江苏淮南麦区小麦品质特性与饼干品质的关系

李曼 陆成彬 江伟 刘大同 朱冬梅 张晓

摘要：为了解江苏淮南麦区主推小麦品种的品质表现并明确小麦关键品质选择指标，为小麦品质育种的简单快速选择提供思路和方法，以江苏淮南麦区的14个小麦主栽品种为供试材料，进行连续2年种植试验，测定其籽粒蛋白质含量、硬度、湿面筋含量、面筋指数和溶剂保持力等面粉理化指标，及反应面团流变学特性的粉质仪参数，并在实验室制作曲奇饼干。结果表明，供试品种籽粒蛋白质含量变幅为12.07%～14.88%，籽粒硬度指数为15.56～64.42，湿面筋含量为24.36%～32.89%，水溶剂保持力（solvent capacity retention，SRC）为53.67%～86.73%，碳酸钠SRC为74.09%～116.84%，吸水率为55.05%～65.30%，形成时间为1.55～3.10 min，稳定时间为1.70～6.30 min，饼干直径为14.54～17.23 cm，品种间除稳定时间外各品质指标均存在显著差异。硬度、水SRC、碳酸钠SRC和吸水率与饼干直径相关程度高;多元回归方程显示，硬度能解释饼干直径变异63.7%，是决定饼干品质的重要指标;蛋白质含量、湿面筋含量与其他品质参数相关性弱，硬度、溶剂保持力及粉质仪各参数与其他各品质参数相关性较高。综合分析，硬度、水SRC、碳酸钠SRC、吸水率、饼干直径可作为饼干专用小麦的筛选指标。聚类分析将供试品种分为2类，宁麦13、扬麦16、扬麦25、扬麦23、镇麦9号为一类，这类品种蛋白质含量高、硬度指数大、溶剂保持力高、吸水率高、饼干直径小;其他小麦品种为一类，这类品种蛋白质含量低、硬度指数小、溶剂保持力低、吸水率低、饼干直径大。

关键词：小麦;江苏淮南麦区;品质;曲奇饼干;相关性分析

中图分类号：TS213.22 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）12-0145-06

收稿日期：2021-04-21

基金项目：国家自然科学基金（编号：32071999）;扬州市科技计划（编号：YZ2020033）。

作者简介：李 曼（1988—），女，江苏涟水人，硕士，助理研究员，主要从事小麦品质研究。E-mail：506119447@qq.com。

通信作者：张 晓，硕士，副研究员，主要从事小麦品质育种研究。E-mail： zx@wheat.org.cn。

江苏省淮南麦区位于淮河与苏北灌溉总渠以南，包括太湖、里下河、沿江、丘陵、高沙土及沿海旱地等5个麦作亚区[1]，常年小麦种植面积100万～120万hm2，占全省小麦种植面积的50%～60%[2]。该区域气候湿润，灌浆期间降水量较多，品质类型以弱筋和中筋为主;生育后期多连阴雨易发生穗发芽、烂麦场，以抗穗发芽的红粒小麦为主，是我国红粒冬小麦的主要产区，约占我国南方红粒冬小麦的1/3。目前，江苏淮南麦区小麦主推品种包括江苏里下河地区农业科学研究所育成的“扬麦”“扬辐麦”系列、江苏省农业科学院育成的“宁麦”系列和江苏丘陵地区镇江农业科学研究所育成的“镇麦”系列。扬麦系列品种常年种植面积约占该麦区的 1/2，是很多育种单位小麦育种的重要亲本和遗传、栽培、生理研究的重点材料[3]。宁麦13具有丰产性好、适应性强等优点，已在淮南地区连续大面积推广多年[4]。镇麦9号是镇麦系列强筋红皮小麦代表性品种，具有优质、综合抗性强等特点[5]。当前我国小麦生产在稳产保供基础上亟需调优品种结构，提高产品品质，缓解结构性供需矛盾。因此，系统开展江苏淮南麦区主推小麦品种品质研究对江苏淮南麦区小麦品质遗传育种和品质提升具有重要意义。

弱筋小麦是制作饼干、糕点、南方馒头以及酿酒的优质原料。《中国小麦品质区划》和《专用小麦优势区域发展规划》中，江苏淮南麦区被农业农村部列为我国唯一弱筋小麦优势产业带的核心区域。有关饼干品质与小麦理化品质的关系，姚金宝等认为，碳酸钠溶剂保持力（solvent capacity retention，SRC）、水SRC、蔗糖 SRC可作为饼干品质的筛选指标[6]。张岐军等提出，籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、水SRC、碳酸钠SRC、乳酸SRC、蔗糖SRC、饼干直径等可作为饼干品种的筛选指标[7]。杭雅文等筛选出水SRC、蔗糖SRC、出粉率、稳定时间、硬度、弱化度、粉质质量指数、饼干厚度、饼干延展系数作为弱筋小麦评价的重要指标[8]。张平平等认为，水溶剂保持力、乳酸溶剂保持力和揉面仪参数是软麦育种最重要的筛选指标[9]。上述研究涉及到的小麦品质指标较多且不同研究存在差异。确定与终端产品品质密切相关的核心指标将会极大提高育种效率，因此本研究在对江苏淮南麦区小麦品种理化特性研究基础上进行了饼干品质的系统研究，进一步确定影响饼干品质的关键指标，为小麦品质育种尤其是饼干专用小麦品种选育提供理论支撑。

前人对江苏淮南麦区品种的研究多是建立在单个或是少数几个品种基础上，且多集中在产量、农艺性状方面的比较，对江苏淮南麦区小麦品种品质的系统研究较少。本研究对14个江苏淮南麦区品种进行连续2年统一种植试验，测定其面粉理化品质、面团特性和饼干加工品质，并进行相关分析、回归分析和聚类分析，充分了解江苏淮南麦区小麦品种的品质特性，确立评价小麦的品质选择指标尤其是与饼干品质密切相关的关键指标，为江苏淮南麦区小麦品质改良提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为生产上推广应用的14个小麦品种，其中弱筋小麦品种有：扬麦9号、扬麦13、扬麦15、扬麦18、扬麦19、扬麦20、扬麦21、扬麦22、扬麦24、宁麦13;中筋小麦品种有：扬麦16、扬麦25;强筋小麦品种有：扬麦23、镇麦9号。

1.2 试验设计

試验分别于2018—2019年度，2019—2020年度共2个年度种植于江苏里下河地区农业科学研究所万福试验基地（119°26′E、32°24′N），前茬为水稻，土壤为沙壤土0～20 cm土层硝态氮含量 28.29 mg/kg，铵态氮含量1.57 mg/kg，速效磷含量11.67 mg/kg，速效钾含量46.20 mg/kg，有机质含量21.05 g/kg。试验采用随机区组设计，每个供试品种2次重复，小区面积6.67 m2，机械条播。播期11月2日左右，基本苗225万/hm2，将供试的品种进行发芽率、千粒质量测定，根据发芽率、千粒质量确定用种量。田间管理与大田生产一致，生长期间没受到自然灾害，正常成熟，按小区单独机械收获脱粒，人工晾晒除杂后入库，在室内自然温度条件下贮藏3个月后统一磨粉。

1.3 品质性状测定

籽粒蛋白质含量：采用Perten DA7200近红外仪按照AACC39-10测定。

籽粒硬度指数：采用瑞典波通仪器公司（Perten）的单粒谷物特性测定仪（SKCS-4100）测定。硬度指数是无量纲单位，一般硬度大于60为硬质，小于45为软质，45～60为混合麦。

制粉：采用瑞典Buhler的MLU-202型磨粉机磨粉，根据籽粒硬度，将小麦籽粒含水量分别调整至14%～15%，润麦18～20 h，参照AACC26-20方法磨粉。面粉室温放置2周进行后熟再试验。

湿面筋含量：利用Perten 2200型面筋洗涤仪按照GB/T 14608—1993测定。

溶剂保持力：水SRC、碳酸钠SRC、乳酸SRC和蔗糖SRC按照AACC56-11方法测定。

粉质仪参数：利用德国布拉本德（Brabender）食品仪器有限公司生产的810108型电子型粉质仪按照AACC54-21方法测定。

1.4 饼干加工品质

根据AACC10-52方法修正制作曲奇饼干，并测定饼干直径和厚度。

1.5 统计分析

利用SPSS软件进行方差分析、基本统计分析、相关性分析、回归分析、聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种品质性状表現

从表1可以看出，镇麦9号、扬麦16、扬麦23籽粒蛋白质含量显著高于其他品种，其他品种间差异不显著。镇麦9号籽粒硬度最高，为64.42，其次是扬麦23，为63.26;扬麦13最低，为15.56;镇麦9号、扬麦23、扬麦16籽粒硬度显著高于其他品种，扬麦13、扬麦21、扬麦18、扬麦19、扬麦9号、扬麦24、扬麦15品种间差异不显著，均低于21。扬麦16、扬麦23、扬麦25、镇麦9号湿面筋含量在27.91%～32.89%之间，显著高于其他品种，其他品种间无显著差异。镇麦9号水SRC值最高，为86.73%;扬麦13、扬麦19、扬麦20、扬麦18相对较低，为53.67%～61.83%，其他品种间差异不显著。扬麦16、扬麦23、宁麦13、镇麦9号碳酸钠SRC显著高于其他品种，为93.00%～116.84%;扬麦9号、扬麦13显著低于其他品种，为74.09%～77.19%;其他品种间差异不显著。

从表2可以看出，在吸水率上，镇麦9号最高，为65.30%;其次是扬麦23、宁麦13、扬麦16，为58.95%～61.20%;其他品种间无显著差别。品种间稳定时间差异未达显著水平。宁麦13、扬麦23、镇麦9号、扬麦21之间粉质质量指数无显著差异，显著高于其他品种，其他品种间粉质质量指数也无显著差异。镇麦9号、扬麦16、扬麦23、宁麦13饼干直径均低于16 cm，显著低于其他品种，其他品种饼干直径均大于16 cm，无显著差异。

2.2 不同小麦品种品质性状变异分析

从表3可以看出，品质指标籽粒蛋白质含量品种间变异系数小，仅为6.84%。硬度变异系数较高，达54.02%，变异系数大;湿面筋含量变异系数较小，为10.23%。溶剂保持力参数中蔗糖SRC变异系数最小，为4.27%;碳酸钠SRC变异系数最大，为14.03%;粉质仪参数中吸水率变异系数小，为6.24%;稳定时间变异系数最高，为70.62%;曲奇饼干品质参数变异系数均不大，为5.40%～13.19%。

2.3 小麦品质指标与曲奇饼干品质的相关性分析

从表4可以看出，曲奇饼干直径与硬度、溶剂保持力参数、吸水率、面团形成时间、粉质质量指数呈极显著负相关，尤其与硬度、水SRC、碳酸钠SRC和吸水率相关程度高，相关系数分别为-0.80、-0.68、-0.83和-0.77;与弱化度呈极显著正相关，与蛋白质含量、湿面筋含量、面筋指数、稳定时间相关不显著;曲奇厚度和直厚比均与硬度、溶剂保持力参数、吸水率、面团形成时间、弱化度、粉质质量指数呈极显著相关，与稳定时间呈显著相关，与蛋白质含量、湿面筋含量和面筋指数相关不显著。

2.4 小麦品质性状与饼干直径的回归分析

以饼干直径为因变量Y，以饼干直径相关性达显著水平的9个品质性状为自变量X，进行线性回归分析，回归统计判定系数>60%，初步判断模型拟合效果良好，F值为15.701，达极显著水平（P<0.01）。进行多元系数的显著性分析，获得一个达显著水平的回归模型，模型为Y直=16.691-0.037X硬度，该模型利用硬度指数可解释饼干直径变异的63.7%。

2.5 小麦品质性状间的相关性分析

由表5可以看出，12个品质性状间的相关分析结果中达到极显著水平的为68个，达到显著水平的为15个，这表明大多数品质特性之间存在着一定的线性关系，但相关程度存在着较大的差异。蛋白质含量、湿面筋含量与其他品质参数相关性弱，蛋白质含量仅与湿面筋含量和蔗糖SRC呈极显著正相关、与吸水率呈显著正相关，湿面筋含量仅与面筋指数、吸水率、形成时间相关达显著或极显著水平。硬度、溶剂保持力及粉质仪各参数与其他各品质参数间相关性较高，硬度依次与水SRC、碳酸钠SRC、乳酸SRC、粉质仪参数相关达极显著水平;水SRC依次与硬度、面筋指数、碳酸钠SRC、乳酸SRC、吸水率、稳定时间、弱化度、粉质质量指数相关达极显著水平;粉质仪吸水率依次与蛋白质含量、硬度、湿面筋含量、水SRC、碳酸钠SRC、面团形成时间、粉质质量指数相关达显著或极显著水平，其中吸水率与碳酸钠SRC的相关性最高，相关系数达0.88。

2.6 供试小麦品种品质指标聚类分析

以硬度、水SRC、碳酸钠SRC、吸水率、饼干直径为综合指标进行聚类分析（图1）和基于所有品质指标对品种进行聚类分析，分析结果一致。把14个小麦品种分为2类：扬麦9号、扬麦13、扬麦15、扬麦18、扬麦19、扬麦20、扬麦21、扬麦22、扬麦24为一类，这类品种蛋白质含量低、硬度指数低、溶剂保持力低、吸水率低、稳定时间短、饼干直径大，弱筋品质优。扬麦16、扬麦23、扬麦25、宁麦13、镇麦9号为一类，这类品种蛋白质含量高、硬度指数高、溶剂保持力高、吸水率高、稳定时间长、饼干直径小。

3 讨论与结论

3.1 淮南麦区小麦品种品质特性及进一步改良方向

美国软麦品质实验室及张岐军等以饼干直径≥16 cm作为优质软麦样品的标准[7]。本研究中大部分弱筋小麦品种饼干直径均达到此要求，且蛋白质含量、硬度、溶剂保持力、吸水率以及稳定时间等品质指标均较低。其中扬麦9号、扬麦13、扬麦19的硬度、溶剂保持力参数、吸水率、形成时间、粉质质量指数低于其他大部分品种，饼干品质最好，可作为优质饼干品种的首选品种和亲本进行推广利用。弱筋小麦宁麦13的蛋白质含量和湿面筋含量较低，但其硬度、水SRC、碳酸钠SRC、吸水率、形成时间、粉质质量指数显著高于其他弱筋小麦品种，饼干直径显著低于其他弱筋小麦品种。因此，弱筋小麦品质改良需要在保证低蛋白质含量和湿面筋含量的同时也要降低籽粒硬度和吸水特性，实现低蛋白质含量、低籽粒硬度和吸水特性的协同改良;同时优良弱筋小麦品种应按照品质区域规划布局，在沿江、沿海和丘陵高沙土地区推广种植，并采取合理的弱筋小麦品质调优栽培技术，来保证弱筋品质的优异稳定。

本研究中筋小麦扬麦16、强筋小麦扬麦23和镇麦9号的硬度与吸水特性高，但稳定时间偏低。这可能由于稳定时间较易受坏境影响[10-11]，本试验在扬州万福基地进行，土壤为沙性，保肥供肥能力差，导致稳定时间变短。这也进一步说明中筋和强筋小麦品种选育同样应重视按照品质区域规划种植，在土壤肥沃、栽培条件好的区域如里下河地区种植。中筋小麦品种扬麦25硬度和吸水率偏低，所以在中筋小麦品质改良过程中要注重高硬度和吸水特性以及较强面团特性的协同改良才能保证中筋品质的优异稳定。

3.2 饼干专用小麦品质育种选择指标

在我国小麦标准中，蛋白质含量是重要的评价指标。前人研究表明，蛋白质含量是决定饼干潜力的重要变量，与饼干品质呈显著负相关[12-13];本研究中蛋白质含量与饼干直径相关未达显著水平，与Zhang等研究结果[14，9]一致。各试验材料的不同及蛋白质含量易受到环境的影响[15-17]，可能是结果不同的主要原因。本研究结果表明，蛋白质含量与湿面筋含量相关程度最高，这是由于蛋白质含量与湿面筋含量属同一类性状，均为蛋白质数量性状范畴;2个指标与其他指标间的相关程度较低，表明较低的蛋白质水平下不同试验材料的其他品质性状存在较大差异，在饼干专用小麦品质育种中仅注意蛋白质数量性状的选择是不够的。

张平平等以软麦样品为研究对象的结果表明，饼干品质与籽粒硬度的相关性不显著[9，14-15]。Gaines等以软硬麦混合样为研究对象，结果表明胚乳质较软的软麦面粉制作的饼干直径较大，硬度与饼干直径呈极显著负相关[13]。本研究中硬度与饼干直径极显著负相关，硬度可以解释饼干直径变异的63.7%。硬度在品种间变异系数大且与其他各品质指标相关性普遍达显著水平，可以作为磨粉前饼干品质的预测指标。赖静茹等认为， 低吸水率是良好饼干品质十分需要的[18]。陈满峰也研究表明，吸水率与饼干直径显著负相关[19]。本研究表明，吸水率与饼干直径相关达极显著水平且与其他品质参数之间也存在较高的相关性。硬度和吸水率是饼干专用小麦育种的重要品质筛选指标。小麦籽粒硬度低在磨粉过程中淀粉破损率低，面粉颗粒度小，面粉吸水率也比较低。水SRC是所有面粉特性的综合反映，碳酸钠SRC反映的是面粉损伤淀粉含量。本研究中4种SRC均与饼干直径相关达显著水平，与前人研究结果[20]一致，水SRC、碳酸钠SRC与饼干的相关性比乳酸SRC、蔗糖SRC大且與其他品质指标的相关性也更显著，反映小麦品质的大部分信息，也可作为饼干专用小麦品种的关键选择指标。

供试14个江苏淮南麦区小麦品种在面粉理化品质、面团特性和饼干品质上存在显著差异。宁麦13、扬麦16、扬麦25、扬麦23、镇麦9号为一类，蛋白质含量高、硬度指数高、溶剂保持力高、吸水率高、饼干直径小;扬麦9号、扬麦13、扬麦15、扬麦18、扬麦19、扬麦20、扬麦21、扬麦22、扬麦24为一类，蛋白质含量低、硬度指数低、溶剂保持力低、吸水率低、饼干直径大。硬度、水SRC、碳酸钠SRC、吸水率与饼干直径呈极显著负相关，且与其他各品质参数间相关性较高，是饼干专用小麦的关键筛选指标;硬度可以解释饼干直径的大部分变异，可作为饼干品质育种简单实用的核心选择指标。

参考文献：

[1]陈次娥，张安存，王先如，等. 江苏淮南麦区近17年小麦品种产量性状及聚类分析[J]. 耕作与栽培，2020，40（5）：31-33，36.

[2]温明星，李东升，曲朝喜，等. 镇麦系列小麦品种育种实践及探讨[J]. 江西农业学报，2013，25（11）：47-49.

[3]高德荣，郭文善，程顺和，等. 扬麦系列品种的淀粉糊化特性及Wx蛋白缺失分析[J]. 麦类作物学报，2007，27（1）：55-58，79.

[4]韦安勤. 宁麦13号高产保优栽培技术[J]. 安徽农学通报，2019，25（21）：48，64.

[5]温明星，曲朝喜，李东升，等. 小麦新品种镇麦9号的丰产稳产广适性分析[J]. 江苏农业科学，2014，42（2）：82-83.

[6]姚金保，Souza E，马鸿翔，等. 软红冬小麦品质性状与饼干直径的关系[J]. 作物学报，2010，36（4）：695-700.

[7]张岐军，张 艳，何中虎，等. 软质小麦品质性状与酥性饼干品质参数的关系研究[J]. 作物学报，2005，31（9）：1125-1131.

[8]杭雅文，武 威，张莀茜，等. 弱筋小麦品质指标的相关性分析及筛选[J]. 麦类作物学报，2020，40（3）：320-327.

[9]张平平，姚金保，王化敦，等. 江苏省优质软麦品种品质特性与饼干加工品质的关系[J]. 作物学报，2020，46（4）：491-502.

[10]程顺和，吕国锋，张伯桥，等. 农业结构调整中的南方小麦育种[J]. 核农学报，2003，17（2）：153-159.

[11]曹廷杰，王西成，赵 虹，等. 河南省区试小麦品种（系）的品质性状分析与评价[J]. 中国农村小康科技，2008，15（1）：58-59.

[12]Gaines C S. Collaborative study of methods for solvent retention capacity profile（AACC Method 56-11）[J]. Cereal Foods World，2000，45（7）：303-306.

[13]Guttieri M J，Bowen D，Gannon D，et al. Solvent retention capacities of irrigated soft white spring wheat flours[J]. Crop Science，2001，41（4）：1054-1061.

[14]Zhang Q J，Zhang Y，Zhang Y，et al. Effects of solvent retention capacities，pentosan content，and dough rheological properties on sugar snap cookie quality in Chinese soft wheat genotypes[J]. Crop Science，2007，47（2）：656-664.

[15]蘆 静，吴新元，张新忠. 生态环境和栽培条件对新疆小麦品质的影响及其改良途径[J]. 新疆农业科学，2003，40（3）：163-165.

[16]李朝苏，吴晓丽，汤永禄，等. 四川近十年小麦主栽品种的品质状况[J]. 作物学报，2016，42（6）：803-812.

[17]简俊涛，张 震，李玉鹏，等. 2种物候型小麦品种晚播后产量性状、品质分析及优化栽培[J]. 江苏农业科学，2020，48（6）：73-77.

[18]赖菁茹，王光瑞，林作楫，等. 软质小麦品质与饼干烘焙品质关系的研究[J]. 中国粮油学报，1997，12（4）：3-7.

[19]陈满峰. 弱筋小麦面粉理化品质性状遗传变异、肥料运筹及其与酥性饼干品质的关系[D]. 扬州：扬州大学，2008.

[20]罗勤贵，张 娜，张国权. 弱筋小麦SRC特性与饼干品质关系的研究[J]. 粮食加工，2007，32（6）：20-24.