甘肃冬小麦品种品质性状分析与评价

周 刚，张文涛，鲁清林，白玉龙，汪恒兴，张耀辉，张礼军

(1.甘肃省农业科学院小麦研究所，甘肃兰州 730070； 2.天水市农业学校，甘肃清水 7414002； 3.甘肃省天水市农业科学研究所，甘肃天水 741001)

小麦为甘肃省主要粮食作物之一[1]。为满足人们的生活需求和提升小麦市场竞争力，发展优质、专用小麦成为现代农业研究的主要内容。甘肃常年种植冬小麦面积60×104hm2，其中约65%以上分布于陇东(平凉市、西峰市)、陇南(陇南市、天水市)地区的旱塬、丘陵和山地，为甘肃省冬小麦主产区[2]。研究现阶段甘肃冬小麦主产区小麦品质状况，对甘肃冬小麦生产品种布局、品种改良具有重要意义。

小麦籽粒的营养和加工品质受基因型、生态环境和栽培措施等多种因素影响，不同地区小麦品质性状存在差异，导致小麦最终用途不同[3-5]。研究表明，蛋白质特性和淀粉特性是影响小麦面包、面条和馒头等食品加工品质的重要性状，其中沉降值、面筋指数、面团流变学特性等品质指标主要受基因型影响，作为重要参数被用于分析和评价小麦品质[6-10]。与全国小麦整体质量相比，甘肃小麦品种的沉淀值、硬度和湿面筋含量较高，但面筋弹性较差[14]。目前，对甘肃小麦品质的研究多围绕品质性状遗传组成分析，主要包括蛋白质亚基组成与品质效应的关系，但品种区域代表性不强，且很少有关小麦加工品质和淀粉糊化特性的系统研究。因此，采用不同的品质参数综合分析，有助于科学评价小麦籽粒质量，以实现不同小麦品种籽粒或面粉的最终用途专用化。

本研究以甘肃省冬小麦主产区现阶段推广的100个冬小麦品种为供试材料，采用大田试验取样，测定其籽粒品质、磨粉品质及面团流变学特性，以明晰该地区冬小麦品质状况，为选育甘肃省优质冬小麦品种，推动优质小麦生产提供理论依据和材料基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为目前在甘肃省冬小麦主产区(陇东、陇南)推广种植的100个冬小麦主栽品种，均由甘肃省农业科学院小麦研究所提供。根据品种适宜种植区域将其分为两部分，适宜陇东(平凉市和西峰市)地区的58个品种种植于平凉市灵台县农技中心试验田，适宜陇南(陇南市和天水市)地区的42个品种种植于甘肃省农业科学院清水试验站。均采用随机区组设计，每个材料2次重复，小区面积13.34 m2(6.67 m×2 m)，每小区播种10行，行距0.2 m，区距0.4 m，走道0.5 m，试验地四周设保护行。灵台试验点2016年9月25日播种，2017年6月25日收获；清水试验点2016年10月5日播种，2017年7月3日收获。田间管理均与大田一致。每份材料单收、单脱、单晒、单贮藏。

1.2 检测指标与方法标准

所有材料收获后采用瑞典Buhler公司生产的MLU202试验磨粉机磨粉，出粉率70%，方法参照AACC-26-21.02。

面粉蛋白质含量采用凯氏定氮法测定。湿面筋含量和面筋指数参照ISO 5529-2007，采用glutomatic 2200 和centrifuge 2015面筋指数仪(Perten，Hagersten，Sweden)测定。沉降值参照ISO 5529-2007，采用沉降仪(Brabender，Duisburg，Germany)测定。面团粉质特性参照AACC-54-10.01，采用粉质仪810110(Brabender，Duisburg，Germany)测定。拉伸特性参照AACC-54-21.02，采用拉伸仪8600.33.02(Brabender，Duisburg，Germany) 测定。淀粉糊化特性参照AACC-76-21.01，采用Brabender公司生产的Micro Visco-Amylo-Graph测定。

1.3 数据分析

利用Excel 2010对数据进行统计与处理，采用SPSS 20.0进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 甘肃冬小麦主产区小麦品种品质特性

2.1.1 蛋白质品质状况

甘肃省冬小麦主产区小麦品种蛋白质含量平均值为14.15%，变异系数为7.27%；湿面筋含量18.70%～39.20%，平均32.21%，变异系数 10.80%；面筋指数5.41%～93.95%，平均 60.04%，变异系数31.04%；沉降值9.50～60.50 mL,平均29.74 mL，变异系数33.34%(表1)。变异系数大小依次为沉降值>面筋指数>湿面筋含量 >蛋白质含量。参照国家优质强筋/弱筋小麦品质标准要求GB/T17892-1999，蛋白质含量达国家强筋一级(≥15%)、二级(≥14%)优质标准的分别占21.00%和38%，达国家弱筋优质标准(≤11.5%)的仅有一个品种，占1.00%。 22.00%和33.00%的湿面筋含量分别达到国家一级、二级强筋优质标准，1.00%的湿面筋含量达到国家优质弱筋品质标准的要求，其余44.00%样品湿面筋含量在22%～32%之间。

2.1.2 面团流变学特性

甘肃省冬小麦主产区小麦品种的面团吸水率平均为64.88%，变化范围 58.70%～71.20%，变异系数3.86%； 形成时间平均值3.52 min， 变化范围1.70～3.52 min，变异系数34.39%；稳定时间平均值3.14 min，变化范围0.90～10.40 min，变异系数61.86%；弱化度平均值 88.66 F.U，变化范围9.00～194.00 F.U，变异系数46.18%；粉质质量指数平均值53.22，变化范围21.00～126.00，变异系数 40.43%(表2)。变异系数依次为稳定时间>弱化度>粉质质量指数>形成时间>吸水率。2%样品的稳定时间≥10 min，达到国家一级优质强筋面粉品质标准，4%样品的稳定时间≥7 min、<10 min，达到国家二级优质强筋面粉品质标准，38%样品的稳定时间≥3 min、 <7 min，达到面条用小麦行业标准，50%样品的稳定时间≤2.5 min，达到国家优质弱筋小麦品质标准。97%样品吸水率≥60%，仅有3个样品吸水率低于60%。31%的品种弱化度≥100 F.U，其余均小于100 F.U。18%样品的粉质质量指数≥70，32%样品的粉质质量指数在50～70之间，50%样品的粉质质量指数 <50。

表1 供试小麦品种(系)的蛋白质特性Table 1 Protein properties of winter wheat tested

甘肃省冬小麦主产区小麦品种拉伸长度平均值195.73 mm，变化范围128.00～250.00 mm，变异系数15.96%；拉伸阻力平均值139.69 B.U，变化范围44.00～364.00 B.U，变异系数 52.72%；拉伸比例平均值 0.77，变化范围0.20～2.70，变异系数67.73%；拉伸曲线面积平均值46.97 cm2，变化范围13.00～104.00 cm2，变异系数43.57%；最大拉伸比例0.91，变化范围 0.2～3.0，变异系数 68.17%；最大拉伸阻力 168.02 B.U，变化范围45.0～427 B.U，变异系数 54.09%(表2)。变异系数依次为面团最大拉伸比例>拉伸比例>最大拉伸阻力>拉伸阻力>拉伸比例>拉伸曲线面积>面团拉伸度。3%样品的最大拉伸阻力≥400 B.U，31%样品的最大拉伸阻力介于200～400 B.U之间，66%样品的最大拉伸阻力<200 B.U。 41%样品的延伸度≥200 mm，59%样品的延伸度介于100～200 mm之间。2%样品拉伸曲线面积≥100 cm2，98% 样品的拉伸曲线面积<100 cm2， 其中64%样品的拉伸曲线面积<50 cm2。2%样品的最大拉伸比例≥3，6%样品最大拉伸比例介于2～3之间，28%样品最大拉伸比例介于1～2之间，64%样品最大拉伸比例<1。

表2 供试小麦品种(系)面团流变学特性Table 2 Rheological properties of dough of winter wheat tested

2.1.3 淀粉糊化特性

甘肃省冬小麦主产区小麦品种糊化温度平均值70.05 ℃，变化范围50.25～88.00 ℃，变异系数18.43%；峰值时间平均值5.86 min，变化范围 4.87～6.53 min，变异系数6.63%；峰值黏度平均值1 807.44 cP，变化范围504.96～3 020.04 cP，变异系数38.74%；崩解值平均值614.64 cP，变化范围152.04～1 152.00 cP，变异系数 43.60%；回升值平均值301.56 cP，变化范围335.04～1 664.04 cP，变异系数29.35%；低谷黏度平均值1 192.68 cP，变化范围174.96～ 2 088.00 cP，变异系数39.81%；最终黏度平均值2 220.36 cP，变化范围510.00～3 752.04 cP，变异系数34.71%(表3)。除峰值时间外其他指标在品种间变异较大。

表3 供试的冬小麦品种淀粉糊化特性Table 3 Characteristics of starch gelatinization of winter wheat tested

表4 甘肃陇东南主栽冬小麦品种(系)品质指标间的相关性Table 4 Ccorelation among quality indexes of winter wheat of main area from Gansu province

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

2.2 品质类型划分

参照国家优质强筋/弱筋小麦品质标准GB/T17892-1999，以蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间为评价指标，发现在100份测试样品中，仅有1份材料各项指标达到国家二级强筋小麦标准(占1%)，没有各项指标均达国家优质一级强筋和优质弱筋小麦标准的材料。根据国家小麦品种品质分类标准GB/T17320-2013，在100份材料中，有2份达中强筋小麦标准(占2%)，有7份达中筋小麦标准(7%)，其余材料(91%)没有指标完全满足国家强筋和弱筋小麦品质标准的，其各项指标间多存在强、中、弱筋层次交错现象，未能协调达标，不能明确归类。按甘肃省区试审定标准，100份材料中，5份达强筋小麦标准(5%)，38份达中筋小麦标准(38%)，没有材料达到弱筋小麦标准。其余材料(占57%)不能明确归类。

2.3 甘肃冬小麦主产区小麦品种品质指标间的相关性

由小麦品质参数指标间的相关分析(表4)可知，除面筋指数与蛋白质含量和湿面筋含量的相关不显著之外，其他蛋白质特性各指标间均极显著相关。说明对小麦蛋白质特性评价需综合数量和质量指标，其中沉淀值为重要的蛋白质性质指标。由蛋白质特性与面团流变学特性间的相关分析可知，面筋指数、沉降值均与稳定时间、弱化度、粉质质量指数呈极显著相关，说明蛋白质质量影响面团的流变学特性。

除吸水率与稀解值间相关不显著外，其他粉质参数与淀粉糊化特性参数间均呈极显著相关。拉伸曲线面积与稀解值、回生值间相关不显著外，其他拉伸参数与淀粉糊化特性参数间均呈极显著相关。拉伸面积、拉伸阻力、拉伸比例间呈极显著相关。

粉质参数、淀粉糊化特性各参数间均存在极显著相关性，其中粉质质量指数分别与稳定时间、弱化度相关系数为0.966、-0.855；峰值粘度与其他淀粉糊化特性参数指标间相关系数较高，说明峰值粘度为反映淀粉糊化特性的重要指标。

3 讨 论

小麦籽粒品质受基因型、生态环境和栽培措施等多种因素影响，不同地区间小麦品质性状存在差异[3-5]。采取品种合理布局，发展小麦生产区域化，可最终实现小麦的优质专用化。尚勋武等[11]根据甘肃省冬麦区代表品种的品质状况和生态类型条件，认为甘肃省冬小麦主产区属中强筋、中弱筋冬性、半冬性小麦生态区，主要包括平凉、庆阳大部分行政区，天水、陇南部分地区；该区域适合发展中强筋力小麦和中弱筋力小麦。本研究通过对甘肃省冬小麦主产区100个小麦品种的籽粒蛋白质品质、磨粉品质及面团流变学特性分析发现，分别以蛋白质含量、湿面筋含量和稳定时间单个指标作为判断依据，达到优质小麦-强筋小麦二级标准的比例分别为38%、33%、4%。这与尚勋武等[11]、杨芳萍等[12]的结论基本相一致。单个指标达标的小麦品种很多，但综合其他指标，达标率较低，尤其是缺少强筋一级和优质弱筋型专用小麦品种。小麦面筋强度较低，稳定时间较短，拉伸最大抗延阻力和拉伸面积较小，是造成甘肃冬麦主产区强筋、弱筋小麦达标率低的主要因素。因此，发展甘肃优质小麦应着眼于提高蛋白质和湿面筋的质量，以提升区域内小麦整体质量水平。

蛋白质特性、磨粉品质特性和面团流变学特性是小麦重要的品质性状，与食品加工品质关系密切[13]。本研究发现，蛋白质性状中沉淀值的变异系数最大，面团流变学特性中稳定时间的变异系数最大，这与王 辉等[14]、佟汉文等[15]的研究结果一致，表明甘肃冬小麦品种资源籽粒蛋白质品质和加工品质的差异主要是籽粒沉淀值和稳定时间的差异引起的。沉淀值和稳定时间在甘肃冬小麦品种资源中具有丰富的遗传变异(表1、表2)，具有较大的遗传改良潜力，应作为甘肃小麦品质遗传改良的重点目标。

本研究表明，甘肃生产上种植的主要冬小麦品种以中筋类型为主，优质强筋和优质弱筋类型的比例较低，这与我国小麦的整体质量状况相一致[16-18]。主要原因是长期以来，受生态条件的限制，甘肃省冬小麦育种多围绕抗逆、高产，以产量作为衡量品种的关键指标，育种过程中重视产量相关性状的选择，而对品质相关性状关注不足；此外，品种审定时主要采用蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀值为相关指标评价品质优劣，不能够真实反映品种品质特性，导致小麦品质育种和小麦品质评价相对滞后，小麦整体质量不高，影响其最终加工用途，成为当前甘肃小麦品种推广应用和市场化的主要限制因素。以沉淀值为例，甘肃冬小麦育种过程中未对沉淀值进行严格选择，造成沉淀值变异幅度较大(表1)。因此，应开展优异小麦种质资源收集、鉴定和评价，结合品质育种改良，以提高品种沉淀值和稳定时间水平。作为甘肃省重要粮食生产基地的陇东、陇南地区，在品种选育上一定要改变原有的重“产”轻“质”，走“抗逆与优质并举”的育种路子。此外，在品种审定中，应尽快改进品种优质评价体系，满足品种推广和市场化需求，以推动甘肃小麦生产区域专业化的健康有序发展。