弱筋小麦品质评价指标研究

李 曼 张 晓 刘大同 江 伟 高德荣 张 勇

(1 江苏里下河地区农业科学研究所/农业农村部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室，江苏 扬州 225007； 2扬州大学/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009)

弱筋小麦具有籽粒硬度低，筋力弱，面粉颗粒度小，淀粉破损少，吸水率低等特点，是加工优质饼干、糕点的主要原料[1]。当前我国饼干糕点行业一直保持快速发展势头，据国家统计局数据，饼干和糕点产量均以年均20%以上的速度递增[2]，与此相适应，优质弱筋小麦需求量也持续增加[3]。上世纪90年代我国弱筋小麦育种才开始起步[4]，弱筋小麦品质评价方法和体系研究相对滞后。因此，研究确定优质弱筋小麦关键性评价指标，建立完善的弱筋小麦品质评价体系，对指导我国弱筋小麦品质育种，培育满足面粉和食品加工企业要求的优质弱筋小麦，增强弱筋小麦的国际竞争力具有十分重要的现实意义和迫切性。

多项研究表明，小麦蛋白质含量[5－6]、硬度[7－8]、湿面筋含量[5，9－10]等均与饼干品质显著相关。陈满峰[11]研究表明籽粒蛋白质含量与饼干品质呈显著负相关，但张岐军等[12]研究表明籽粒蛋白质含量与饼干直径的相关系数偏小。Gaines[8]研究表明胚乳质较软的软麦面粉制作的饼干直径较大，籽粒硬度与饼干直径呈极显著负相关，吴宏亚[13]研究报道籽粒硬度与饼干品质密切相关，但Zhang 等[14]和张平平等[15]研究表明籽粒硬度与饼干品质无显著相关性。李蓓蓓[16]研究报道面粉湿面筋含量和饼干品质呈负相关，张岐军[12]研究报道面粉湿面筋含量与饼干品质显著正相关。陈满峰[11]与吴宏亚[13]研究表明面粉4 种溶剂保持力(solvent retention capacity，SRC)与饼干品质均显著相关，但李蓓蓓等[16]与马文慧[17]研究表明面粉乳酸SRC 与饼干品质无显著相关性。张平平等[15]、李蓓蓓等[16]和吴宏亚等[18]研究均表明饼干品质与面团粉质仪吸水率有显著相关性，张岐军等[12]研究表明饼干品质与面团粉质仪参数的相关性较小，但与面团吹泡仪参数具有显著相关性。前人虽进行了弱筋小麦品质指标相关研究但研究结果存在较大差异，且多为一年试验，仍需对弱筋小麦品质评价指标进行系统研究。

国标(GB/T 17893－1999[19])以蛋白质含量≤11.5%、湿面筋含量≤22%、稳定时间≤2.5 min 评价弱筋小麦。前人通过多环境试验认为，小麦蛋白质、湿面筋含量、稳定时间均表现为环境效应大于基因型效应[20－21]。试验积累中发现，弱筋小麦和中筋小麦的蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间差异不大。张平平等[22]研究发现，江苏淮南麦区15 份优质软麦品种(系)的蛋白质含量、稳定时间均达不到国家标准，实际生产中某些中强筋品种反而能达到弱筋小麦标准。现有国标不能很好地区分弱筋和中筋小麦。扬麦系列小麦品种一直是长江中下游麦区的主体品种，覆盖率为1/3～1/2[23]。本研究以扬麦系列9 个弱筋品种为研究材料，连续进行4年种植试验，测定其籽粒品质、面粉理化品质、面团流变学特性和饼干品质，以期确定评价弱筋小麦品质的核心指标，完善优质弱筋专用小麦品质指标评价体系，并以此为基础筛选优质弱筋小麦品种，为弱筋小麦品种培育和生产提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验供试材料均为长江中下游麦区生产上推广应用的弱筋小麦品种，包括扬麦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。

1.2 主要仪器与设备

MLU－202 型磨粉机，瑞典Buhler 公司；DA7200 近红外仪，SKCS－4100 单粒谷物特性测定仪，2200 型面筋洗涤仪，瑞典Perten 仪器公司；常量吹泡示供仪，法国Chopin 公司； 810108 型电子型粉质仪，德国Brabender 食品仪器有限公司。

1.3 田间设计

试验于2016—2019 共4 个年度在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)进行，前茬为水稻，土壤为砂壤土，0～20 cm 土层硝态氮28.29 mg·kg－1，铵态氮1.57 mg·kg－1，速效磷11.67 mg·kg－1，速效钾46.20 mg·kg－1，有机质21.05 g·kg－1。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·hm－2。田间管理与大田生产一致，生长期间未遭受自然灾害，正常成熟，按小区单独机械收获脱粒，人工晾晒除杂后入库，在自然温度下贮藏3 个月后统一磨粉。

1.4 品质性状测定

籽粒蛋白质含量:采用近红外仪按照AACC39－10[24]测定。

籽粒硬度指数:采用单粒谷物特性测定仪测定。硬度指数是无量纲单位，一般硬度大于60 为硬质，45～60 为混合麦，小于45 为软质。

制粉:采用磨粉机磨粉，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[24]方法磨粉。面粉室温放置两周进行后熟再试验。

微量SDS(sodium dodecyl sulfate)沉淀值:参照张晓等[25]方法测定。

面筋仪参数:利用面筋洗涤仪按照AACC38－12[24]测定湿面筋含量和面筋指数。

溶剂保持力(SRC):按照AACC56－11[24]方法测定水SRC、碳酸钠SRC、乳酸SRC 和蔗糖SRC。

吹泡仪参数:采用吹泡仪按照AACC54－21[24]方法测定弹性(P 值)、延伸性(L 值)和弹性/延伸性(P/L 值)。

粉质仪参数:电子型粉质仪按照AACC54－21[24]方法测定吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数。

1.5 饼干加工品质

根据AACC10－52[24]方法修正制作曲奇饼干，并测定饼干直径和厚度。

1.6 统计分析

采用IBM SPSS Statistics22 软件进行方差分析、基本统计分析、性状间相关性分析，数据以平均值列出。

2 结果与分析

2.1 供试品种品质性状基因型和环境效应

由表1 可知，供试品种的大部分品质性状的基因型和环境效应均达显著或极显著水平，受基因型和环境共同影响。除面团形成时间外，其他品质性状均受基因型极显著影响。仅面粉沉淀值与面团吹泡仪L值在环境间差异不显著，面团吹泡仪P/L 值在环境间差异显著，其他品质性状均受环境极显著影响。供试品种仅湿面筋含量、吹泡仪P 值、吹泡仪P/L 值在区组间差异达显著或极显著水平，其他品质性状在区组间均差异不显著。

表1 供试品种品质性状方差分析结果Table 1 Results of variation analysis of wheat quality traits

2.2 供试品种的品质性状差异

由表2 可知，扬麦13 籽粒蛋白质含量显著高于其他品种，除扬麦9 号、扬麦13、扬麦19 外其余品种间差异不显著，仅扬麦15 和扬麦24 籽粒蛋白质含量符合弱筋小麦国家标准(GB/T 17893－1999[19])。扬麦22 和扬麦20 籽粒硬度显著高于其他品种，扬麦24 籽粒与扬麦9 号、扬麦19 无显著差异，但与扬麦13、扬麦21、扬麦20和扬麦22 呈显著差异。扬麦13 湿面筋含量与其他品种呈显著差异，其他品种间差异不显著；扬麦15 和扬麦24 湿面筋含量低于22%，符合弱筋小麦国家标准[19]。扬麦13 面筋指数显著低于其他品种，扬麦20、扬麦21、扬麦22、扬麦9 号间面筋指数无显著差异，但与扬麦13、扬麦24 差异显著。扬麦13 水SRC 显著低于其他品种，扬麦9 号、扬麦18、扬麦19 水SRC 与其他品种呈显著差异，其余品种间差异不显著。

表2 供试品种籽粒及面粉理化品质Table 2 Physicochemical quality of the grain and flour of tested varieties

由表3 可知，扬麦13 吹泡仪P 值显著低于其他品种，除扬麦9 号、扬麦13、扬麦18、扬麦19 外其他品种间无显著差异。在吸水率上，仅扬麦9 号与扬麦20、扬麦21、扬麦22 呈显著差异，除扬麦9 号外其余品种间差异不显著。在形成时间上，除扬麦15 外其余品种间差异不显著。在稳定时间上，除扬麦24 和扬麦15外其余品种间差异不显著，仅扬麦13、扬麦19、扬麦20、扬麦22 的稳定时间达到弱筋小麦国家标准(<2.5 min[19])。扬麦13、扬麦22、扬麦19、扬麦20 间弱化度差异不显著，显著高于扬麦15 和扬麦24。粉质质量指数上，扬麦15 显著高于其他品种，除扬麦15 和扬麦24 外其他品种间差异不显著。扬麦9 号、扬麦19、扬麦13 间直径/厚度差异不显著，但显著高于其他品种。

表3 供试品种面团流变学特性及饼干加工品质Table 3 Rheological properties of the dough and cookie quality of tested varieties

综上，供试品种的籽粒硬度、面筋指数、沉淀值、溶剂保持力参数、吹泡仪参数、粉质仪弱化度和曲奇饼干品质在不同弱筋小麦品种间存在显著或极显著差异，而籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、粉质仪吸水率、形成时间、稳定时间、粉质质量指数在多数品种间无显著差异。

2.3 曲奇饼干品质与品质指标相关性

由表4 可知，曲奇饼干直径与籽粒硬度、水SRC、碳酸钠SRC、吹泡仪P 值、吹泡仪P/L 值呈极显著负相关，与粉质质量指数呈显著负相关，与面筋指数、弱化度呈显著正相关，与其他指标无显著相关性；曲奇饼干厚度与籽粒硬度、水SRC、吹泡仪P 值、形成时间、稳定时间、粉质质量指数呈极显著正相关，与弱化度呈极显著负相关，与吹泡仪L 值呈显著负相关，与其他指标无显著相关性；饼干直径/厚度与籽粒硬度、水SRC、吹泡仪P 值、稳定时间、粉质质量指数达极显著负相关，与碳酸钠SRC、形成时间呈显著负相关，与弱化度呈极显著正相关，与面筋指数、吹泡仪L 值呈显著正相关，其他指标无显著相关性。

表4 曲奇饼干品质与理化品质指标的相关系数Table 4 Correlation between the cookie quality and physicochemical quality indexes of varieties

2.4 供试品种曲奇饼干品质聚类分析

用系统聚类(类间平均距离法)对弱筋小麦品种进行聚类分析，可将供试品种分为两类(图1)。扬麦13、扬麦9 号、扬麦19 被划分为一类，这类品种饼干直径、直径/厚度较大，厚度较小，曲奇饼干品质最优。扬麦15、扬麦18、扬麦20、扬麦21，扬麦22、扬麦24 为一类，这类品种饼干直径、直径/厚度较小，厚度较大。基于其他品质性状对品种进行聚类分析，结果大致相同。扬麦9 号、扬麦13、扬麦19 的硬度介于16.51～22.33之间，面筋指数介于58.46%～82.84%之间，水SRC 介于55.40%～61.64%之间，碳酸钠SRC 介于72.97%～77.05%之间，吹泡仪P 值介于30.17～42.02 mm 之间，吹泡仪L 值介于94.80～101.50 mm 之间，P/L 值介于0.32～0.41 之间，弱化度介于72.63～97.38 FU之间，曲奇饼干直径介于17.94～18.32 cm 之间；水SRC、碳酸钠SRC、吹泡仪P 值、P/L 值显著低于其他品种，曲奇饼干直径高于其他品种；其余品种水SRC介于61.57%～65.83%之间，碳酸钠SRC 介于80.07%～82.59%之间，吹泡仪P 值介于42.90～51.84 mm 之间，吹泡仪P/L 值介于0.41～0.51 之间，曲奇饼干直径介于17.23～17.62 cm 之间。

优质弱筋小麦品质评价标准可推荐为:硬度≤25，面筋指数≥80%，水SRC≤60%，碳酸钠SRC≤75%，吹泡仪P 值≤40 mm，吹泡仪L 值≥95 mm，吹泡仪P/L 值≤0.45，75≤弱化度≤95。

3 讨论

程顺和等[26]提出优质弱筋小麦品质指标易因栽培措施不当或气候条件的变化而改变，蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间等指标很容易升高；赵虹等[27]认为面团稳定时间受环境影响大于基因型影响。全国主产省小麦蛋白质和湿面筋含量在纬度上呈现由北向南不断下降趋势[28]，江苏淮南地区小麦蛋白质含量一般在12%左右，湿面筋含量一般在25%左右。本研究中弱筋小麦蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间也受环境极显著影响，说明同一品种在不同环境条件下蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间存在较大差异。本研究中扬麦13、扬麦9 号蛋白质和湿面筋含量虽然高于其他供试品种，但其饼干品质表现最优；此外，面团稳定时间小于2.5 min 的品种其饼干品质表现也不全为优秀，面团稳定时间和饼干品质并不呈简单的线性关系。可见优质小麦弱筋小麦国家标准(GB/T 17893－1999)[19]利用蛋白质含量、湿面筋含量和稳定时间进行评价有一定局限性。

本研究中弱筋小麦籽粒硬度与饼干品质相关性较大，这与吴宏亚[13]的研究结果一致。不同弱筋小麦品种间籽粒硬度差异显著，通过籽粒硬度可初步对弱筋小麦品种进行评价。面筋指数主要反映面筋的质量[29]，面筋含量较低的情况下，面筋质量较好的面团更利于面筋网络的形成。王美芳等[30]认为面筋指数是反映面包烘培品质的重要指标。本研究中扬麦9 号和扬麦19 均表现出较高的面筋指数和饼干直径，面筋指数与饼干品质显著正相关，说明饼干加工要求一定的面筋质量来保证面团的可操作性、产品结构及稳定性。吴宏亚[13]和罗勤贵等[31]研究报道面粉水SRC、碳酸钠SRC、蔗糖SRC、乳酸SRC 均与饼干直径呈极显著负相关；本研究表明，水SRC、碳酸钠SRC 与饼干直径呈极显著负相关，但乳酸SRC、蔗糖SRC 与饼干直径相关不显著。水SRC 反映面粉综合特性，碳酸钠SRC 反映损伤淀粉含量，乳酸SRC 反映面筋强度，蔗糖SRC 反映戊聚糖含量。本研究以弱筋小麦为供试材料，材料间面筋强度、饼干品质等变异范围相对较小，而前人研究以强、中、弱不同筋力小麦为供试材料，材料间面筋强度、饼干品质等变异范围相对较大；不同研究供试材料品质指标变异范围的不同，导致了乳酸SRC、蔗糖SRC 与饼干品质相关性分析存在差异。相比较，水SRC、碳酸钠SRC 更能敏感反映弱筋小麦间品质差异，是弱筋小麦品质筛选的有效指标。水SRC和碳酸钠SRC 测定方法简单，用种量少，重复性好，可用来对弱筋小麦进行筛选。Li 等[32]发现面团吹泡仪参数可被用来预测全麦粉的咸饼干烘焙性质和最终产品的质量，本研究中面团吹泡仪P 值和P/L 值与饼干直径呈极显著负相关，并能反映出弱筋小麦品种间的差异，可作为弱筋小麦选育的重要指标。一些研究者认为面团弱化度是评价面条和面包的较好指标[33－35]，本研究发现面团弱化度和饼干品质表现出极显著相关性，可用来评价弱筋小麦品质。综合分析，硬度、面筋指数、水SRC、碳酸钠SRC、吹泡仪参数、粉质仪弱化度是评价弱筋小麦品质的有效指标。

4 结论

本研究结果表明，弱筋小麦的硬度、面筋指数、水SRC、碳酸钠SRC、吹泡仪P 值、吹泡仪L 值、吹泡仪P/L 值、粉质仪弱化度与饼干品质呈显著相关性，且在品种间差异显著，可作为弱筋小麦品质评价指标。优质弱筋小麦品质评价标准可推荐为:硬度≤25，面筋指数≥80%，水SRC≤60%，碳酸钠SRC≤75%，吹泡仪P值≤40 mm，吹泡仪L 值≥95 mm，吹泡仪P/L 值≤0.45，75≤弱化度≤95。