四川小麦加工品质调查

祁鹏飞，李庆成，陈 庆，郭祯儒，周才懿，陈 晨，王 琰，孔 丽，魏育明，郑有良*

（1.西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室，成都 611130；2.四川农业大学小麦研究所，成都 611130）

小麦是主要的粮食作物之一，是全球约40%人口的主食，为人类提供约18%热量和20%蛋白质（http://www.fao.org/faostat/en/#data/CC）。《2018年小麦行业深度分析报告》显示，我国是世界上最大的小麦生产国和消费国，占当年世界小麦总产量的17%和总消费量的16%。小麦营养价值高，具备独特的加工品质，是世界上加工方式最多、制品种类最丰富的粮食作物[1]。可见，小麦生产对保障国家粮食安全和提升人民生活品质具有重要意义。随着生活水平的提高，市场对用于加工高品质面制品的优质专用粉需求量日益增加。目前，我国小麦的加工品质不能满足市场需求[2]。因此，提升和改善我国小麦加工品质具有重要意义。

加工品质通常指在制作食品时对面粉和面团理化特性的要求。加工品质决定小麦的价值和用途，影响种植户的生产积极性，影响加工企业的效益[3]。小麦品种品质分类国家标准《GB/T 17320-2013》将小麦分为强筋、中强筋、中筋和弱筋4种类型[4]。农业农村部谷物品质监督检验测试中心连续13年（2006—2018年）发布的《中国小麦质量报告》及我国各个麦区多年的加工品质检测分析报告[5-12]显示，现阶段我国小麦的加工品质仍以中强筋和中筋为主，缺乏优质强筋，尤其缺乏优质弱筋类型。

小麦的加工品质由品种遗传特性、土壤条件、生态因子和栽培措施等因素共同决定，在品种间、地点间和年份间差异巨大[13-16]。与此对应，品质育种、品质区划和栽培措施是改良小麦加工品质的3种有效途径。其中，品质区划依据生态条件和品种的品质表现将小麦生产区划分为若干不同的品质类型，以充分利用天时地利等自然资源优势和品种的遗传潜力，实现优质小麦的高效生产，是当下快速提升和改善小麦加工品质最有效的途径。我国现有的品质区划认为四川麦区主要适宜发展中筋小麦，部分地区适宜发展弱筋小麦[17]。随着品种遗传特性、生态环境和栽培措施的改变，推测四川小麦的加工品质相比以前已发生较大变化。因此，很有必要在国家小麦品质区划的基础上，系统调查四川麦区现有主栽品种的加工品质表现，明确当下四川小麦的品质定位，为品质育种提供参考；为在四川发展优质专用小麦生产，提升四川小麦产业竞争力和种植效益，服务国家农业供给侧结构性改革提供支撑。

本研究选取7个不同筋力水平且在生产上大面积推广的代表性品种，在18个试验点进行种植，收获后测定加工品质参数，调查四川小麦加工品质现状及潜力，以期为今后四川小麦品质育种、生产布局和优质小麦生产提供依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

7个不同筋力水平（以品种审定公告为准）小麦品种（附表1），即两个弱筋品种川农16和绵麦51，3个中筋品种川麦60、川麦104和绵麦37，两个强筋品种蜀麦482和蜀麦969，以及市场上畅销的20种优质饼干弱筋粉（附表2）。

附表1 试验品种简介Supplementary table 1 Introduction of the 7 wheat cultivars used

附表2 试验用到的20种畅销饼干低筋粉简介Supplementary table 2 Introduction of the best-selling cookie crumb powders

1.2 试验设计

2014—2017年连续3个小麦生长季在代表四川小麦主产区的18个试验点种植（附表3）。试验采用随机区组设计，每个材料3次重复，小区面积6 m2。田间土壤肥力均匀，播期、播种量和田间管理与四川省小麦区试保持一致。生育期间喷施农药防治白粉病、条锈病和赤霉病。成熟后按小区收获，后熟两个月测定加工品质。

附表3 试验点信息Supplementary table 3 Longitude,latitude and land use of the 18 experimental sites

1.3 加工品质测定

使用Perten 1500型降落数值仪按照GB/T 10361测定降落值[18]，确保无穗发芽情况（降落值>200）；使用CHOPIN CD1实验磨按照美国谷物化学师协会（AACC）26-70[19]方法磨粉。采用FOSS全自动凯氏定氮仪Kjeltec 8400按照NY/T 3方法测定粗蛋白含量[20]；采用Perten 2200型面筋仪按照GB/T 5506.2测定湿面筋含量[21]；使用CAU-B沉降值仪按NY/T 1095测定Zeleny沉降值[22]；采用Brabender FARINOGRAPH-E 50 g粉质仪按照GB/T 14614测定粉质参数[23]；依照美国谷物化学师协会（AACC）10-52[19]方法（配方中的蔗糖改为糖霜）进行酥性饼干制作与评价。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2010软件对加工品质参数进行分析。使用DPS 16.0软件[24]进行品种、试验点、生长季及其互作的联合方差分析。计算各品种在每个试验点3个生长季3个生物学重复的加工品质参数（粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间）均值。根据小麦品质分类国家标准《GB/T17320-2013》[5]，对处于强筋、中强筋、中筋和弱筋水平各参数均值分别赋值为1、2、3和4。赋值后使用 SPSS Statistics 22.0软件对品种和地点进行聚类分析，使用OriginLab公司开发的Origin 2019b和Esri公司开发的ArcGIS 10.2软件绘图。

2 结果与分析

2.1 加工品质理化参数

所有品种在18个试验点的加工品质参数整体处于弱筋水平，生长季间基本稳定（附表4-7）。粗蛋白含量（%）、湿面筋含量（%）、沉降值（mL）和稳定时间（min）3个生长季均值分别为12.23（达到弱筋标准）、23.17（达到弱筋标准）、21（达到弱筋标准）和3.45（中筋标准）。

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2014—2015 生长季中，绵麦51的弱筋品质表现最好，所有品质参数处于弱筋水平；其次为蜀麦969和川麦104，除稳定时间处于中筋水平外，其余品质参数处于弱筋水平；川麦60除稳定时间处于中强筋水平外，其余品质参数处于弱筋水平；川农16和蜀麦482的粗蛋白含量和沉降值处于弱筋水平，其余品质参数处于中筋或中强筋水平。

2015—2016 生长季中，绵麦51、绵麦37和川麦104的弱筋品质表现最好，所有品质参数处于弱筋水平；川农16、蜀麦969和川麦60除稳定时间处于中筋水平外，其余品质参数处于弱筋水平；蜀麦482除粗蛋白含量处于中筋水平外，其余品质参数处于弱筋水平。

2016—2017 生长季中，绵麦51的弱筋品质表现最好，所有参数处于弱筋水平；其次为绵麦37，除粗蛋白含量处于中筋水平外，其余品质参数处于弱筋水平；川麦104和川麦60粗蛋白含量和稳定时间处于中筋水平，其余品质参数处于弱筋水平；蜀麦969和蜀麦482的多数品质参数处于强筋、中强筋和中筋水平（表1）。

表1 3个生长季7个品种在18个试验点的加工品质参数均值Table 1 Mean of processing quality parameters of 7 wheat cultivars for 3 growing seasons at 18 ecological sites

2.2 聚类分析

为了明确品种的加工品质表现，根据加工品质参数的赋值结果对7个品种进行聚类分析（图1A）。第一类为绵麦37和绵麦51，其各项加工品质参数平均值处于弱筋水平；第二类为川麦104、川麦60、蜀麦969和蜀麦482，其粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值的平均值处于弱筋水平，稳定时间均值处于中筋水平；第三类为川农16，其湿面筋含量和沉降值处于弱筋水平，粗蛋白含量和稳定时间处于中筋水平。这表明绵麦51和绵麦37是本试验条件下弱筋特性表现最好的品种，其他5个品种在18个生态点也表现不同程度的弱筋特性，四川麦区的小麦弱筋特性较好。

图1 四川适宜生产优质弱筋小麦Figure 1 Sichuan is suitable for the production of high-quality weak-gluten wheat

为了明确各试验点的加工品质表现，根据赋值结果对18个试验点进行聚类分析（图1B）。第一类包含12个试验点，分别是绵阳市涪城区、自贡市荣县、成都市温江区、凉山州西昌市、内江市市中区、德阳市广汉市、成都市新都区、雅安市雨城区、成都市崇州市、成都市双流区、广元市旺苍县和绵阳市经开区。7个不同筋力的品种在这12个试验点的粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间均值都处于弱筋水平，弱筋表现最好，表明这些区域特别适宜生产弱筋小麦。第二类为南充市顺庆区、成都市郫都区、眉山市仁寿县和遂宁市射洪县。7个品种在这4个试验点的粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间均值分别处于中强筋、弱筋、弱筋和中筋水平。第三类为内江市资中县和乐山市井研县，7个品种在这两个试验点的粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间均值分别处于强筋、中强筋、中筋和中强筋水平。将上述结果呈现在四川省地图上，初步形成四川小麦筋力水平区划图（图1D，表 2）。

表2 7个品种在3类区域（图1B和1D）加工品质参数的均值及变幅Table 2 Mean and range of processing quality parameters for 7 cultivars in three clusters(Figure 1B and 1D)

为了明确优良品种在弱筋小麦生产中的作用，利用弱筋特性表现最好的2个品种（绵麦51和绵麦37）的加工品质参数赋值结果，再次对18个试验点进行聚类分析（图1C）。第一类共有16个试验点，品质参数均值符合弱筋标准。这表明在适宜区域种植优良品种有利于稳定生产优质弱筋小麦。在第二类的内江市资中县和乐山市井研县收获的绵麦37和绵麦51样品的粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间均值分别对应强筋、中筋、中筋和中筋水平，表明这2个试验点不是优质弱筋小麦种植的最佳区域。将结果呈现在四川省地图上，进一步形成四川优质弱筋小麦区划图（图1E，表3）。

表3 绵麦37和绵麦51在两类区域(图1C和1E)加工品质参数的均值和变幅Table 3 Mean and range of processing quality parameters for Mianmai 37 and Mianmai 51 in two clusters(Figure 1C and 1E)

2.3 酥性饼干品质

酥性饼干品质在品种间存在显著性差异（图2A，附表8和附表9）。绵麦37和绵麦51的饼干品质最好，其饼干直径大、厚度小且延展因子大，各项指标显著优于市场上销售的20种优质饼干弱筋粉。川麦104、川麦60、川农16和蜀麦482的延展因子相近，且它们的饼干品质显著优于市场上销售的20种优质饼干弱筋粉。强筋品种蜀麦969的饼干延展因子与20种优质饼干弱筋粉无显著差异。7个品种的延展因子在图1D的12个一类试验点中，均显著高于优质饼干弱筋粉对照组（图2B）。绵麦37和绵麦51的延展因子在图1E的16个一类试验点中也显著高于优质弱筋粉对照组（图2C）。

图2 酥性饼干延展因子（饼干直径/厚度）分析Figure 2 Analysis of the shape factors（diameter/thickness）for crisp cookies

附表8 7个品种在3个生长季18个试验点的酥性饼干品质参数均值Supplementary table 8 Mean of the crisp cookie-making quality parameters of 7 cultivars at 18 sites for three growing seasons

附表9 20种优质饼干弱筋粉的酥性饼干参数Supplementary table 9 Crisp cookie-making quality parameters for 20 popular commercial cookie flour

酥性饼干品质参数在3个生长季之间比较稳定（附表8和附表9）。2014—2015生长季中，饼干直径最大值的前三分别是绵麦37、绵麦51和中裕；饼干厚度最小值前三分别是绵麦37、中裕和绵麦51；延展因子最大值前三分别为绵麦37、绵麦51和中裕。根据延展因子大小进行排序，从大到小前十依次为：绵麦 37、绵麦 51、中裕、新良、川农 16、川麦104、蜀麦482、舒克曼、蜀麦969和川麦60。参试7个不同筋力水平的代表性品种均处于前十。

2015—2016 生长季中，饼干直径最大值前三分别是绵麦51、中裕和绵麦37；饼干厚度最小值前三分别是中裕、绵麦51和绵麦37；延展因子最大值前三分别是中裕、绵麦51和绵麦37。根据延展因子大小进行排序，从大到小依次为：中裕、绵麦51、绵麦37、蜀麦 482、川麦 104、川农 16、新良、舒克曼、蜀麦969和川麦60。参试7个品种均处于前十。

2016—2017 生长季中，饼干直径最大值前三分别是绵麦37、绵麦51和中裕；饼干厚度最小值前三分别是绵麦37、绵麦51和中裕；延展因子最大值前三分别是绵麦37、绵麦51和中裕。根据延展因子大小进行排序，从大到小前十依次为：绵麦37、绵麦51、中裕、川麦 104、川农 16、川麦 60、蜀麦 482、新良、舒克曼和香雪。参试的7个品种除强筋小麦蜀麦969排在第14位，其余6个品种均处于前十。

酥性饼干品质在试验点间存在显著性差异（附表10）。根据延展因子进行各试验点的酥性饼干品质评价，延展因子最大值前三分别是绵阳市经济开发区、成都市新都区、凉山州西昌市。18个试验点的小麦样品制作的酥性饼干延展因子（均值10.14）显著高于对照（20种优质弱筋面粉制作）的酥性饼干延展因子（均值 7.56）（两尾 t检验，P<0.001）。18个地点中仅有内江市资中县的小麦样品制作的延展因子均值（7.07）低于对照的延展因子均值。这表明各试验点的酥性饼干品质整体优于对照。

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2.4 品种、试验点、生长季及其互作对加工品质和酥性饼干品质的影响

对所有样品的加工品质参数和酥性饼干品质参数进行联合方差分析（表4），发现加工品质参数受生长季、试验点和品种的共同影响，互作达极显著水平。其中，生长季的效应最大（P<0.01），其次是品种效应（P<0.01）。试验点对蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值表现出极显著效应（P<0.01），对稳定时间具有显著影响（P<0.05）。试验点和生长季互作、品种与生长季互作以及试验点与品种与生长季的互作均表现为极显著（P<0.01）。试验点与品种互作对沉降值具有极显著影响（P<0.01），对蛋白含量和稳定时间具有显著影响（P<0.05），对湿面筋含量和沉降值无显著影响。整体而言，生长季效应>品种效应>试验点效应。

表4 加工品质和酥性饼干品质参数联合方差分析Table 4 Analysis of variance for processing quality and crisp cookie-making quality parameters

生长季、品种和试验点对酥性饼干品质各参数均有极显著影响（P<0.01）。生长季对酥性饼干参数的效应最大，其次是品种，试验点处于第三位。试验点和生长季互作、品种与生长季互作、试验点与品种与生长季的互作对酥性饼干参数均表现为极显著影响（P<0.01），而试验点与品种互作除对延展因子表现为显著影响（P<0.05）外，对直径和厚度无显著影响。

3 讨论与结论

小麦加工品质定位对育种目标制定和优质专用小麦生产具有重要指导意义。我国2001年确定小麦品质区划结果认为四川麦区主要适宜发展中筋小麦，部分地区适宜发展弱筋小麦[16]。乔媛媛等[11]分析四川省2001—2014年审定的124个小麦品种在四川省井研县和荣县试验点种植的加工品质参数，发现四川小麦以中筋为主，但稳定时间偏低，延长稳定时间有发展强筋和中强筋小麦的潜力，降低蛋白质含量具有发展弱筋小麦的潜力；仅约4%的品种达到弱筋标准，也发现随着产量的提高，四川小麦蛋白含量逐渐下降，呈现弱筋化趋势。郑建敏等[3]分析2008—2016年四川省小麦区试274个样品（130个品系）在井研县和荣县试验点的加工品质参数，发现仅13.87%的样品达到弱筋标准，且四川小麦粗蛋白含量、湿面筋含量、zeleny沉降值、形成时间和稳定时间呈逐年下降趋势，品质改良呈弱筋化趋势。推测随着品种的更新换代，四川小麦的加工品质相比以前已发生较大变化。因此，本研究选取筋力差异巨大的代表性品种开展多年多点试验，结果表明四川大部分小麦种植区可以稳定生产优质弱筋小麦，四川小麦具有良好的酥性饼干品质，四川麦区具有成为我国优质弱筋麦核心产区的潜力。农业农村部谷物品质监督检验测试中心连续13年（2006—2018年）发布的《中国小麦质量报告》显示，现阶段我国缺乏优质弱筋小麦。因此，四川麦区应发挥地域优势，大力发展优质弱筋小麦生产，提升四川小麦种植效益和竞争力。

种植优质弱筋品种更有利于发挥四川适宜生产优质弱筋小麦的地域优势。根据不同筋力水平7个小麦品种的加工品质参数赋值结果对18个试验点进行聚类分析（图1B），发现12个试验点特别适宜生产弱筋小麦。进一步根据弱筋特性表现最好的品种绵麦51和绵麦37的加工品质参数赋值结果对18个试验点进行聚类分析（图1C），发现16个试验点可稳定生产优质弱筋小麦。这表明优质弱筋品种是四川麦区发挥地域优势的重要保障，育种工作者应更集中于优质弱筋小麦新品种的选育。

优质基因和优异种质是培育优质弱筋麦的前提。我们的工作表明绵阳市农业科学院选育的绵麦51和绵麦37在多年多点条件下弱筋特性表现较好，可作为优质弱筋小麦育种的亲本。但是，品质育种年限长风险大，且品质检测耗种量大，因此有必要下大力气鉴定可用于优质弱筋小麦育种的关键QTL和优异基因，解析品质形成的分离机理，并开发特异分子标记，服务弱筋小麦育种。

4 志谢

四川省农科院作物研究所蒲宗君、杨武云、朱华忠、伍玲、汤永禄、李朝苏、郑建敏、李俊、李式昭和罗江陶，四川农业大学刘登才、伍碧华、周永红、张连全、樊高琼和郑亭，西南科技大学杨仕雷、杨随庄，绵阳市农业科学研究院李生荣、任勇、周强、何员江和陶军，南充市农业科学研究院王淑荣、蒋进，凉山州农业科学研究院田宁、刘于斌，乐山市农业科学研究院雷欣，内江市农业科学研究院黄辉跃、王相权、汪仁全，广元市农业科学研究院刘和平、刘培勋，双流站赵银春，荣县种子管理站周文彬，资中县种子管理站朱勇、邹永如，射洪县钱勇等小麦专家为本试验顺利开展提供了帮助，谨致谢意。