施氮量对两个强筋小麦品种品质的影响

张一智 郭雷 晏帅 王鲁振 赵一悦 陈怡菲 李红霞 王中华 高欣

摘 要 为了探究施氮量对强筋小麦品质特性的影响，以强筋小麦品种‘郑麦366和‘郑农46为试验材料，分别设置0、120、240和360 kg/hm2的施氮量，研究不同氮水平对小麦面筋蛋白组成及二级结构、淀粉的粒度分布和粘度特性、面团流变学特性的影响。结果表明，‘郑麦366和‘郑农46分别在N1（120 kg/hm2）和N2（240 kg/hm2）水平下流变学特性达到最佳，这可能是因为两个小麦品种分别在N1和N2下蛋白质含量较高、总淀粉含量较低、B型淀粉相对含量较高；相比于N0（0 kg/hm2），N3（360 kg/hm2）条件下的面团流变学特性显著降低，可能是由于过量施氮分别影响了‘郑麦366的蛋白含量和‘郑农46的B型淀粉含量。综上，相比于其他品质性状，蛋白含量对‘郑麦366品质的影响更大，而B型淀粉含量的变化在‘郑农46品质形成中起主导作用。本研究为强筋小麦‘郑麦366和‘郑农46的氮素施用提供理论依据。

关键词 施氮量；强筋小麦；面筋蛋白；淀粉；二级结构；流变学特性

小麦（Triticum aestivum L.）作为在世界范围内广泛种植的重要粮食作物之一，为人类提供了20%以上的能量和蛋白质[1]。中国小麦产量约占全球总产量的17%左右，小麦的生产对于维护中国乃至世界粮食安全意义重大[2]。随着生活水平的提高，人们对面制品的品质提出了更高的要求，由强筋小麦生产的面包等食品越来越受到消费者的亲睐，而中国优质强筋小麦占比较少，每年需从美国、加拿大等国家进口大量优质强筋小麦才能满足国内市场的需求。近年来，虽然育种家选育了‘郑麦366‘西农979‘济麦44等一批优质强筋小麦新品种，但由于品种的生态适应性、稳定性以及栽培措施等原因[3]，中国强筋小麦的品质达标率仍然不高[4]，生态环境和肥料调控对强筋小麦品质的影响越来越受到了农艺学家的  重视。

小麦面粉主要由蛋白质（约10%～18%）和淀粉（约70%～80%）组成[5]，面粉加水并在机械力的作用下形成具有粘弹性和延展性的面团，面团的流变学特性决定了面团及最终产品的品质。面筋是面团的“骨架”，主要由麦谷蛋白和醇溶蛋白组成，其中麦谷蛋白根据分子量的大小分为高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS），HMW-GS的组成和单个亚基的相对含量都是影响小麦品质的重要因素[6]。在面团中，HMW-GS和LMW-GS通过二硫键形成谷蛋白聚合体，根据在0.5%的十二烷基硫酸钠溶液中溶解度的差异，可将谷蛋白聚合体分为SDS-不溶性谷蛋白聚合蛋白（UPP）和SDS-可溶性谷蛋白聚合体（EPP）[7]，UPP%（UPP占总谷蛋白聚合体的百分数）通常与面团的稳定性及流变学特性正相关[8-9]。此外，面筋蛋白的二级结构也会影响面团的流变学特性，面筋蛋白中的α螺旋通常与面团流变学特性负相关，而β折叠通常与面团流变学特性正相关[10-12]。淀粉以颗粒的形式存在于小麦胚乳中，根据其颗粒大小分为A型淀粉（直径大于10 μm）和B型淀粉（直径小于等于10 μm）[13]。最近的研究表明添加A型淀粉破坏了面筋蛋白的网络结构，降低了面团的流变学特性，而适量添加B型淀粉可以提高面团中的二硫键和氢键含量，加强面筋与淀粉的相互作用，提高面团的流变学特性[14]。

小麦品质不仅受遗传特性影响，也受诸多环境因素的影响。氮素是影响植物生长发育以及品质形成最重要的营养元素之一，研究表明，適量施氮可以显著提高籽粒蛋白质含量，提高面团的形成时间和稳定时间[15]。赵广才等[16]认为，在一定范围内，小麦贮藏蛋白、总蛋白含量和湿面筋含量等主要品质性状均随施氮量的增加而升高。此外，还有研究表明施氮量对强筋小麦的清蛋白和球蛋白（可溶性蛋白）影响小，而对醇溶蛋白和谷蛋白（贮藏蛋白）影响大，提高施氮量可以显著提高贮藏蛋白和总蛋白含量来改善面团品质，进而改善加工品质[17]。然而，有关施氮量如何影响单个HMW-GS相对含量、UPP%及淀粉粒度分布的研究较少。

本试验以‘郑麦366和‘郑农46为试验材料，设置了0、120、240和360 kg/hm2 4个氮水平，研究施氮量对面筋蛋白的组成和二级结构，淀粉粒度分布和粘度特性以及面团流变学特性的影响，为强筋小麦的氮肥运筹提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与设计

本研究以两个强筋小麦品种‘郑麦366（ZM366）和‘郑农46（ZN46）为材料，试验设计与赵瑞等[18]的方案一致。试验材料于2019-2020年种植于陕西省杨陵区西北农林科技大学作物教学标本区（108°4′E，34°16′N），试验田土壤类型为壤土，播种前0～25 cm土层土壤养分状况为全氮0.94 g/kg、速效钾175 mg/kg、速效磷  7.42 mg/kg、有机质12.9 g/kg。采取裂区设计，施氮水平为主区，小麦品种为副区。设置4个施氮水平，即无氮处理N0（0 kg/hm2）、低氮处理N1（120 kg/hm2）、正常氮处理N2（240 kg/hm2）、高氮处理N3（360 kg/hm2），尿素（N 46.4%）、磷酸二铵（P2O5 46%，N 18%）和氯化钾（KCl 52%）以基肥一次施用。每个品种各种20行，行距25 cm，行长1.5 m，每行点播30粒。4个处理，3次重复，每个品种12个小区，共计24个小区，每个小区面积为7.5 m2。除施肥外，耕作、灌溉、病虫草害防治等田间管理均保持一致，小麦成熟后脱粒晒干保存于4 ℃中。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 籽粒化学组成测定 使用近红外谷物分析仪（Diode Array 7250，Perten，Sweden）测定籽粒的化学组成，光谱采集波长范围为950～  1 650 nm，采集方式为反射率。测定指标包括水分、蛋白质、湿面筋和淀粉含量，每个样品测定两次。

1.2.2 小麦面粉、面筋和淀粉样品制备 参考测定的籽粒含水量，加入蒸馏水使籽粒含水量达到14%，充分摇匀后静置24 h润麦，将籽粒在放入磨粉机（Brabender Instruments，Hackensack，NJ，USA）磨粉后过100目筛，试验前在4 ℃冰箱至少保存7  d。将10 g面粉和6 mL混揉形成面团并醒发10 min，随后将面团置于流水下用手反复揉捏冲洗淀粉，直至水流澄清且面筋基质中无硬颗粒。将洗出的湿面筋置于真空冷冻干燥机中干燥48 h，将干燥的面筋用研钵研磨成粉，过100目后保存于4 ℃。将淀粉悬浊液用8层纱布过滤两次并用酒精清洗3次后在烘箱中烘干，将烘干的淀粉用研钵磨碎并过200目筛后保存于  4 ℃。

1.2.3 小麦籽粒麦谷蛋白组分测定 参考李少鹏[19]的方法从面粉中提取麦谷蛋白，称取小麦面粉100 mg置于1.5 mL离心管，加入1 mL 50%正丙醇，混合均匀后65 ℃水浴10 min，13 000   r/min离心10 min后弃上清，重复以上步骤4次后向沉淀中加入250 μL提取液A[50%正丙醇，80 mmol/L Tris-HCl（pH=8.0），1.0%的二硫苏糖醇]，水浴30 min后13 000 r/min离心10 min，加入250 μL提取液B[50%正丙醇，80 mmol/L Tris-HCl（pH=8.0），1.4%的4-乙烯基吡啶]，水浴30 min后13 000 r/min离心10 min，取上清液300 μL，加入1 200 μL预冷的丙酮后置于-20 ℃冰箱12 h，13 000 r/min离心10 min后弃上清，用无水乙醇洗涤沉淀两次，晾干沉淀后加入600 μL溶解液（49.96%乙腈，49.96%水，0.08%三氟乙酸），65 ℃水浴2 h使白色的麦谷蛋白固体充分溶解，样品用0.45 μm尼龙滤膜过滤后装入液相瓶。使用超高效液相色谱仪（Infinity 1290，Agilent，USA）分离麦谷蛋白并进行数据处理。使用ZORBAX SB-C18色谱柱  （5 μm，4.6×150 mm）（Agilent，USA）分离麦谷蛋白，流动相A为含0.08%三氟乙酸的超纯水，流动相B为含0.08%三氟乙酸的乙腈溶液，流动相经双层滤纸过滤并超声除气后使用。采用以下公式计算单个HMW-GS相对含量和H/L：

单个HMW-GS相对含量=单个HMW-GS峰面积/HMW-GS总峰面积×100%

H/L=HMW-GS峰面积/LMW-GS峰面  积×100%

1.2.4 小麦籽粒UPP%测定 参照Li等[20]的方法从面粉中提取SDS-可溶性谷蛋白聚合体（EPP）和SDS-不溶性谷蛋白聚合体（UPP），利用SE-HPLC测定EPP和UPP含量并计算UPP%。向25 mg面粉中加入1 mL提取液  （0.5%十二烷基硫酸钠，0.05 mol/L 磷酸盐缓冲液，pH 6.9），混合均匀后30 ℃水浴30 min，  12 000   r/min离心10 min后上清液即为EPP。向底部沉淀中加入1  mL提取液，超声30 s后离心10 min，上清液为UPP。使用0.45 μm PVDF尼龙膜过滤EPP和UPP后80 ℃水浴2 min。使用超高效液相色谱仪和Biosep-SEC-S3000色谱柱（孔径300 ，尺寸3.5 mm×300 mm×7.8 mm）分離EPP和UPP并根据液相图谱计算UPP%（UPP面积与EPP和UPP面积和的比值），每个样品测两次。

1.2.5 面筋二级结构分析 参考Liu等[7]的方法，将面筋样品放置到傅立叶变换红外光谱仪（i S50，Thermo Fisher，Waltham，Massachusetts，USA）ATR检测器上方，调整仪器参数为：扫描次数32次、分辨率4 cm-1、波长400～4 000 cm-1，每个样品测量两次。使用Peak Fit软件（Version 4.12，Systat Software Inc.，USA）分析面筋样品的光谱图像，经数学计算后得到各二级结构所占的峰面积，通过计算各二级结构峰面积与酰胺I区（1 600～1 700 cm-1）峰面积的比值得到分子间β折叠、分子内β折叠和α螺旋的含量。

1.2.6 B型淀粉含量测定

利用激光粒度仪（Microtrac S3500 SI，Microtrac Inc.，USA）测定淀粉的粒度分布并计算B型淀粉含量，将10 mg淀粉样品分散在蒸馏水中进行测定，每个样品重复测定3次，B型淀粉含量是小于等于10 μm的淀粉颗粒数目占总淀粉颗粒数目的百  分数。

1.2.7 淀粉粘度特性分析 参考Yang等[21]的方法使用快速粘度仪（RVA4500，Perten，Sweden）测定面粉的低谷粘度和最终粘度。将3 g面粉与15 mL蒸馏水在铝筒中混合，悬浮液在  50 ℃下保持1 min后以12 ℃/min速率加热至95 ℃，然后95 ℃保持2.5 min后以12 ℃/min的速率冷却至50 ℃，最后在50 ℃下保持2 min；悬浮液先在960 r/min下搅拌10 s然后在160   r/min下搅拌，每个样品重复测定两次。

1.2.8 小麦面团流变学特性分析 参考Guo等[22]的方法使用旋转流变仪（DHR-1，TA Instruments，USA）测定面团的损耗角正切值（tan δ）。将2 g面粉与1.3 mL蒸馏水混揉成面团后静置10 min，将直径为40 mm的平板装在流变仪上，将面团样品平铺在平板上后调整流变仪间隙为1 050 mm，刮去多余面团并在面团样品周围涂上一层硅油以防止测试过程中水分散失，调整流变仪间隙为1 000 mm后开始测试。测试温度为25 ℃，应变为1%，振荡频率为0.1～10 Hz，每个样品测试两次。

1.3 数据处理

使用Excel软件（Version 2016，Microsoft，USA）收集数据并计算，数据表示为“平均值±标准差”。使用SPSS软件（Version 19.0，SPSS Inc.，Chicago，USA）进行单因素方差分析以确定处理间的差异显著性（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 施氮量对蛋白质含量、组分和面筋蛋白二级结构的影响

2.1.1 蛋白质含量和湿面筋含量 施氮量对‘郑麦366和‘郑农46的蛋白质含量和湿面筋含量有显著影响（图1-A和1-B）。随着施氮量的增加，‘郑麦366的蛋白质含量和湿面筋含量均呈先上升后下降的趋势，低氮（N1）下的蛋白含量和湿面筋含量最高，相比N0水平分别提高了  1.91%和  1.77%，高氮（N3）下的蛋白质含量和湿面筋含量最低，相比N0水平分别降低了  3.88%和3.89%；‘郑农46的蛋白质含量和湿面筋含量变化趋势均表现为先降后升再降的趋势，在低氮（N1）下分别达到了最低值，相比N0分别降低了4.80%和  2.16%，在中高氮（N2）下最高，相比N0分别提高了10.65%和9.85%，可以明显看出施氮量从N1（120 kg/hm2）水平增加到N2（240 kg/hm2）水平，兩种小麦籽粒的蛋白和湿面筋含量的变化不一致，综合多种品质性状，可能是由于此阶段的施氮量超过了‘郑麦366品质达到最佳的氮素需求，导致蛋白和湿面筋含量略有下降，而在N1～N2水平下能够满足‘郑农46对氮素的吸收，适量氮肥促进氮肥同化物供应的增加和蛋白质合成能力的提高，进而使蛋白含量和湿面筋含量增加。

2.1.2 UPP% 施氮量显著影响麦谷蛋白聚合体的形成且两种小麦材料间存在显著差异（图1-C）。随着施氮量的增加，‘郑麦366的UPP%显著下降，相比于N0，N1、N2和N3下的UPP%分别下降了2.03%、11.47%和16.06%；施氮提高了‘郑农46的UPP%，相比于N0，N1、N2和N3下的UPP%分别提高了16.10%、13.60%和  53.64%。上述结果表明：低氮（N1）水平下，蛋白含量显著升高，UPP%却有所下降，这可能与Dx5亚基相对含量下降等因素有关，在中高氮（N2、N3）水平下则可能是由于总蛋白含量降低，使麦谷蛋白聚合体含量降低，影响了麦谷蛋白大聚体的聚合；而施氮促进‘郑农46麦谷蛋白大聚体的形成，且在高氮（N3）水平下促进效果最好。对于该两个品种对施氮量反映出不同的表现，可能是与品种之间UPP%高低有关，氮素处理对低UPP%品种（‘郑农46）的影响比对高UPP%品种（‘郑麦366）的影响要大得多。

2.1.3 单个HMW-GS相对含量和H/L 麦谷蛋白被认为是影响面团品质的关键因素，利用RP-UPLC分离并定量分析了两个小麦品种在不同施氮量下的麦谷蛋白组分（图2），结果表明‘郑麦366和‘郑农46的HMW-GS组成相同，其中Dy10亲水性最强，出峰时间最短，随后是Dx5、By8和Bx7，Ax1亚基的亲水性较弱，出峰时间较长，LMW-GS的亲水性最弱，出峰时间最长。施氮量不会影响麦谷蛋白的组成，而会影响单个峰的峰面积，进而影响单个HMW-GS的相对含量和H/L（表1）。Dx5是典型的优质亚基，可以提高面筋的强度和稳定性。随着施氮量的增加，‘郑麦366的Dx5亚基含量先上升后下降，在N1下最高，在N3下最低；‘郑农46的Dx5亚基含量随着施氮量的增加呈先降低后升高的趋势，在N1下最低，N3下最高。H/L反映了HMW-GS的相对含量，施氮提高了‘郑麦366的H/L，而‘郑农46的H/L略有降低但无显著性差异。综上，‘郑麦366在N1水平下总蛋白含量最高、优质亚基Dx5相对含量最高，‘郑农46在N2水平总蛋白含量最高、高分子量谷蛋白亚基相对含量分布合理，说明‘郑麦366和‘郑农46分别在N1和N2水平下蛋白质特性最优。

2.1.4 面筋蛋白二级结构 施氮量对‘郑麦366和‘郑农46的面筋蛋白二级结构有显著影响。‘郑麦366的面筋蛋白二级结构中α螺旋比例在N0下最高，‘郑农46则相反（图3-A）。N2下的‘郑麦366的β折叠显著高于N0，而N1和N3下的β折叠低于N0；N1下的‘郑农46的β折叠显著高于N0，随着施氮量N2和N3水平，β折叠含量下降，但与N0无显著差异（图3-B）。随着施氮量的增加，‘郑麦366的α螺旋/β折叠先下降后上升且N1、N2和N3的α螺旋/β折叠显著低于N0；随着施氮量的增加，‘郑农46的α螺旋/β折叠逐渐上升且N1、N2和N3的α螺旋/β折叠显著高于N0（图3-C）。说明施氮使‘郑麦

366改善了面筋蛋白二级结构含量分布，使面团更加稳定，有研究认为施氮量达到240 kg/hm2（N2）时可以增加β折叠和无规卷曲的含量，从而改善面筋蛋白二级结构[23]，这一点与‘郑麦366表现一致；但不同于前人研究，施氮使‘郑农46面团的二级结构含量分布变差，面团稳定性下降，这可能是由于‘郑农46对氮肥比较敏感，过度施氮致使‘郑农46的面筋蛋白网络结构破坏，面筋蛋白二级结构组分混乱，形成了较差的二级结构。

2.2 施氮量对淀粉含量、组分和粘度特性的影响

2.2.1 淀粉含量 ‘郑麦366的淀粉含量随着施氮量的增加先减小后增大，N1下的淀粉含量最低，N3下的淀粉含量最高，但4个处理间无显著差异（图4-A）；相比于N0，少量施氮提高了‘郑农46的淀粉含量，而正常施氮或过量施氮降低了‘郑农46的淀粉含量（图4-A）。

2.2.2 B型淀粉含量 随着施氮量的增加，‘郑麦366和‘郑农46的B型淀粉含量先上升后下降，分别在N1和N2下达到最大值，相比于N0分别提高了34.44%和8.35%，‘郑麦366在N0下有最小值，为42.34%，‘郑农46在N3下有最小值，相比于N0下降了1.03%（图4-B）。然而，施氮显著提高了‘郑麦366的B型淀粉含量，而对‘郑农46的B型淀粉含量无显著影响（图4-B）。

2.2.3 粘度特性 施氮量显著影响了‘郑麦366和‘郑农46的粘度特性（图4-C和4-D）。相比于N0，少量施氮提高了‘郑麦366的低谷粘度，而正常施氮或过量施氮降低了‘郑麦366的低谷粘度；施氮显著降低了‘郑农46的低谷粘度，随着施氮量的增加，‘郑农46的低谷粘度先降低后增加，N2下的低谷粘度最低（图4-C）。施氮降低了‘郑麦366和‘郑农46的峰值粘度，随着施氮量的增加，两个小麦品种的最终粘度先下降后上升，分别在N2和N1下有最小值，相比于N0分别下降了  14.63%和18.67%（图4-D）。说明‘郑麦366和‘郑农46的粘度在低氮（N1）水平下对氮素的反应分别为基本不变和显著下降，而施用中高水平氮素（N2、N3）则均表现为淀粉粘度的降低。普遍认为B型淀粉含量与各粘度指标呈负相关[24]，在N0水平下，两种品种的粘度存在差异（图4-C和图4-D），这与B型淀粉含量的结果（图4-B）相对应。

2.3 施氮量对面团流变学特性的影响

损耗角正切值（Tan δ）是面团损耗模量与储能模量的比值，反映了面团的粘弹性强弱，在整个扫描频率内，Tan δ均小于1（图5），这说明面团弹性占主导地位。随着频率的增加，Tan δ先下降后上升，表明面团在低频率剪切时表现出类似固体的行为，而在高频率剪切时表现出类似液体的行为[25]。随着施氮量的增加，‘郑麦366和‘郑农46的Tan δ先下降后上升，‘郑麦366在N1下的Tan δ最低，而‘郑农46在N2下最低（图5），这说明适量施氮可以提高面团的弹性且不同品种的最佳施氮量不同。

2.4 施氮量与两个小麦品种各品质指标间主成分分析

主成分分析（Principal component analysis）是一种线性降维的统计方法，通过正交变换将一组可能存在相关性的变量转换为一组线性不相关的变量，变换后的变量称之为主成分，并将相关性强的变量进行分组，相关性相反的变量分布在通过原点的线的两端。主成分一（PC1）和主成分二（PC2）的累计贡献率为63.8%（图6），在可接受范围之内，即分析具有统计学意义。从得分图来看，样本点间置信椭圆区域重合，说明两个品种在施氮量增大的条件下表现出一定的相似程度；此外，α/β、淀粉含量在PC1方向上贡献较大，UPP%、α/β值和B型淀粉含量在PC2方向上貢献较大，蛋白和湿面筋含量、H/L、低谷和峰值粘度、淀粉含量在两个主成分方向上的贡献都比较大，说明蛋白和湿面筋含量、α/β值、UPP%和B型淀粉含量对该两个品种贡献较大，且图中各指标之间的相关性与本试验品质指标结果一致，再次印证了本试验的可靠性。

3 讨  论

3.1 施氮量对两个小麦品种蛋白特性的影响

施氮量是影响小麦蛋白质含量、组成和结构的重要因素。在N1水平（120 kg/hm2）水平下，‘郑麦366的蛋白质含量、湿面筋含量、优质亚基Dx5含量最高；‘郑农46在N2（240 kg/hm2）条件下蛋白质含量和湿面筋含量最高。王月福等[26]研究发现，适量氮素可通过提高光合作用效率以及旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性，来增加氨基酸含量，从而提高蛋白质的含量。过量施氮，即在N3条件下，‘郑麦366的蛋白质含量和湿面筋含量显著低于N0，而‘郑农46的蛋白质含量和湿面筋含量显著高于N0，这说明两个小麦品种对土壤中氮素的吸收和转运效率存在显著差异。面团的稳定性通常与UPP%正相关，而与α/β负相关[27-30]。相比于N0，施氮显著降低了‘郑麦366的UPP%和α/β，而显著提高了‘郑农46的UPP%和α/β（图1-C和图3-C），这与面团流变学特性的结果不一致，这可能是因为蛋白质的含量对面团的流变学特性的影响更大，掩盖了UPP%和面筋蛋白二级结构差异对面团流变学特性的影响。也有相关研究报道了氮肥对不同品种间蛋白含量的影响差异[31]，印证了两个品种间可能存在氮肥对蛋白含量的不同影响。

3.2 施氮量对两个小麦品种淀粉理化特性的  影响

施氮量也会影响淀粉的含量、组成和理化特性。‘郑麦366的淀粉含量在N1下最低，‘郑农46的淀粉含量在N2下最低；随着施氮量的增加，两个小麦品种的B型淀粉先增加后减小，分别在N1和N2下有最大值（图4-B），这说明施氮量会影响淀粉的生物合成。B型淀粉体积小、比表面积大，可以更加灵活、更加均匀的填充在面筋网络中，加强面筋与淀粉的相互作用进而提高面团的流变学特性[32]。此外，最近的研究表明适量添加B型淀粉还可以提高面团中二硫键、氢键和结合水含量，进而降低面团的Tan δ[14]。‘郑麦366和‘郑农46的面团的流变学特性分别在N1和N2下最优，这与B型淀粉含量最高的结果一致，这说明B型淀粉含量是影响面团品质特性的重要因素之一。面粉中的淀粉含量通常与粘度正相关，而蛋白质含量、B型淀粉含量通常与粘度负相关，面粉粘度特性变化主要与其化学组成有关。Gao等[32]发现最终粘度与面团的流变学特性负相关，而在本研究中最终粘度与面团流变学特性没有明显的相关性，这可能与供试小麦品种遗传背景的差异有关。

3.3 施氮量对两个小麦品种面团流变学特性的影响

施氮量是影响面团流变学特性的重要因素，随着施氮量的增加，两个小麦品种的Tan δ先降低后增加，‘郑麦366和‘郑农46分别在N1和N2条件下面团的流变学特性最优（图5），这说明‘郑麦366达到品质最佳的施氮量可能是120 kg/hm2到240 kg/hm2之间，而‘郑农46达到品质最佳的施氮量可能是240 kg/hm2或240   kg/hm2到360 kg/hm2之间，这主要与其在N1或N2下较高的蛋白质含量、湿面筋含量和B型淀粉含量有关。此外，施氮对‘郑农46面团品质的改善作用要比‘郑麦366大，这可能是因为‘郑农46品种本身面团流变学特性较差。过量施氮降低了两个小麦品种面团的流变学特性，‘郑麦366面团品质的下降主要与蛋白质含量和湿面筋含量的下降有关，而‘郑农46面团品质的下降主要归因于B型淀粉含量的下降。

研究表明，施氮量對不同面筋强度小麦品种品质特性的影响存在较大差异[33]，在本研究中，施氮量通过影响强筋小麦‘郑麦366和‘郑农46面筋蛋白的组成和结构、淀粉的理化特性进而影响面团的流变学特性，而施氮量对其他强筋小麦品种以及中筋和弱筋小麦品种面筋蛋白组成及结构、淀粉理化特性的影响还有待系统研究。此外，今后还应深入研究氮肥的种类、施氮量与基因型互作以及氮肥与其他农艺措施的联合效应对小麦品质特性的影响。

参考文献 Reference：

［1］ BERNKLAU I，LUCAS L，JEKLE M，et al.Protein network analysis-a  new approach for quantifying wheat dough microstructure[J].Food Research International，2016，89：812-819.

[2] 卢春燕.我国小麦生产现状与提高小麦生产能力的思考[J].南方农业，2021，15（30）：177-178.

LU CH  Y.The present situation of wheat production in China and thoughts on improving wheat production capacity[J].South China Agriculture，2021，15（30）：177-178.

[3] 昝香存，周桂英，吴丽娜，等.我国小麦品质现状分析[J].麦类作物学报，2006（6）：46-49.

ZAN X C，ZHOU G Y，WU L N，et al. Present status of wheat quality in China[J].Journal of Triticeae Crops， 2006，26（6）：46-49.

[4] 胡学旭，孙丽娟，周桂英，等.2006—2015年中国小麦质量年度变化[J].中国农业科学，2016，49（16）：3063-3072.

HU X X，SUN L J，ZHOU G Y，et al.Variations of wheat quality in China from 2006 to 2015[J].Scientia Agricultura Sinica，49（16）：3063-3072.

[5] PENG Y C，ZHAO Y，YU Z T，et al. Wheat quality formation and its regulatory mechanism[J].Frontiers in Plant Science，2022，13：834654.

[6] LUO C，GRIFFIN W B，BRANLARD G，et al.Comparison of low- and high molecular-weight wheat glutenin allele effects on flour quality[J].Theoretical and Applied Genetics，2001，102：1088.

[7] LIU T，GAO X，LI L，et al. Effects of HMW-GS at Glu-B1 locus on the polymerization of glutenin during grain development and on the secondary and micro-structures of gluten in wheat （Triticum aestivum L.）[J].Journal of Cereal Science，2016，72：101-107.

[8] COOPER J K，STROMBERGER J A，MORRIS C F，et al.End-use quality and agronomic characteristics associated with the Glu-B1al high-molecular-weight glutenin allele in U.S.hard winter wheat[J].Crop Science，2016，56：2348-2353.

[9] WANG X Y，GUO X N，ZHU K X.Polymerization of wheat gluten and the changes of glutenin macropolymer （GMP） during the production of Chinese steamed bread[J].Food Chemistry，2016，201：275-283.

[10] BOCK J E，CONNELLY R K，DAMODARAN S.Impact of bran addition on water properties and gluten secondary structure in wheat flour doughs studied byattenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy[J].Cereal Chemistry，2013，90：377-386.

[11] WANG D，ZHANG K，DONG L，et al.Molecular genetic and genomic analysis of wheat milling and end-use traits in China：Progress and perspectives[J].The Crop Journal，2018，6：68-81.

[12] MONDHER M，BARBARA R，ABDELFATTAH B，et al.Effects of some additives on wheat gluten solubility：A structural approach[J].Food Chemistry，2005，92：7-15.

[13] LI W H，SHAN Y L，XIAO X L，et al. Physicochemical properties of A- and B-starch granules isolated from hard red and soft red winter wheat[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2013，61：6477-6484.

[14] GUO L，WANG Q，CHEN H，et al. Moderate addition of B-type starch granules improves the rheological properties of wheat dough[J].Food Research International，2022，160：111748.

[15] 劉 霞，李青常，王振林，等.施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2007，13（1）：70-76.

LIU X，LI Q CH，WANG ZH L et al.Effects of nitrogen rates on grain protein components and processing quality of wheat[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2007，13（1）：70-76.

[16] 赵广才，常旭虹，刘利华，等.施氮量对不同强筋小麦产量和加工品质的影响[J].作物学报，2006，32（5）：723-727.

ZHAO G C，CHANG X H，LIU L H，et al. Effect of nitrogen application on grain yield and processing quality in different strong gluten wheats[J].Acta Agronomica Sinica，2006，32（5）：723-727.

[17] DELCOUR J A，JOYE I J，PAREYT B，et al.Wheat gluten functionality as a quality determinant in cereal-based food products[J].Annual Review of Food Science and Technology，2012，3（1）：469-492.

[18] 赵 瑞，张旭辉，张程炀，等.小麦种质资源成株期氮效率评价及筛选[J].中国农业科学，2021，54（18）：3818-3833.

ZHAO R，ZHANG X H，ZHANG CH Y，et al.Evaluation and screening of nitrogen efficiency of wheat germplasm resources at mature stage[J].Scientia Agricultura Sinica，2021，54（18）：3818-3833.

[19] 李少鹏.花后叶面喷施尿素对小麦面团品质的影响[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2020.

LI SH  P.Effect of folic spraying urea on the quality of wheat dough after anthesis[D].Yangling Shaanxi：Northwest A&F University，2020.

[20] LI S，LIU Y，TONG J，et al. The overexpression of high-molecular-weight glutenin subunit Bx7 improves the dough rheological properties by altering secondary and micro-structures of wheat gluten[J].Food Research International，2020，130：108914.

[21] YANG Y，WANG L，LI Y，et al.Investigation the molecular degradation，starch-lipid complexes formation and pasting properties of wheat starch in instant noodles during deep-frying treatment[J].Food Chemistry，2019，283：287-293.

[22] GUO L，YU L W，GAO X，et al.Addition of Aegilops geniculata 1Ug chromosome improves the dough rheological properties by changing the composition and micro-structure of gluten[J].Food Chemistry，2021，358：129850.

[23] LIU J X，ZHANG J W，ZHU G R，et al. Effects of water deficit and high N fertilization on wheat storage protein synthesis，gluten secondary structure，and breadmaking quality[J].The Crop Journal，2022，10（1）：216-223.

[24] 銀永安，李卫华，齐军仓，等.小麦胚乳A、B型淀粉粒发育特征及黏度特性[J].作物研究，2012，26（4）：337-343.

YIN Y A，LI W H，QI J C，et al.Development and viscosity characteristics of A，B-type starch granule in wheat endosperm[J].Crop Research，2012，26（4）：337-343.

[25] LU L，XING J J，YANG Z，et al.Influence of ε-poly-l-lysine treated yeast on gluten polymerization and freeze-thaw tolerance of frozen dough[J].Food Chemistry，2020，343：128440.

[26] 王月福，姜 东，于振文，等.氮素水平对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响及其生理基础[J].中国农业科学，2003，36（5）：513-520.

WANG Y F，JIANG D，YU ZH W，et al.Effects of nitrogen rates on grain yield and protein content of wheat and its physiological basis[J].Scientia Agricultura Sinica，2003，36（5）：513-520.

[27] KAUR A，SINGH N，KAUR S，et al.Relationships of flour solvent retention capacity，secondary structure and rheological properties with the cookie making characteristics of wheat cultivars[J].Food Chemistry，2014，158：48-55.

[28] GUPTA R B，KHAN K，MACRITCHIE F.Biochemical basis of flour properties in bread wheats：I.Effects of variation in the quantity and size distribution of polymeric protein[J].Journal of Cereal Science，1993，18（1）：23-41.

[29] 唐建卫，刘建军，张平平，等.济麦20面团流变学特性和面包加工品质稳定性及与蛋白质组分的关系分析[J].作物学报，2007，33（11）：1788-1793.

TANG J W，LIU J J，ZHANG P P，et al.Dough properties and loaf quality stability in wheat cultivar Jimai 20 and their relationship with protein fractions[J].Acta Agronomica Sinica，2007，33（11）：1788-1793.

[30] LIU J X，ZHANG J W，ZHU G R，et al. Effects of water deficit and high N fertilization on wheat storage protein synthesis，gluten secondary structure，and breadmaking quality[J].The Crop Journal，2022，10（1）：216-223.

[31] LIU P X，MA X F，WAN H S，et al.Effects of differential nitrogen application on wheat grain proteome[J].Journal of Cereal Science，2021，102：103367.

[32] GAO X，TONG J，GUO  L，et al.Influence of gluten and starch granules interactions on dough mixing properties in wheat （Triticum aestivum  L.）[J].Food Hydrocolloids，2020，106：105885.

[33] 张定一，党建友，王姣爱，等.施氮量对不同品质类型小麦产量、品质和旗叶光合作用的调节效应[J].植物营养与肥料学报，2007，13（4）：535-542.

ZHANG D Y，DANG J Y，WANG J A，et al.Regulative effect of nitrogen fertilization on grain yield，quality and photosynthesis of flag leaves in different wheat varieties[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizer， 2007，  13（4）：535-542.

Effects of Nitrogen Fertilizing Levels on Quality of Two Strong  Gluten Wheat Varieties

Abstract To investigate the effects of nitrogen fertilizing levels on the quality characteristics of strong gluten wheat varieties，two strong gluten wheat varieties：‘Zhengmai 366 and ‘Zhengnong 46，were used as experimental materials，and four nitrogen application rates （0 kg/hm2，120 kg/hm2，240   kg/hm2，and 360 kg/hm2） were set up to examine the composition and secondary structure of wheat gluten protein，the particle size distribution and viscosity characteristics of starch，as well as the rheological characteristics of dough.The results showed that ‘Zhengmai 366 exhibited optimal rheological properties at N1 （120 kg/hm2） level，while ‘Zhengnong 46 demonstrated the best performance at N2 （240 kg/hm2） level.This observation may be attributed to the higher protein content of the both wheat varieties，lower total starch content，and the relatively higher content of B-type starch under N1 and N2，respectively.Compared with N0 （0 kg/hm2），the rheological properties of the dough under N3 （360 kg/hm2） were significantly reduced.This reduction may be attributed to the excessive nitrogen application affecting the protein content of ‘Zhengmai 366 and the B-type starch content of ‘Zhengnong 46，respectively.In summary，among different quality traits，protein content has a greater effect on the quality of ‘Zhengmai 366，where as variations in content of type B starch play a leading role in the quality formation of ‘Zhengnong 46.This study provides a theoretical basis for the nitrogen application in strong gluten wheat varieties ‘Zhengmai 366 and ‘Zhengnong 46.

Key words Nitrogen fertilizing level; Strong gluten wheat; Gluten protein; Starch; Secondary structure; Rheological properties