新疆春小麦籽粒性状与磨粉品质及其关系研究

刘鹏鹏，桑 伟， 崔凤娟，徐红军，韩新年，聂迎彬，孔德真， 邹 波，穆培源

(1.新疆农垦科学院作物研究所，新疆石河子832000；2.谷物品质与遗传改良兵团重点实验室，新疆石河子832000)

籽粒性状和磨粉品质与小麦加工品质关系密切[1-6]。研究表明，籽粒硬度、千粒重等籽粒性状与磨粉品质密切相关[7-8]。通常以蛋白质含量、千粒重、硬度、容重等指标衡量小麦的籽粒品质[9]；出粉率、面粉色泽及灰分含量则是评价磨粉品质的重要指标[10]。面粉品质与小麦品种籽粒性状和磨粉工艺有关。国外对小麦出粉率和面粉色泽的研究较多[11]，国内针对籽粒性状与磨粉品质关系的研究较多。研究表明，小麦籽粒硬度与容重、出粉率、破损淀粉含量、籽粒蛋白质含量显著相关[12]；籽粒蛋白质含量和籽粒硬度与磨粉品质关系最为密切，面粉色泽与面粉品质及其制成品品质显著相关[13]；容重与面粉灰分含量和出粉率相关，一定范围内，容重的增加会显著提高小麦出粉率，降低面粉灰分含量[14-15]。

有关新疆小麦的品质已有较多研究。刘 炜等[22]探明了新疆不同籽粒硬度冬小麦品种的磨粉品质；吴新元等[2]、桑 伟等[8]研究认为，新疆小麦的籽粒性状和磨粉品质总体优于全国平均水平，新疆自育春小麦的籽粒性状和磨粉品质优于冬小麦。上述研究均仅涉及少数小麦材料，参试材料代表性有限。本研究以包括新疆地方品种、新疆自育材料和国内外引进材料在内的386份春小麦资源为供试材料，通过分析其籽粒性状和磨粉品质及其相关性，为新疆春小麦品质改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

参试的386份新疆春小麦资源，包括新疆地方品种55份，自育材料207份，国内外引进材料124份，均由新疆农垦科学院作物研究所小麦课题组收集保存，分别于2012年、2013年在新疆农垦科学院作物研究所农业科研试验站种植。田间采用顺序排列，三次重复，5行区，行长1.8 m，行距0.25 m。正常成熟后及时人工收割，机器脱粒。收获后每小区取1.0 kg籽粒，3个重复小区混合后得到3.0 kg籽粒作为分析样品，室温存放1个月后制粉用于品质测定。

1.2 籽粒性状和磨粉品质测定

容重使用国产HGT-1000型谷物容重器，按照LS/T3701-1993标准测定。籽粒硬度、粒径、千粒重使用瑞典Perten公司4100型单粒谷物特性测定仪(SKCS)测定。籽粒蛋白质含量(14%水分基)以及面粉灰分含量(14%水分基) 使用丹麦FOSS公司1241型近红外谷物成分分析仪测定。

面粉样品制备采用德国Brabender公司Quandrmat Senior进行，磨制后计算出粉率(面粉与籽粒重的比值)。面粉样品室温存放1个月后进行色泽及灰分含量的测定。面粉色泽使用日本KONICA MINOLTA公司Minolta CR-310型色差仪测定。

1.3 统计方法

采用SPSS 17.0对两年所得数据平均值进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 供试材料的籽粒性状表现

由表1可知，386份参试材料的千粒重平均为37.48 g，容重为737.76 g·L-1，籽粒硬度为54.71，粒径为2.88 mm，蛋白含量为 15.95%。就变异系数而言，籽粒硬度最大(22.26%)，其次是千粒重和蛋白含量，分别为13.21%和9.53%，粒径和容重的变异系数较小，分别为4.51%和3.83%。

千粒重、硬度、蛋白含量在地方品种、自育材料及引进材料间均存在显著差异，其中地方品种的硬度和蛋白含量最高，千粒重最低；自育材料的千粒重最高，硬度和蛋白含量最低。地方品种的粒径显著低于自育材料和引进材料，后两者间差异不显著。

表1 新疆春小麦品种资源的籽粒性状Table 1 Grain traits of spring wheat germplasms from Xinjiang

相同性状同列数据后不同字母表示在0.05水平差异显著。下同。

Different letters following data within same trait and column indicate significant difference at 0.05 level. The same in table 2.

2.2 磨粉品质特性

由表2可知，386份参试材料的出粉率、灰分、L*值、a*值、b*值分别为53.06%、0.54%、96.86、-1.16和9.83。就变异系数而言，a*值和b*值较大，分别为25.86%和15.67%，其次为灰分和出粉率，变异系数分别为9.26%和8.25%，L*值和灰分的变异系数最小，均为3.53%。

地方品种、自育材料及引进材料的磨粉品质不同性状间差异程度不同。地方品种和自育材料的出粉率显著高于引进材料； 地方品种和引进材料的L*值显著高于自育材料；地方品种的灰分、a*值和b*值均显著高于自育材料和引进材料。

2.3 不同性状分布频率及品种评价

由图1可知，供试材料籽粒性状中，硬度≥50、≤60的品种所占比例最大，占37%；达到硬质小麦标准(≥60)的品种仅占23%，其中红春麦、疙瘩头、稻麦子、小白芒籽粒硬度较大(≥90)；软质小麦品种约占19%。表明新疆春小麦以硬质麦为主，籽粒硬度总体偏低。容重达到国家二等小麦标准(≥770 g·L-1)的品种仅占4%；达到一等标准(≥790 g·L-1)的占3%，其中，分枝黑芒、大头郎、东农97-4056容重较大(≥850 g·L-1)。千粒重≥30 g、≤40 g的品种所占比例最大，占59%；千粒重在50 g以上的仅占1%，包括高拉山、高原大粒、金沙江1号。粒径≥2.8 mm、≤3.0 mm所占比例最大，占53%，3.0 mm以上的占20%，包括昌春3号、吐春9号、新春30号、陇春4099、宁春33号、新春16号、宁春23号、昌春4号等，其中花春91-70的粒径最大(3.26 mm)。蛋白含量达到强筋小麦标准(≥14%)的品种占96%，其中波兰麦、阿及麦、稻麦子、中作8131、96-35、96-43、96-50的籽粒蛋白质含量均在20%以上。磨粉品质性状中， 出粉率≥50%、≤60%的品种所占比例最大，占75%，出粉率≥60%的品种仅占3%，无出粉率达到70%以上的品种(可能与实验磨粉机有关)。灰分含量≥0.50%、≤0.55%的品种所占比例最大，占52%，≤0.45%的品种仅有88-39品系。L*值≥90的品种达99%，其中L*值在100以上的品种占15%，包括九春1号、九春2号、吐春6号、伊春4号、新春2号、喀什白皮、昌春3号、墨巴65、昌春6号等。a*值≤-0.8的品种占9%，其中≤-0.6的品种仅有5份，即新春26号、94鉴140、渡4、88-22和64-1。b*值≤7.0的品种仅占2%，包括繁6、罗布林、墨887-72、新春33号等。

表2 新疆春小麦品种资源的磨粉品质特性Table 2 Milling quality properties of spring wheat germplasm from Xinjiang

2.4 籽粒性状与磨粉品质的相关性

籽粒性状与磨粉品质的相关性分析结果(表3)表明，地方品种中，千粒重与L*值、b*值分别呈极显著负相关和正相关关系；容重与a*值、b*值分别呈极显著负相关和显著正相关；籽粒硬度与灰分呈极显著负相关；粒径与L*值、a*值呈极显著负相关，与b*值均呈极显著正相关；籽粒蛋白含量与a*值呈极显著正相关。

自育材料中，千粒重与出粉率、a*值呈极显著正相关；容重与出粉率呈显著正相关；籽粒硬度与出粉率、b*值呈极显著正相关，与L*值呈极显著负相关；粒径与出粉率和a*值呈极显著和显著正相关；籽粒蛋白含量与出粉率、b*值呈极显著负相关，与灰分和a*值呈极显著和显著正相关。

引进材料中，千粒重与出粉率、a*值呈极显著正相关，与L*值呈极显著负相关；籽粒硬度与b*值呈显著正相关；粒径与出粉率和L*值分别呈极显著正相关和负相关；籽粒蛋白含量与灰分、b*值呈极显著正相关。

就全部材料来说，千粒重与灰分、L*值呈极显著负相关关系，与a*值呈极显著正相关；容重与b*值呈极显著正相关；籽粒硬度与灰分、a*值分别呈显著正相关和显著负相关；粒径与灰分和L*值分别呈显著和极显著负相关，与a*值、b*值呈显著正相关；籽粒蛋白含量与灰分、L*值呈极显著正相关。

图1 新疆春小麦籽粒硬度(A)、容重(B)、千粒重(C)、粒径(D)、蛋白含量(E)、(F)、灰分(G)、亮度(H)、红度(J)和黄度(K)的频率分布

表3 新疆春小麦品种籽粒性状与磨粉品质的相关系数Table 3 Correlation coefficients between grain traits and milling quality in spring wheat germplasm from Xinjiang

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

3 讨 论

籽粒性状和磨粉品质特性是小麦重要的品质性状，与面食加工品质关系密切[1-6]。本研究选用了新疆大量且来源广泛的品种资源进行研究，结果有一定代表性。研究结果显示，籽粒性状中籽粒硬度的变异系数最大，磨粉品质中面粉红度的变异系数最大，其次是黄度，这与相吉山[16]、桑 伟等[8,13]的研究结果一致，表明新疆春小麦品种资源籽粒性状和磨粉品质的差异主要是籽粒硬度和面粉色泽的差异引起的，说明籽粒硬度和面粉色泽(a*值和b*值)在新疆春小麦品种资源中具有丰富的遗传变异，具有较大的遗传改良潜力，应作为新疆春小麦品质改良的重点。

新疆春小麦地方品种、自育材料、引进材料各具特点。地方品种的籽粒硬度、籽粒蛋白含量、出粉率、面粉亮度均优于自育和引进材料，引进材料的籽粒硬度、千粒重较高、粒径较大、蛋白质含量较高、灰分含量较低、面粉色泽较好，自育材料的千粒重高、粒径较大、灰分含量较低、面粉色泽较好；这些不同来源品种资源的优异性状应在今后品质改良中加以应用。同时，我们也看到引进材料在新疆小麦籽粒性状和磨粉品质改良中发挥了重要作用，应继续重视品种资源的引进、评价和利用工作。与其他麦区春小麦相比[11]，新疆春小麦品种资源的出粉率明显低于北部春麦区、东北春麦区及西北春麦区，而面粉白度明显高于其他麦区，这与相吉山等的观点一致[16]，这可能与不同研究采用的磨粉方法和磨粉机有关。与胡学旭等[23]对2006-2014年不同麦区主推品种分析得出的数据比较发现，新疆春小麦籽粒蛋白质含量明显高于我国小麦主产区籽粒蛋白质含量平均值(15.95%，13.94%)，但籽粒硬度(55，63)、容重(738 g·L-1，796 g·L-1)偏低，在今后品质改良中也应给予重视。

大量研究表明，籽粒性状和磨粉品质关系密切[7-8,12-15]，籽粒性状对灰分、面粉色泽具有重要影响。一般认为，籽粒硬度与出粉率呈显著正相关[24,27-29]，千粒重、粒径与出粉率呈显著正相关[8，19]，籽粒蛋白质含量与出粉率呈显著负相关[8，20]。本研究中，各籽粒性状与出粉率均无显著相关性，这可能与本研究的材料有关，因为研究结果显示自育材料和引进材料的籽粒性状与磨粉品质关系密切，说明不同的材料来源和数量对研究结果有很大的影响。本研究中，籽粒蛋白质含量与灰分呈极显著正相关，这与桑 伟等[8]、刘 炜等[20]的研究结果一致。周艳华等[24]对春小麦资源的研究结果表明，籽粒硬度与灰分呈显著正相关，与本研究的结果一致。本研究中，千粒重、粒径、籽粒硬度与L*值、a*值，籽粒蛋白质含量与L*值，容重与b*值均呈显著相关，与前人研究结果不一致[8,17-18]，可能与所选材料不同有关，具体原因有待进一步研究。