水平。安徽、四川、陕西、山西和甘肃省内饲用小麦理化指标变异幅度变化较大。安徽省和四川省饲用小麦的最终黏度变化系数较为突出，分别达到38.5%和30.24%，远高于全国平均水平，说明省内差异较大；陕西省和山西省的各项理化指标变异情况较为相似，均表现为两极分化现象严重，千粒重和戊聚糖两项指标均低于全国平均水平，两省戊聚糖含量稳定，均低于5%；甘肃省饲用小麦大部分理化指标的变异程度均接近或超过全国平均水平，该省的戊聚糖和β-葡聚糖含量变异系数较大。

从区域分布来看，黄河以北冬春混合区的陕西、山西和甘肃个别指标（如总淀粉和葡聚糖等）变异较大，高于全国平均水平。而中原各省及淮海区域各省的小麦理化指标变异系数相对较为稳定。

3 讨论

国内外大量研究表明，不同产地的小麦其千粒重和容重、非淀粉多糖含量以及淀粉含量等理化指标变异较大（Svihus B,2002；何中虎，2002；Levent Coskuntuna，2008）。很多学者做了大量的实验试图弄清楚小麦营养价值变异的原因，研究内容包括小麦的来源（包括品种、产地等）、物理性状（储藏时间、杂质等）等诸多指标（Preston等，2001；何中虎，2002；Kim 等，2005）。由于在实际应用时难以考证饲用小麦生长阶段各种复杂因素的影响，产地便成为一个主要的衡量变异的指标。产地对小麦的物理、化学指标都有一定的影响。

本研究结果表明，从全国平均水平来看，饲用小麦的不同理化指标均表现出不同程度的变异。变异度最大的指标为最终黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，变异系数分别达到20.88%、20.76%和18.42%，糊化温度和容重的变异系数最小，仅有2.33%和3.53%，千粒重、戊聚糖、水溶性戊聚糖、直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的变异度均在10%以上，这与赵虹（2000）报道的结果一致。

同一理化指标在不同省份的变异度也存在很大的差异。从表2可知，各理化指标变异系数为0.41%～42.57%。β-葡聚糖、最终黏度和直链淀粉为各省间变异最大的三个指标，各省份之间的变异系数分别为8.13%～42.57%、4.96%～38.5%和8.22%～37.39%。Metayer等(1993)研究了7个小麦品种在法国10个不同地点种植，容重、千粒重（TGW）和淀粉含量都表现出不同程度的差异。

千粒重和容重向来是小麦育种专家最为关注的理化指标。本试验测定的结果与前人报道基本一致，而且都认为容重在不同产地之间的变异最小（査如壁，1995；王晓燕，1995；伍玲，2008），但比较明显的是本研究的测定值普遍低于多数文献报道。分析原因可知，除不同实验室测定时带来的系统误差外，更重要的是小麦样品的来源。考证前人文献报道的样品绝大多数为育种指标，选用的小麦样品质量很高，而本试验所选样品绝大多数来自于农户和饲料企业，是真实意义上的饲料用小麦，更能代表实际生产应用中的真实情况。本研究测定结果与伍玲（2008）报道基本一致，测定四川省内范围为37.4～50.1 g的72个品种千粒重，位于40～45 g之间的品种有47个，容重介于744～818 g/l。

小麦籽粒中干物质含量的80%由碳水化合物组成，碳水化合物的变异情况对小麦的营养价值影响较大。淀粉是小麦颗粒中最主要的多糖物质（59%～73%），其他多糖类物质（纤维素、半纤维素和戊聚糖）含量相对较少（8%～15%），还有一部分可溶性的碳水化合物、单糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）、二糖（蔗糖和麦芽糖）、三糖（葡聚二糖和棉子糖）以及其他的寡糖。其中动物营养学家更多的关注淀粉的消化率以及戊聚糖和β-葡聚糖在饲用小麦中的含量。本研究表明，直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量在不同省份之间存在一定的差异，尤其是支链淀粉的含量差异更大。总淀粉含量的测定值与陈华萍（2006）报道一致，但直链淀粉和支链淀粉所占比例有一定的差异，本研究中支直比大约是4.16：1，高于陈华萍等报道的2：1左右，低于李菡（2003）报道的 5： 1。王宪泽（2000）对山东省24个小麦品种进行测定，其中直链淀粉介于9.42%～25.02%，平均含量为18.64%；支链淀粉平均含量为50.94%；总淀粉平均含量为69.58%。McNab（1996）研究发现，Norman和Armada两个小麦品种，在英国北部种植时淀粉含量要比在东南部种植时高。作为淀粉含量衡量指标的糊化温度在全国各省份之间有差异，但在同一省份内变异度很小。

已知谷物饲料中主要含有两类抗营养因子——戊聚糖和β-葡聚糖。戊聚糖和β-葡聚糖在谷物中的含量虽然很少,但对谷物的品质、加工和营养价值却起着非常重要的作用。小麦籽粒中戊聚糖含量受基因型、环境以及环境与基因型互作的影响。李春喜（2003）测得河南18个小麦品种戊聚糖含量为6.62%～8.23%，平均值为7.46%。时侠清等（2003）测得安徽9个小麦品种籽粒戊聚糖含量为5.92%～8.01%，品种间有显著差异，皖麦19和内乡188戊聚糖含量较低。综合王修启（2002）、李春喜（2002，2003）、姜丽娜（2005）等报道，小麦中戊聚糖的含量为5.68%～8%DM，其中1.8%DM为水溶性戊聚糖，β-葡聚糖的含量较低，平均为0.8%DM，这与本试验测定结果较为接近。

生长季节对小麦的容重、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响（Rose等，2001；Kim 等，2003）。然而多数学者主要是从整个生长季节中包含的其他因素差异来解释生长季节对小麦的影响。从本研究结果来看，春小麦区饲用小麦的容重、千粒重等性状指标普遍高于冬小麦区。收获时期不同，β-葡聚糖的含量也有差异。同种大麦因收获时期的差异,黏度相差可达4倍（28厘泊对7厘泊）。生长环境同样影响β-葡聚糖含量。雨量充沛的高湿环境下生长的大麦，β-葡聚糖含量低于干燥条件下生长的大麦（陈小玲，2001）。

李春喜（2002;2003）研究认为，蛋白质含量以及千粒重、产量在不同品种间、不同生态条件下均达到显著的差异，环境因素对麦粒戊聚糖、蛋白质含量的高低有着极强烈的影响,它直接影响着麦粒的品质。品种间、环境间、品种与环境间的籽粒戊聚糖含量的差异均达到显著水平。同时,不同的生态条件也明显地影响麦粒的千粒重和产量。另外，环境因素要比品种遗传因素对小麦子粒的戊聚糖、蛋白质含量和产量的影响要大。因而，可以认为环境因素是影响麦粒品质的重要因子。

小麦收获后的储存（包括储存时间和条件）对小麦的化学组成有所影响，进而影响到小麦的营养价值（刘萍等，1999；McNab 等，1999；Pirgozliev等，2006）。本研究所选用小麦90%以上为常温保存200～300 d。小麦收获后在常温下放置4个月后，总淀粉、水溶性NSP、ADF和木质素含量都有所降低，而游离糖含量有所增加，这种变化会导致小麦做日粮配方时，高估其表观代谢能而使得日粮能量水平偏低。Kim等研究认为，小麦中含有的酶的活性作用和复杂的多糖逐渐降解为寡糖的过程是造成上述现象的主要原因。

Rehman等（1999）研究发现，小麦在10℃以下保存6个月，其碳水化合物组成没有任何改变，而在25℃和45℃时则有明显的生物学变化，淀粉酶的活性也有所降低。Cofie-Agblor等（1997）认为，储存温度在10℃以上时，谷物产热会有所增加，这是由有氧和无氧的呼吸作用引起的。Gras等（2000）研究了不同储存温度（23、35和 40℃）和氧气浓度（1%、4.6%和 21%）对小麦面粉加工特性的影响。结果发现，储存温度在23℃以下时能够保证面粉品质的一致性，氧气浓度对其没有影响，这或许揭示了时间和温度对小麦籽粒中的酶都有影响。

4 小结

97个饲用小麦变异度最大的理化指标为最终黏度、峰值黏度和β-葡聚糖，变异系数分别达到20.88%、20.76%和18.42%，糊化温度和容重的变异系数最小，仅有2.33%和3.53%，其余指标变异系数均在10%以上。同一理化指标在不同省份间的变异系数存在很大的差异，同一省份内的各理化指标变异度差异也很大。

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（编辑：高 雁，snow yan78@163.com）

S816.41

A

1001-991X（2011）16-0043-05

刘世杰，中国农业科学院饲料研究所，博士，100081，北京市海淀区中关村南大街12号。

刘国华（通讯作者）、蔡辉益、郑爱娟、张姝、常文环，单位及通讯地址同第一作者。

2011-06-28

“十一五”国家科技支撑计划[2006BAD12B01]