不同小麦品种淀粉粒径的比较研究

蔡雨佳，杨凯钧，高科，郝龙，李昕芮，韩晓翠，周晓燕，王德鹏

（1.临沂大学生命科学学院，山东 临沂 276005；2.临沂大学创新创业学院，山东 临沂 276005）

小麦（Triticum aestivumL.）是我国的主要粮食作物，其全球种植面积约占粮食作物面积的31%，产量接近粮食总产的30%［1］。全球大约有40%的人口以小麦为主食［2］。

研究表明，追氮时期推迟［3］、超声处理［4］、新型加热处理［5］等措施均对小麦籽粒淀粉性质或粒度分布有些许影响。大多数淀粉颗粒的粒径会随化学及物理处理而有所变化，比如微细化［6］、非晶化［7］、糊化［8］、老化［9］、物理溶胀［10］等。米象、玉米象、谷蠹等蛀蚀性害虫侵害后小麦淀粉颗粒形貌均会产生较大变化［11］。小麦淀粉的不同指标受不同气候因子的影响程度不同，比如降雨量、温度和光照时间［12］。小麦品种的基因型和各地气候的差别、莳植情况也会影响小麦的淀粉品质［13－17］。

小麦胚乳主要由淀粉组成，不同品种籽粒干重中淀粉占比不同，多在65%～75%之间［18］。淀粉的改性会影响小麦粉制作面条的特性［19］。小麦淀粉颗粒大小会直接影响淀粉的一些理化性质［20－22］。因此，有必要对小麦淀粉进行粒径分析。实际中，用激光粒度分析仪测定淀粉粒径，测出的数据重复性好［23，24］］。因此，本研究以临麦4号、济麦23、烟农999等7个小麦品种为试材，用激光粒度分析仪测其淀粉粒径，并进行比较分析，以期为小麦品种的加工分类和满足人们对面食种类的口感喜好等提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小麦品种：临麦4号、济南17、济麦23、烟农999、师栾02－1、黑麦和山农28。

主要试剂：2 mol／L氯化钠溶液；2%十二烷基硫酸钠；丙酮。

主要器材：电子天平（型号：FA214）；电镜（型号：SEM电镜扫描，Zeiss Merlin Compact）；离心机（型号：TG16－WS高速台式离心机）；激光粒度分析仪（型号：马尔文激光粒度仪Matersizer 3000）等。

1.2 田间种植与管理

供试品种于2018年10月8日种植在临沂市罗庄区谢家官庄村原上青种植合作社，次年6月13日收获。试验地为壤土，0～20 cm土层有机质含量12.2 g／kg、全氮0.57 g／kg、碱解氮69.15 mg／kg、速效磷13.2 mg／kg、速效钾113.5 mg／kg，pH值8.25［25］。种植前每公顷施氮（N）120 kg、磷（P2O5）105 kg、钾（K2O）150 kg，拔节期每公顷施氮（N）120 kg。所施肥料为尿素（N 46.4%）、磷酸二铵（P2O545.5%）、氯化钾（K2O 59%）。各品种小区种植面积75 m2，收获面积3 m2，重复3次。

前茬作物为玉米，一年两熟种植。试验期间，对试验地每天进行降水量、日照时长及气温的统计，每月进行数据汇总并与之年平均数据进行对比，得出试验期间此区域的最大降水量、降水天数、降水总量、日照时长、平均气温等数据与常年差别较小，即环境因素对小麦品种淀粉粒径的影响不大。

1.3 小麦淀粉的提取

参考邬云海等［26］的方法提取小麦淀粉。取小麦籽粒5.0 g，放在蒸馏水中浸泡16 h后，于研钵中充分研磨，再用筛布（200目）反复过滤3次，使其完全变成匀浆状态。之后将其3 500 g离心5 min，倒掉上清液，加入2 mol／L氯化钠溶液5 mL，旋涡振荡混合，再离心；而后采取同样办法用2%十二烷基硫酸钠和蒸馏水清洗，反复4次，丙酮清洗1次，风干，－20℃储存。

1.4 淀粉粒指标测定

参考李芬芬［23］、崔丽娜［27］等的方法测定淀粉粒指标。在蒸馏水中悬浮淀粉样品，超声波分散后进样，再依据激光光散射法原理经计算机软件处理分析结果，得到各淀粉样品的粒径电镜图及平均粒径数据，平行测3个样。取0.05 g淀粉放入离心管，悬浮于蒸馏水中，旋涡振荡混匀后，4℃放置1 h，再每10 min振荡1次，摇匀后吸取样品2 mL至激光粒度分析仪的分散盒中，测定淀粉粒体积、表面积及数量分布状况。

1.5 数据处理

用Microsoft Excel 2019进行数据处理和图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同品种小麦淀粉粒径

从各品种小麦淀粉粒径的电镜图可以看出，淀粉粒大都呈圆形，小点的呈豆子状，大点的呈面包、馒头状。根据电镜图测出小麦淀粉粒径的大小（表1），7个品种的淀粉粒径相差不显著，其中师栾02－1的最高值（33.85μm）和最低值（4.62 μm）都比其它品种高，而烟农999的最高值（29.85μm）和最低值（2.45μm）都比其它品种低。

表1 不同品种小麦淀粉粒径

从7个品种淀粉粒径的平均值分析其集中趋向，看出淀粉粒径从大到小为：山东28＞师栾02－1＞烟农999＞济麦23 ＞黑麦＞济南17＞临麦4号。

2.2 小麦淀粉粒度分布特征

图1为不同品种小麦淀粉粒体积、表面积和数量分布。不同品种小麦淀粉粒各分布图中，数量分布为单峰曲线，体积分布和表面积分布为双峰曲线。

图1 不同品种小麦淀粉粒体积（A）、表面积（B）和数量（C）分布

2.3 不同品种小麦不同粒径淀粉粒体积分布

由表2可知，临麦4号、济麦23、烟农999、师栾02－1、山农28、黑麦和济南17的小淀粉粒（＜9.9 μm）体积比例分别为18.93%、11.24%、13.84%、19.44%、14.62%、19.18%和25.94%，大淀粉粒（＞35.3μm）体积比例分别为15.34%、19.89%、11.38%、9.57%、26.61%、6.81%和0.14%。济南17小麦4～21μm淀粉粒体积比例最大，为50.37%，师栾02－1无＜4μm淀粉粒。综合看，小淀粉粒体积比例以济南17最大，济麦23最小；大淀粉粒体积比例以山农28最大，济南17最小。

表2 不同品种小麦不同粒径淀粉粒体积分布（%）

2.4 不同品种小麦不同粒径淀粉粒表面积分布

由表3可知，临麦4号、济麦23、烟农999、师栾02－1、山农28、黑麦和济南17小麦＜9.9μm的淀粉粒表面积比例分别为40.86%、27.68%、38.42%、43.84%、39.50%、43.94%和51.65%，＞35.3μm的淀粉粒表面积比例分别为4.31%、9.58%、3.44%、1.97%、5.50%、3.12% 和0.32%。济南17小麦3～15μm淀粉粒表面积占比最大。综合看，小淀粉粒表面积以济南17最大，济麦23最小；大淀粉粒表面积以济麦23最大，济南17最小。

表3 不同品种小麦不同粒径淀粉粒表面积分布（%）

2.5 不同品种小麦不同粒径淀粉粒数量分布

由表4可知，临麦4号、济麦23、烟农999、师栾02－1、山农28、黑麦和济南17小淀粉粒（＜9.9μm）数量比例分别为92.90%、90.49%、88.14%、91.78%、88.38%、94.12%和92.69%，大淀粉粒（＞35.3μm）数量比例分别为0.07%、0.14%、0.09%、0.03%、0.13%、0.04% 和0.05%。济麦23小麦3～6μm淀粉粒数量占比最大，为44.42%；师栾02－1无粒径＜3μm的淀粉粒。综合看，黑麦的小淀粉粒数量比例最大，烟农999最小；济麦23的大淀粉粒数量比例最大，师栾02－1最小。

表4 不同品种小麦不同粒径淀粉粒数量分布（%）

3 讨论与结论

淀粉品质是小麦淀粉粒分布的重要决定因素［28，29］。小麦品种的基因型和莳植情况会影响小麦的品质［13，14］。本试验中，在降水、温度、光照、施肥、除草剂等条件相同下，供试品种小麦的淀粉粒径有一定的差距，其中淀粉粒径最大的品种是山东28，最小的是临麦4号。不同品种小麦淀粉粒数量分布为单峰曲线，体积分布和表面积分布为双峰曲线。从体积分布看，小淀粉粒体积比例以济南17最大，济麦23最小；大淀粉粒体积比例以山农28最大，济南17最小。从表面积分布看，小淀粉粒表面积比例以济南17最大，济麦23最小；大淀粉粒表面积比例以济麦23最大，济南17最小。从数量分布看，黑麦的小淀粉粒数量比例最大，烟农999最小；济麦23的大淀粉粒数量比例最大，师栾02－1最小。

小麦淀粉在功能特性上的改变会受到小麦粉结构和组成变化的影响［19］。比如面粉的特性，馒头和面条的加工品质会受到小麦淀粉粒度分布的影响。Šebecˇic＇等［30］对12个不同品质的小麦面粉样品研究表明，pH值2.95时淀粉粒径越大的面粉，其峰值粘度就会下降越显著。本试验各小麦品种的淀粉粒径从大到小为：山东28＞师栾02－1＞烟农999＞济麦23＞黑麦＞济南17＞临麦4号。这7个品种相比，山东28的峰值粘度下降最显著，临麦4号下降最小。本试验结果可为7个小麦品种后续的加工分类及满足人们对面食种类的口感喜好提供数据参考。