不同品质类型小麦籽粒部分营养成分的积累

王康君，郭明明，孙中伟，张广旭，陈 凤，李 强，樊继伟

(连云港市农业科学院，江苏 连云港 222000)

品质是指小麦对特定用途产品的适宜程度，包括加工品质、外观品质和营养品质。我国小麦品质的研究始于20世纪80年代，之前的研究主要集中于改进面筋质量及面制品的色泽。随着社会的进步、经济的发展及人民生活水平的不断提高，人们越来越关注谷物的营养品质，越来越多的研究开始集中于小麦营养品质的分析[1]。淀粉是小麦籽粒的最重要组成部分之一，约占小麦籽粒干重的65%，淀粉的含量、直链淀粉与支链淀粉的比值及糊化特性等都直接影响小麦的加工品质及其制品的食用品质[2]。小麦籽粒中含有很多人体必需氨基酸，这些氨基酸通过小麦植株利用氮的形式同化而成，各种氨基酸的含量及组成比例，是评判小麦籽粒营养品质好坏的重要指标[3]。蛋白质是小麦中重要的营养成分之一，根据溶解特性被分为清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白，其中麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是影响小麦加工品质的最主要蛋白[4]。本文探讨了不同品质类型的小麦在籽粒灌浆形成期各营养成分的积累，重点分析了小麦籽粒发育过程中可溶性糖、淀粉、蛋白质及氨基酸等营养成分的变化趋势，以期为更好地开展小麦营养价值的研究利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为3个不同品质类型的小麦品种(系)，包括2个强筋小麦品种：藁优2018和师栾02-1；2个中筋小麦品种：连麦6号和淮麦20；2个弱筋小麦品种：扬麦13和宁麦13。

1.2 试验设计

试验于2016年和2017年在连云港市农业科学院东辛农场试验基地进行，试验田前茬为稻茬，土壤类型为潮盐土，有机质15.0 g/kg、全氮1.1 g/kg、有效磷57.2 mg/kg、速效钾414.0 mg/kg、pH值为7.54。

试验采取随机区组设计，4 m行长，10行区，行距0.22 m，每行定苗140株，3次重复。开花期选择同一天开花(以穗子中部第一朵小花的花药露出为准)，大小均匀一致的主茎穗子挂牌，并标明开花日期，于花后7 d开始取样，以后每隔7 d取一次样，每区每次取30个主茎穗，取中部籽粒，部分籽粒立即置于液氮罐中速冻后保存于-80 ℃的冰箱待测；剩余籽粒置于105 ℃烘箱杀青30 min后于80 ℃下烘至恒重，留存待测。

1.3 测定项目与方法

蛋白质含量测定采用半微量凯氏定氮法[5]；可溶性糖含量测定采用硫酸蒽酮法[6]；淀粉含量测定采用酸水解-DNS法[7]；氨基酸含量测定参照张战凤等的方法[8]。

1.4 数据处理

利用Excel 2003软件对数据进行初步整理，用Simaplot 10.0进行作图分析。

2 结果与分析

2.1 不同品质类型小麦籽粒可溶性总糖积累动态

由图1可以看出，不同品质类型小麦籽粒可溶性总糖积累趋势基本一致，均为从花后7 d开始至成熟籽粒中可溶性总糖含量逐渐下降，弱筋小麦扬麦13和宁麦13籽粒中可溶性总糖含量下降速度较快，强筋小麦藁优2018和师栾02-1及中筋小麦连麦6号和淮麦20籽粒中可溶性总糖含量下降相对较缓；至成熟期，弱筋小麦扬麦13和宁麦13籽粒中可溶性总糖含量明显低于供试的强筋和中筋小麦品种。

图1 不同品质类型小麦籽粒可溶性总糖含量动态变化

2.2 不同品质类型小麦籽粒淀粉积累动态

由图2可以看出，不同品质类型的小麦籽粒总淀粉含量变化趋势基本一致，即随着籽粒灌浆进程，籽粒中的总淀粉含量迅速增加，至花后21 d增幅开始减缓，到成熟期达最大值。不同品质类型的小麦籽粒淀粉积累在花后21 d开始表现出明显差异，主要表现为弱筋小麦>中筋小麦>强筋小麦，成熟期各品质类型小麦籽粒淀粉积累量与此表现出相同的规律。

由图3可以看出，不同品质类型的小麦籽粒直链淀粉的积累均表现为“S”型曲线变化，即在花后7～14 d增加缓慢，花后14～21 d开始迅速增加，之后至成熟有较小增幅。与总淀粉含量变化趋势一致，不同类型小麦籽粒的直链淀粉含量也是在花后21 d左右出现明显差异，表现为扬麦弱筋小麦>中筋小麦>强筋小麦。

花后小麦籽粒中支链淀粉含量不断增加，且不同品质类型的小麦品种表现趋势基本一致，在花后21 d左右，弱筋小麦中支链淀粉含量明显高于中筋小麦和强筋小麦，强筋小麦中支链淀粉含量最低。支链淀粉的积累是在花后7～21 d迅速增加，之后至成熟增幅较小，成熟期藁优2018小麦籽粒中的支链淀粉含量明显低于其他品种。

2.3 不同品质类型小麦籽粒蛋白质及其组分的积累

由图4可以看出，不同品质类型的小麦品种籽粒蛋白质含量的积累均呈现高-低-高的变化趋势，在花后21 d左右的蛋白质含量最低，这可能是由于在籽粒发育初期，干物质积累较少，蛋白质的相对含量较高，而随着籽粒不断灌浆充实，籽粒中淀粉迅速合成，致使蛋白质的相对含量下降，到籽粒发育后期，淀粉合成速度下降，蛋白质的相对含量又逐渐上升。不同小麦品种间最终蛋白质含量表现为：藁优2018与师栾02-1蛋白质含量较高，连麦6号与淮麦20次之，扬麦13与宁麦13最低。

图2 不同品质类型小麦籽粒淀粉含量动态变化

图3 不同品质类型小麦籽粒直链淀粉及支链淀粉含量动态变化

图4 不同品质类型小麦籽粒蛋白质含量动态变化

由图5可以看出，不同品质类型的小麦籽粒中各蛋白质组分的积累趋势也基本一致。清蛋白和球蛋白的变化趋势相同，即在花后7 d含量最高，之后逐渐下降。与清蛋白和球蛋白不同，醇溶蛋白和谷蛋白的积累表现为花后7 d至成熟逐渐增加的趋势，且不同类型小麦品种间均表现出较显著差异。强筋品种藁优2018和师栾02-1中醇溶蛋白及谷蛋白含量相对较高，弱筋品种扬麦13和宁麦13中这2种蛋白的含量则相对较低。

2.4 不同类型小麦籽粒中必需氨基酸的积累

由图6可以看出，除色氨酸外，不同品质类型的小麦籽粒中必需氨基酸的积累均为花后7 d的含量最高，之后1周则迅速下降，至成熟期氨基酸含量最低；不同品质类型的小麦品种籽粒中色氨酸含量则表现为逐渐增加的趋势。相较强筋小麦和中筋小麦，弱筋小麦的氨基酸含量下降速率更缓慢，且弱筋小麦籽粒中各氨基酸含量高于中筋小麦和强筋小麦，强筋小麦籽粒中的氨基酸含量相对较低。

3 讨论

小麦品质的评价包括加工品质、外观品质和营养品质，以往较多集中于加工品质等的研究[9-10]，随着人们对谷物营养要求的提高，营养品质的提高也逐渐成为小麦育种的目标。小麦籽粒中包含多种营养成分，籽粒灌浆就是籽粒中各种营养成分不断积累的过程，不同的营养成分变化趋势不同，充分了解不同类型小麦籽粒中营养物质积累规律，对提高小麦营养品质，促进小麦营养品质利用意义显著。

图5 不同品质类型小麦籽粒蛋白质组分含量动态变化

图6 不同品质类型小麦籽粒必需氨基酸含量动态变化

本研究结果表明，不同类型小麦品种籽粒中的可溶性糖含量从花后7 d开始逐渐降低，至成熟期降至最低，且相较强筋及中筋小麦，弱筋小麦籽粒中的可溶性总糖含量速率更快，最终含量更低。各小麦品种中蛋白质的积累趋势基本一致，均表现为高-低-高的“V型”变化动态，在花后21 d左右的含量最低，这种变化趋势与籽粒中淀粉的积累有关，小麦籽粒中淀粉含量呈逐渐增加的趋势，且花后21 d以前增加迅速，对蛋白质的含量有一定的稀释作用，导致蛋白质的相对含量下降；花后21 d至成熟淀粉的积累增速较缓，蛋白质的相对含量又逐渐增加。小麦中含有人体所必需的8种氨基酸(苏氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸)，在籽粒发育初期，籽粒中除色氨酸外的必需氨基酸的含量较高，后逐渐下降，不同品质类型的小麦品种变化趋势相似，但各种氨基酸含量在不同品质类型的小麦品种间存在差异。

以上研究所得规律与前人研究结论基本一致，部分结果如蛋白质含量最低值出现的天数等与以往研究略有不同，这可能是由于取样时期或种植条件的不同导致的[11-16]。本研究揭示了不同品质类型小麦籽粒中可溶性糖、淀粉、蛋白质及氨基酸等营养物质的积累特点，对进一步加强小麦营养品质的研究与利用具有一定的参考意义。