小麦不同阶段产品品质性状的变异及其关系

王 瑞，张永科，郭 勇，孔令让，胡希远

(1.西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100；2.山东农业大学农学院，山东泰安 271000)

小麦是我国乃至世界最重要的粮食作物之一。由小麦生产的食品丰富多样，在我国居民生活中具有极其重要的作用。随着人们生活水平的提高，对小麦的品质也提出了新的要求[1-2]。小麦产品的品质需求已成为我国小麦品质育种和加工工艺研究的重要内容。小麦产品品质包括籽粒品质、面粉品质、面团品质和食品品质等[3-6]。对小麦籽粒、面粉及面团三个阶段产品品质性状的变异及其相互关系的系统分析，有助于了解这些品质性状的变化及其相互关系，有助于提高品质性状的选择效率，加速优质小麦育种进程[7]。

近年来，关于小麦品质性状的变异和相关性研究已有报道[8-11]，但大多研究仅局限于小麦部分品质性状在特定种植环境中，基本没有看到按照小麦籽粒、面粉、面团和食品形成的先后顺序给予性状变异及其关系的研究。本研究选用不同小麦品系在不同种植环境下获得的材料，测定其籽粒、面粉和面团三个阶段的品质性状，探讨小麦不同品质性状分别在品系间和环境间的变异程度，并按照产品形成的顺序研究其前后产品间品质性状的关系，以期为小麦籽粒、面粉和面团品质的改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料和设计

两个亲本为远缘杂交所得偃展1号(母本)、5114(父本)。在其F1～F8代选择保持其分离范围和类型的具有不同性状特征的多个稳定系，这些品系类型丰富，尤其是品质性状涵盖多种类型种质资源。这些稳定系材料分别于2014年和2015年度种植于西北农林科技大学三原斗口农作物试验站(关中东部川道高肥区，产量7.50×103～9.00×103kg·hm-2)和杨凌北校区试验农场(关中西部塬区中肥区，产量6.75×103～7.50×103kg·hm-2),等行距点播,行距25 cm,行长2 m，两行一个品系。栽培管理同大田规范，成熟后及时收获，人工脱粒。

1.2 测定项目和方法

根据小麦产品形成的阶段次序分别测定小麦籽粒的含水量、硬度、容重和蛋白质含量，面粉的吸水率、沉降值和湿面筋含量，面团的延展性、稳定时间、形成时间、拉伸面积和抗延伸阻力。

籽粒含水量和硬度的测定用近红外仪器法，籽粒容重用容重器法，蛋白质含量的测定用凯氏定氮仪法[12]；面粉吸水率的测定用粉质仪法，沉降值的测定用Zeleny试验法，面粉湿面筋含量的测定用手洗法[13]；面团稳定时间、形成时间和抗延伸阻力用粉质仪测定，面团延展性和拉伸面积用拉伸仪测定[14]。

1.3 数据处理

采用SAS 9.12进行数据分析，在方差分析中将种植地点和年份统一看做环境因素。

2 结果与分析

2.1 籽粒、面粉和面团性状在品系间和环境间的变异

小麦籽粒、面粉和面团的被测性状指标，在品系间和环境间的变异系数明显不同(表1)。籽粒、面粉和面团性状在品系间的变异系数范围分别为1.42%～6.95%、4.52%～11.49%和8.07%～33.91%，在环境间的变异系数范围分别为0.96%～8.91%、2.90%～6.43%和2.84%～15.49%。在品系间、环境间，均以面团性状的变异程度最大，面粉次之，籽粒最小。比较品质性状在品系与环境间的变异程度发现，除籽粒硬度外，所有品质性状的变异系数在品系间均大于环境间；籽粒品质指标中，品系间以蛋白质含量变异系数最大，环境间以硬度变异系数最大；在面粉品质指标中，品系间和环境间均是沉降值变异系数最大；在面团品质指标中，品系间以最大抗延伸阻力变异系数最大，环境间则以拉伸面积变异系数最大。

由表2可以看出，环境对面团稳定时间影响不显著(P>0.05) ，品系对籽粒硬度、环境对面团最大抗延伸阻力有显著影响(P<0.05)，品系和环境对其余被测品质指标的影响均达到极显著水平(P<0.01)。

表1 小麦不同产品品质指标及其变异系数Table 1 Quality characters and variability of different products of wheat

表2 小麦不同品质性状在品系间和环境间差异分析Table 2 Difference analysis of wheat quality characters among varieties and environments

2.2 籽粒、面粉和面团性状间的相关性

由表3可知，籽粒含水量与面粉的湿面筋含量、吸水率和沉降值均呈显著负相关，与面团的延展性和稳定时间呈极显著负相关，与面团形成时间呈显著负相关。籽粒硬度与面粉的吸水率和沉降值呈显著正相关，与面粉湿面筋含量以及面团中最大抗延伸阻力、稳定时间和拉伸面积的相关性不显著。说明籽粒湿度对面粉和面团特性有较大的影响。籽粒容重与面团延展性和稳定时间分别呈极显著正相关和显著负相关，与面粉的三个被测品质指标及面团另外三个被测品质指标的相关性不显著。籽粒的蛋白质含量与面粉的湿面筋含量、沉降值及面团的最大抗延伸阻力、稳定时间和形成时间呈极显著正相关，与面粉的吸水率及面团的延展性和拉伸面积相关不显著。说明籽粒性状与面粉和面团性状均有一定关系，但籽粒各性状与面粉性状的关系更紧密。对面粉品质，籽粒含水量、硬度和蛋白质含量都有较大影响，容重影响较小；对面团品质，籽粒蛋白质含量和湿度影响较大，容重和硬度影响小。籽粒湿度大则面粉和面团的被测品质指标的值较小，籽粒蛋白质含量较高则面粉和面团的被测品质指标的值较大。

由表4可知，面粉湿面筋含量与面团的延展性、最大抗延伸阻力、稳定时间、形成时间和拉伸面积五个指标均呈显著或极显著正相关；面粉吸水率仅与面团延展性呈极显著正相关；面粉沉降值与面团的五个被测指标均呈极显著正相关。此结果说明，面粉的湿面筋含量和沉降值是影响面团性状的重要因素；面粉吸水率主要影响面团的延展性。面粉的湿面筋含量、吸水率和沉降值等指标值越高，则面团的延展性、最大抗延伸阻力、稳定时间、形成时间和拉伸面积等指标值也越高。比较籽粒被测指标与面团被测指标的相关系数、面粉被测指标与面团被测指标的相关系数，发现前者的绝对值大部分比后者大。说明面粉的品质性状较籽粒的品质性状对面团品质性状影响更大。

表3 小麦面粉和面团性状与籽粒性状的相关分析Table 3 Correlation analysis of characters of flour and dough to grain

表4 小麦面粉和面团性状的相关分析Table 4 Correlation analysis of characters between flour and dough

2.3 籽粒、面粉和面团性状间的回归分析

对面团性状分别与面粉和籽粒性状、面粉性状对籽粒性状进行回归分析，以x1、x2、x3和x4分别代表籽粒的湿度、硬度、容重和蛋白质含量，以y1、y2和y3分别代表面粉湿面筋含量、吸水率和沉降值，以z1、z2、z3、z4和z5分别代表面团延展性、最大抗延伸阻力、稳定时间、形成时间和拉伸面积，所得回归方程、决定系数(R2)、回归测验F值和P值如表5所示。从表5可知，除了面团最大抗延伸阻力对籽粒性状的回归方程不显著(P=0.057>0.05)以外，其余的回归方程都达到极显著水平(P<0.01)，说明除了面团的最大抗延伸阻力外，面粉的性状和面团的其他性状都可用各自前阶段产品性状指标予以预测。籽粒性状(x1～x4)对面粉湿面筋含量(y1)的决定系数达0.949 5，籽粒性状(x1～x4)对面团延展性(z1)的决定系数为0.788 5，面粉性状(y1～y3)对面团延展性(z1)的决定系数为0.873 6。从后两个决定系数的相对大小可知，利用面粉性状比利用籽粒性状对面团性状预测更可靠。

表5 面团对面粉和籽粒以及面粉对籽粒的性状回归结果Table 5 Regression analysis of characters of dough to flour and grain, and lour to grain

3 讨 论

关于小麦品质性状相关性问题已有较多报道[9-18]。研究表明，面粉品质性状通常与磨粉的工艺有关[6]。桑 伟等[10]研究表明，籽粒硬度和籽粒蛋白质含量与小麦磨粉品质关系最为密切。Gaines[13]和Abboud等[14]的研究表明，籽粒蛋白质含量和面粉面筋含量相关性最大。本研究发现，籽粒蛋白质含量与面粉湿面筋含量、籽粒硬度与面粉吸水率显著相关。这些结果说明，若要改变面粉的品质性状，除了调整磨粉阶段加工工艺以外，还需要在小麦生产阶段形成硬度和蛋白质含量符合特定要求的籽粒。Graybosch等[16]和Morris等[17]等发现，面粉特性既与小麦基因型有关，又受小麦种植环境影响，这与本研究中面粉性状在品种间和环境间均有显著性差异的结果相一致。

除了小麦籽粒和面粉的性状在品系间和环境间的变化外，本研究还发现，面团的大部分性状在品系间和环境间也有显著或极显著差异。这就启示人们，无论籽粒、面粉还是面团，都既要注重小麦品系的选择又要考虑种植环境的影响，才能获得符合一定特征特性的产品。在品系间，籽粒、面粉和面团性状的变异系数分别以蛋白质含量、沉降值和最大抗延伸阻力最大，说明小麦品系的不同主要引起小麦品质在蛋白质含量、沉降值和最大抗延伸阻力存在差异。在环境间，以籽粒硬度、面粉沉降值和面团拉伸面积的变异系数最大，说明小麦种植环境的不同主要引起小麦品质在籽粒硬度、面粉沉降值和面团最大抗延伸阻力的差异，即品系和环境对小麦品质主要影响的性状不尽一致。籽粒、面粉和面团性状在品系间变异性普遍大于环境间的这一结果可说明，品系对籽粒、面粉和面团性状的影响比环境的更大。所以在涉及关于小麦籽粒、面粉和面团的品质问题时，应着重首先考虑适宜品系的选用，其次再考虑选用适宜的种植环境。这也证明了育种工作在小麦产品品质改良中的重要性。

依照本研究结果中各具体性状间关系的性质和大小初步可知，若要提高面粉和面团品质性状的指标值，可适当降低籽粒含水量，因为小麦籽粒含水量与面粉和面团的大部分性状负相关。籽粒硬度高有利于面粉性状指标的提高，但对面团性状指标则无明显影响，籽粒容重对面粉和面团性状影响少而小，籽粒蛋白质含量对面粉和面团的多个指标都有正向作用。面粉湿面筋含量和沉降值对面团延展性、最大抗延伸阻力、稳定时间、形成时间和拉伸面积均有显著的正向作用。面粉吸水率仅对面团延展性有显著正向作用，而对面团其他四个性状无显著作用。

本研究还发现，面粉与面团性状的相关系数绝对值比籽粒与面团性状相关系数绝对值大，说明面团性状与面粉比与籽粒性状更密切。从回归方程决定系数来看，面粉性状比籽粒性状对面团性状决定性更大。这一结论根据小麦产品形成的顺序是不难理解的，因为前两者产品之间比后两者之间在生产程序上更近。

本研究仅涉及了籽粒、面粉和面团的部分性状，涉及的小麦种植环境也只有四个，关于小麦更多阶段产品(例如还有食品)，以及其他性状和在更多种植环境下的变异性和关系我们今后将进一步深入研究。