小麦籽粒硬度及淀粉糊化特性研究

张琪琪，万映秀，曹文昕，李　炎，张平治

(安徽省农业科学院 作物研究所/国家小麦改良中心合肥分中心，安徽 合肥 230031)

小麦籽粒硬度及淀粉糊化特性研究

张琪琪，万映秀，曹文昕，李炎，张平治*

(安徽省农业科学院 作物研究所/国家小麦改良中心合肥分中心，安徽 合肥 230031)

摘要：通过对422个小麦品种(系)2 a籽粒硬度与淀粉糊化特性检测，研究了不同籽粒硬度类型对淀粉糊化特性的影响。结果表明：参试品种硬质麦107个，软质麦114个，混合麦201个；稀懈值与低谷黏度品种间变异较大，峰值时间变异系数最小。除稀懈值外，硬质小麦其余各项参数变异系数均小于软质小麦；软质小麦峰值黏度、低谷黏度、稀懈值及糊化温度等参数的平均值均高于硬质小麦，最终黏度、回升值、峰值时间略低于硬质小麦。RVA参数间的相关性分析结果表明，峰值时间与稀懈值呈极显著负相关，糊化温度与硬度指数、最终黏度、回升值也呈极显著负相关，硬度指数与稀懈值及糊化温度呈极显著负相关。在所有参试品种(系)中选择峰值黏度>3 000 CP、稀懈值>1 000 CP，且回升值高于稀懈值的38个品种，适用于制作品质较好的面条。关键词：小麦；籽粒硬度；淀粉糊化特性

籽粒硬度是国内外小麦市场等级划分和定价的重要指标，对磨粉和食品加工品质有重要影响，由一个主效基因和一些微效基因控制[1]。目前已经发现籽粒硬度多种基因型，不同基因型具有不同的胚乳质地，从而具有不同的加工品质特性。按照胚乳质地，普通小麦分为硬质小麦、软质小麦和混合小麦。淀粉是小麦籽粒的主要组成部分，约占小麦籽粒干质量的75%[2]。淀粉在糊化过程中会形成具有黏性的糊状溶液，随着温度的变化，淀粉溶液的黏性会有所改变。淀粉糊化参数中的峰值黏度、稀懈值等对面条品质影响显著，且淀粉的糊化与淀粉的类型、结构以及成分有关。

研究表明，硬质小麦制粉时面粉淀粉粒破损较多，面粉较粗，面团吸水率高，适合制作面包类食品。软质小麦制粉时淀粉破损小，面粉细腻，面团吸水率较低，适合制作饼干类食品。目前关于籽粒硬度及淀粉糊化特性等研究已较为深入，但关于籽粒硬度类型与淀粉糊化特性间关系的研究较少。本研究以422个小麦品种(系)为试验材料，通过2 a检测其籽粒硬度类型及淀粉糊化特性，并深入探究软质、硬质小麦淀粉糊化特性差异，拟对小麦品质改良及优异品种筛选提供参考。

1材料与方法

1.1材料

参试小麦品种(系) 共422个，来自安徽省农业科学院作物所小麦研究室与其他育种单位种质交流材料或自育品种(系)。主要包括经国家和各省审定推广种植的品种、特异材料及育种中间材料等，其中，国内品种(系) 412个，国外品种(系) 10个。

由于不同年份环境因素的差异可能对分析指标产生影响，本研究进行了两年试验，所用数据为2 a试验结果的平均值。分别于2012—2013年度、2013—2014年度，连续2 a种植在安徽省濉溪县柳湖基地。每材料种植2行，行长2 m，每行30粒，行距25 cm，常规田间管理。

1.2籽粒硬度测定

籽粒收获后及时晾晒清理(水分含量控制在11%～13%)，并拣去秕、碎粒和其他杂质。利用瑞典Perten 4100型单粒谷物硬度仪，每个品种测定300粒样品的硬度指数，同时测定籽粒直径及单籽粒质量。硬度指数值小于40为软质麦，大于60为硬质麦，介于二者之间为混合麦。

1.3RVA参数测定

根据籽粒硬度类型用一定量去离子水浸润18 h，软质麦和混合麦调节含水量到14.0%～14.5%，硬质麦调节含水量到15.0%～15.5%，用德国Brabender Junior小型试验磨粉机磨取小麦面粉，出粉率约60%，过80目筛，面粉混匀后，置于封口塑料袋中，阴凉处保存。根据FOSS 1241近红外谷物分析仪测定的样品水分结果，称取约3.5 g面粉，加25 mL蒸馏水(AACC76-21方法)，使用澳大利亚新港公司生产的RVA4500黏度仪测定糊化特性参数。RVA参数包括峰值黏度(peak viscosity，PV)，即温度达到95 ℃时的最高黏度；低谷黏度(trough viscosity，TV)，即温度为95 ℃时的最低黏度；稀懈值(breakdown，BD)，即峰值黏度与低谷黏度之差；最终黏度(final viscosity，FV)，即温度冷却至50 ℃时的最高黏度；反弹值(setback，SB)，即最终黏度与低谷黏度之差；峰值时间(peak time，PT)，即黏度达到峰值时所需的时间。

2结果与分析

2.1小麦籽粒硬度类型分布

参试的422个品种(系)的籽粒硬度平均值为48.01，变化范围为5.84～80.74，变异系数为35.0%。硬度指数>60的硬质麦有107个，占总品种数的25.4%；硬度指数<40的软质麦有114个，占总品种数的27.0%；其余201个品种均为混合麦。

2.2RVA参数的变异及分布

参试样品RVA参数中变异系数最大的为稀懈值，为26.0%，变化范围为216.00～1 659.00 CP，平均为888.01 CP，其中307个样品集中分布在700～1 200 CP；其次为低谷黏度，变异系数为24.0%，变化范围为70.00～2 913.00 CP，平均值为1 644.14 CP，其中40个样品集中分布在1 500～2 000 CP。峰值黏度与最终黏度变异系数均为18.0%，其中峰值黏度变化范围为519.00～3 692.00 CP，平均值为2 532.95 CP，分布在2 000～3 500 CP的样品数为371个，其中186个样品的峰值黏度在2 500～3 000 CP。最终黏度变化范围为175.00～4 751.00 CP，平均值为3 081.31 CP，其中357个样品集中分布在2 500～4 000 CP。回升值变异系数为15.0%，变化范围为105.00～2 001.00 CP，平均值为1 436.37 CP，其中357个样品集中分布在1 200～1 700 CP。糊化温度变异系数为12.0%，变化范围为65.10～90.45 ℃，平均值为74.09 ℃，其中258个样品糊化温度集中在65～70 ℃，另有125个样品糊化温度在85～90 ℃。峰值时间变异系数最小，仅为4.0%，变化范围为4.53～7.00 min， 平均值为6.21 min，其中333个样品集中在6.0～6.5 min。

2.3不同硬度类型小麦RVA参数变异

比较不同籽粒硬度类型RVA参数的变异情况，由表1可见，除稀懈值变异系数相同外，硬质小麦其余各项参数变异系数均小于软质小麦。软质小麦峰值黏度、低谷黏度、稀懈值及糊化温度等参数的平均值均高于硬质小麦，最终黏度、回升值、峰值时间略低于硬质小麦。

2.4籽粒硬度与RVA参数间的相关性

RVA参数间的相关性分析结果表明(表2)，峰值时间与稀懈值呈极显著负相关，与峰值粘度呈极显著正相关(P<0.01)。糊化温度与硬度指数、最终黏度、回升值也呈极显著负相关(P<0.01)，与峰值黏度、低谷黏度、峰值时间呈显著负相关(P<0.05)。硬度指数与稀懈值及糊化温度呈极显著负相关(P<0.01)。

2.5RVA参数较好的品种(系)

黏度性状是面条品质早代选择的基础，峰值黏度、稀懈值等是决定面条品质优劣的最有效参数[3-8]。在所有参试品种(系)中选择峰值黏度>3 000 CP、稀懈值>1 000 CP，且回升值高于稀懈值的38个品种，如表3所示。这类品种适用于制作外观、质地、弹性、口感等品质较好的面条。

表1不同硬度类型RVA参数变异

Table 1Variation of RVA parameters in different hardness types of wheat

参数标准差软质混合硬质平均值软质混合硬质变异系数软质混合硬质硬度指数6.685.244.2923.3652.5665.720.290.100.07峰值黏度/CP483.47478.18374.492617.292482.542537.790.180.190.15低谷黏度/CP413.78420.12322.481672.661618.531665.010.250.260.19稀懈值/CP253.62206.92235.51944.63864.01872.780.270.240.27最终黏度/CP616.97596.44434.323116.753038.463124.020.200.200.14回升值/CP245.97210.65164.651444.101419.941459.010.170.150.11峰值时间/min0.300.260.236.216.206.230.050.040.04糊化温度/℃7.997.836.3982.2471.7769.750.100.110.09

表2籽粒硬度与RVA参数间的相关性

Table 2Correlation of kernel hardness and RVA parameters

相关系数硬度指数峰值黏度低谷黏度稀懈值最终黏度回升值峰值时间峰值黏度-0.09 低谷黏度-0.020.87** 稀懈值-0.15**0.50**0 最终黏度-0.010.90**0.97**0.14** 回升值0.010.80**0.72**0.37**0.87** 峰值时间0.030.63**0.80**-0.13**0.77**0.56** 糊化温度-0.54**-0.12*-0.12*-0.04-0.14**-0.16**-0.11*

注：*和**分别表示在0.05和0.01水平上相关显著。

表3RVA参数较好的38个品种(系)

Table 3Thirty-eight varieties(lines) with better RVA parameters

品种硬度指数峰值黏度/CP低谷黏度/CP稀懈值/CP最终黏度/CP回升值/CP峰值时间/min糊化温度/℃许科1735.843134.001847.001287.003373.001526.006.1367.65天95HF211.513114.001842.001272.003500.001658.006.3367.75泛麦1314.953017.001983.001034.003636.001653.006.2068.50黔麦1615.693206.002078.001128.003734.001656.006.4086.45山农135516.953009.001987.001022.003549.001562.006.4767.75许麦3号18.253012.001869.001143.003579.001710.006.3367.65皖科0672518.593455.001996.001459.003615.001619.006.2065.90信资10-80221.073235.002173.001062.003948.001775.006.7366.95黔1023032-821.963150.001891.001259.003428.001537.006.1368.55宿070622.113233.002022.001211.003655.001633.006.4067.803B2917-8-322.823529.002157.001372.004158.002001.006.8067.80AGY523.113007.001862.001145.003376.001514.006.2784.754B197124.903136.002098.001038.003832.001734.006.3386.35黔育2125.293037.001886.001151.003550.001664.006.3385.55川间59528.573031.001995.001036.003855.001860.006.8783.15扬麦2029.743068.001952.001116.003641.001689.006.8768.35存麦8号39.473273.002170.001103.003818.001648.006.8789.704B1185-6-141.363330.002244.001086.003982.001738.006.2066.95中麦121643.853212.001951.001261.003498.001547.006.2766.75新科麦1号45.843068.001955.001113.003517.001562.006.3369.35漯290347.483336.002208.001128.004026.001818.006.5367.60渝麦10347.493007.001935.001072.003467.001532.006.6067.70渝092649.873088.001936.001152.003473.001537.006.0767.75徐麦915851.963406.002145.001261.004014.001869.006.0767.70兰考81552.313180.002009.001171.003633.001624.006.3387.20齐麦98952.743208.001905.001303.003693.001788.006.0067.707013(7012TP1)53.263172.002125.001047.003784.001659.006.3387.157033(宁894037)53.313297.002109.001188.003706.001597.006.2066.955R62354.843118.001928.001190.003428.001500.006.6066.90皖麦29/巩教1号55.553209.002038.001171.003839.001801.006.2085.65宇丰4号58.543105.002082.001023.003914.001832.007.0069.30兰考51858.963047.001934.001113.003553.001619.006.6086.35新020861.923076.001989.001087.003598.001609.006.2770.25龙06-776763.663222.002200.001022.003711.001511.006.3367.55JULIUS64.343024.001870.001154.003477.001607.006.3366.00皖95028-864.803103.002029.001074.003744.001715.006.0784.75项916969.823108.002075.001033.003634.001559.006.0767.7006CT294(5016)74.103004.001771.001233.003473.001702.006.2770.10

3讨论

小麦籽粒硬度同时影响磨粉品质和食品加工品质，是决定品质性状及食品加工品质的重要指标。Puroindoline蛋白的变化直接影响到小麦胚乳质地的变化，从而造成小麦籽粒硬度类型的差异。在优质小麦品种选育中，应重视籽粒硬度类型研究。参试小麦品种(系)籽粒硬度类型为混合型的居多，约占47.6%，适宜制作饼干、糕点类加工品；籽粒硬度指数低于40的软质小麦有114份，其中有2个品种硬度指数极低，分别为许科173(5.84)和偃展21(6.85)；另有14个材料硬度指数高于70，这类偏软或偏硬的种质资源可为硬度改良提供支撑。

小麦淀粉糊化特性(RVA)是衡量小麦加工品质的重要指标之一[9-10]， 研究淀粉糊化特性的遗传变异对于小麦品质育种具有重要意义。姚大年等[11]、张宝军等[12]认为基因型、环境及其互作都不同程度地影响面粉的RVA 特性。张勇等[13]、陈东升等[14]研究结果认为峰值黏度是衡量淀粉糊化参数最主要的指标。澳大利亚Victorian小麦项目要求面条小麦的峰值黏度最低极限值为2 250 CP[15]；刘建军等[16]认为优质( 中国) 面条要求淀粉糊化峰值黏度≥2 900 CP。本研究结果中，峰值黏度<3 000 CP 的品种(系)有363个，占所有样品总数的86%，由此可见，在目前的品种资源选育与利用中，应当更加重视高峰值黏度种质资源的引进，从而进一步改良小麦品种淀粉糊化特性。关于RVA参数间相关性的研究，于海霞等[17]认为RVA 参数之间存在不同程度的正相关， 其中最终黏度与低谷黏度相关系数最大(0.94)，其次是与峰值黏度(0.90)回升值，这与本研究结果一致，仅数值略有差异。

籽粒硬度与淀粉含量关系密切，但研究结果尚不一致。张春庆等[18]认为籽粒硬度与直链淀粉含量呈极显著正相关，与支链淀粉呈极显著负相关；胡瑞波等[19]则认为籽粒硬度与淀粉含量呈显著负相关，与直链淀粉含量呈负相关，与支链淀粉呈正相关。本研究对软、硬质小麦糊化参数进行了比较，软质小麦峰值黏度、低谷黏度、稀懈值及糊化温度等参数的平均值均高于硬质小麦，最终黏度、回升值、峰值时间略低于硬质小麦。Wickramasinghea等[20]认为软质小麦比硬质小麦的峰值黏度高，这与本研究结果一致。

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(责任编辑张韵)

Study on kernel hardness and starch pasting properties in common wheat

ZHANG Qi-qi， WAN Ying-xiu， CAO Wen-xin， LI Yan， ZHANG Ping-zhi*

(CropResearchInstitute，AnhuiAcademyofAgriculturalSciences/HefeiBranchofNationalWheatImprovementCenter，Hefei230031，China)

Abstract:In order to know the distribution of kernel hardness and starch pasting properties in common wheat， 422 varieties (or lines) were planted in two years and the quality traits were tested. The results showed that there were 107 hard varieties (or lines)， 114 soft varieties (or lines)， and 201 mixed varieties (or lines). Breakdown and low viscosity showed relatively significant differences among varieties; while peak time had the smallest variable coefficient. Except breakdown， variable coefficients of different parameters of hard wheat were all smaller than those of soft wheat. The mean values of peak viscosity， low viscosity， breakdown and pasting temperature of soft wheat were all higher than those of hard wheat， but the final viscosity， setback and peak time were slightly lower than those of hard wheat. Correlation analysis of RVA parameters showed that peak time had extremely significant negative correlation with breakdown; pasting temperature had extremely significant negative correlation with hardness index， final viscosity and setback; hardness index showed extremely significant negative correlation with breakdown and pasting temperature. Among the experimental materials， 38 varieties were selected， whose peak viscosity was higher than 3 000 CP， breakdown was higher than 1 000 CP and setback was higher than breakdown. These varieties were suitable for making high-quality noodles.

Key words:wheat; kernel hardness; starch pasting properties

DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2016.05.03

收稿日期：2015-11-16

基金项目：安徽省农业科学院院长青年创新基金项目(14B0218)；农业部“国家小麦产业技术体系沿淮综合试验站”项目(CARS/3/2/14)；安徽省农业科学院学科建设项目(16A0204)

作者简介：张琪琪(1982—)，女，安徽凤台人，助理研究员，从事小麦育种研究。E-mail: zhqq1982@126.com

*通信作者，张平治，E-mail:pzzha@163.com

中图分类号：S512.1

文献标志码：A

文章编号：1004-1524(2016)05-0731-05

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(5): 731-735

http://www.zjnyxb.cn

张琪琪，万映秀，曹文昕，等. 小麦籽粒硬度及淀粉糊化特性研究[J].浙江农业学报，2016，28(5)： 731-735.