新疆小麦品种面粉色泽(白度)的变异及其影响因素分析

刘 娜,哈力旦·依克热木,刘联正,曹俊梅,周安定,张新忠,达买力江·合孜尔

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所,乌鲁木齐 830091; 2.阜康市水磨沟乡农业(畜牧业)发展服务中心,新疆昌吉 831500)

0 引 言

【研究意义】小麦面粉白度作为衡量面粉品质优劣的重要指标,是划分面粉等级的重要标准[1]。我国主推小麦品种面粉白度平均值的为74.8[2],而白度一般达到80以上的面粉易销售[3-4]。面粉中添加增白剂有相关研究文献(过氧化苯甲酰,BPO)[5-8],加强对高白度小麦育种的研究,对提高新疆小麦品种的面粉白度及选育具有优良面粉色泽的小麦品种有重要意义。【前人研究进展】小麦面粉白度与色泽是评价面粉品质的重要感官指标[9]。对小麦白度有影响的遗传因素有很多,比如籽粒种皮颜色、品质性状 (籽粒硬度、灰分、出粉率、面粉颗粒细度、蛋白质含量)、多酚氧化酶(PPO)、黄色素、棕色素等都会影响小麦面粉的白度。刘建军等[2]研究表明,籽粒硬度、面粉吸水率、蛋白质和面筋含量与小麦品种面粉白度呈极显著或显著负相关。即籽粒硬度、面粉吸水率、蛋白质和面筋含量越低,面粉白度越高。胡瑞波等[10]为分析小麦面粉色泽和主要品质性状的关系,在山东省8个不同的生态类型区种植16个不同品种(系),不同品种间面粉色泽性状差别较大,研究表明面粉白度和色泽亮度均与淀粉含量呈极显著正相关;而与籽粒硬度、灰分含量、面粉颗粒度、蛋白质含量等性状呈极显著负相关。Yasunaga 等[11]研究结果显示,评价面粉色泽指标为面粉明度指数(L*)、红度指数(a*)和黄度指数(b*),其中黄度指数b*与面粉中天然色素(如类胡萝卜素等)含量有关。【本研究切入点】新疆面粉加工企业需要配麦配粉的骨干原料多为强筋和中强筋,而目前新疆小麦材料中弱筋品种偏多,强筋和中强筋品种偏少。需挖掘高白度面粉、品质性状好的小麦品种,培育高白度中强筋优质小麦新品种。【拟解决的关键问题】研究71份新疆小麦育成品种(系)的面粉白度,研究新疆小麦品种资源面粉白度分布;分析37份新疆不同品质类型的冬小麦品种品系的籽粒硬度、面粉吸水率、面团形成时间、稳定时间、淀粉含量、最大拉伸等品质相关性状,研究小麦相关品质性状与面粉白度、色泽的相关性以及小麦相关品质性状对面粉白度的影响,为新疆小麦选育具有优良面粉色泽的品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

选用71份新疆小麦育成品种和自育成品种(系)为材料,种子由新疆农业科学院粮食作物研究所提供,从中选取37份不同品质类型的新疆小麦种质资源种植于新疆农业科学院综合试验场,选用平整,肥力中等以上且均匀的土地,每个小区采用随机区组设计,设置3个重复,各小区面积为12 m2,播种量为35×104粒/667 m2。籽粒成熟收获后,制粉前需在实验室放置3个月,制粉后测定各指标。

1.2 方 法

1.2.1 制 粉

参照AACC 26-20方法,采用Quadrumat Junior 实验磨(Brabender,德国),磨粉前先将籽粒水分调整至14%,并润麦18～36 h。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 品 质

采用 Near Infra-Red Reflectance(FOSS,瑞典)测定容重、籽粒蛋白质含量,参照 AACC 39-10;采用Perten 2200型面筋仪(波通,德国)测定湿面筋含量,参照GB/T5506.2-2008;采用专用设备测定Zeleny沉降值(Brabender,德国),参照 AACC56-62;采用810110电子型粉质仪(Brabender,德国)测定面团流变学特性,参照GB/T14614-2006;采用860033.002电子型拉伸仪(Brabender,德国)测定面团拉伸参数,参照GB/T14615-93。

1.2.2.2 面粉色泽

采用WSB-VI-Y型微机型荧光白度仪(大吉光,杭州)测定面粉R457白度,每个样品重复测定2次,2次测定结果之差不超过0.5。采用CR-410型色彩色差计(Konica Minolta,日本)测定面粉的色泽,采用CIE-L*、a*、b*色空间表示方法,得L*、a*和b*3个参数。L*代表亮度,a*代表红色-绿色之间的变化,b*代表黄色-蓝色之间的变化。

1.3 数据处理

采用SPSS 20.0对所测定指标结果进行方差、相关性、逐步回归等统计分析。

2 结果与分析

2.1 新疆小麦种质资源面粉白度变化

研究表明,71份新疆小麦品种资源的面粉白度平均值的分布范围较大,变幅为63.7～86.7,其中43个品种(系)的面粉白度值在70～80,占小麦品种资源的66.56%;面粉白度值大于80的有13个品种(系),占总数的18.31%;有15个小麦品种的面粉白度值低于70,面粉白度值最低为 63.7。表1

表1 新疆小麦品种资源面粉白度的分布

2.2 不同品质类型小麦品种的品质特性

研究表明,白度平均值为76.02,变幅为69.2～84.8,变异系数5.57;亮度(L*)平均值92.166,变幅为90.855～94.01,变异系数0.99;面粉白度较亮度(L*)更能反映出样品间差异。籽粒硬度平均值为 63.32,变幅为50.62～72.96,变异系数9.56。

白度值最大的品种为17-QA1-17(84.8),最小的为新冬20 号(69.2);籽粒硬度最大的为新冬34号 (72.96),最小的为N15-6317 (51.37);吸水率最大的为新冬17号,数值为70.13,最小的为16-6115,数值为58.44;湿面筋含量最大的为新冬33号(44.03),最小的为新冬35号(21.12);沉降值最大的品种为16-6112(40.14),最小的为新冬35号(8.27)。不同品种的面团形成时间平均值为4.8 min,其中最长为新冬18号(23.7 min)。形成时间和稳定时间的变异系数最大,数值分别达到96.42%和104.68%。表2

表2 37 个不同品质类型小麦品种(系)的面粉色泽(白度)性状的表现

2.3 面粉白度与面粉色泽之间的相关性

研究表明,面粉白度与色泽亮度(L*值)呈极显著正相关,与面粉色泽黄度(b*值)呈极显著负相关;面粉色泽亮度(L*值)与面粉色泽黄度(b*值)呈极显著负相关,与面粉色泽红度(a*值)呈负相关,但相关性未达极显著水平。面粉色泽红度(a*值)与面粉色泽黄度(b*值)呈显著负相关。表3

表3 面粉色泽与小麦品质性状的相关性

2.4 面粉色泽(白度)与其他品质性状间的关系

研究表明,面粉白度和色泽亮度(L*值)均与籽粒硬度、吸水率呈现极显著负相关,面粉白度与容重呈显著负相关;面粉色泽亮度(L*值)与弱化度呈极显著正相关,与容重呈极显著负相关,与湿面筋含量、沉降值呈显著负相关。

面粉色泽红度(a*值)与籽粒硬度、沉降值和面粉指数呈显著正相关,与籽粒蛋白含量、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、最大拉伸阻力和最大拉伸面积具有相关性,呈极显著正相关,而与弱化度和淀粉含量负相关,相关性达到极显著水平。

面粉色泽黄度(b*值)与容重呈显著正相关,与籽粒硬度、吸水率呈极显著正相关。表3

2.5 面粉色泽的逐步回归

2.5.1 面粉R457白度的逐步回归

研究表明,籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和延伸度入选面粉R457白度的回归方程,共同决定面粉R457白度值63.3%的变异;籽粒硬度和淀粉含量、吸水率和延伸度与面粉R457白度的直接通径系数分别为-0.471、-0.403、-0.626和-0.325,其中吸水率对白度的直接影响较大。表4

表4 面粉色泽(白度)对小麦品质性状的逐步回归分析

2.5.2 面粉色泽的逐步回归

研究表明,影响面粉色泽L*值的主要性状为籽粒硬度(X2)、吸水率(X6)和延伸度(X14);籽粒硬度(X2)、吸水率(X6)和延伸度(X14)与面粉色泽L*值的直接通经系数-0.515、-0.491和0.291,籽粒硬度对面粉色泽L*值直接影响较大,能够共同决定面粉色泽L*值67.9%的变异。

影响面粉色泽a*值的性状为弱化度(X9)、淀粉含量(X13)和面筋指数(X15),能够决定面粉色泽a*值60.6%的变异,直接通径系数为-0.303、-0.579、0.372;影响面粉b*值的关键性状为籽粒硬度(X2)、拉伸面积(X12)和淀粉含量(X13),能够决定面粉b*值57%的变异,直接通径系数为0.86、0.5、-0.356。逐步回归方程能较好地预测面粉色泽L*值、a*值和b*值。表5,表6

表5 面粉白度的直接通径系数和间接通径系数

表6 面粉色泽的直接通径系数和间接通径系数

3 讨 论

3.1在小麦面粉白度系统遗传改良工作中,以面粉白度为参照指标的小麦种质资源是十分匮乏的,在目前小麦育种研究中,以面粉白度作为重要的育种目标还需重视[12-13]。刘建军等[2]对104个小麦品种(系)在4种不同的环境下面粉白度表现的研究结果显示:小麦面粉白度受气候因素、土壤条件、栽培措施和品种 (基因型)的影响显著,其中品种对小麦面粉白度影响作用最为重要,可通过小麦遗传改良显著提高面粉白度。因此筛选、鉴定出具有面粉高白度、重要应用潜力的优异小麦种质,采用传统杂交育种和现代生物技术相结合,选育面粉色泽(白度)优良的材料将是今后小麦育种的重要方向。宋华东等[14]对1 248份小麦种质资源进行了面粉白度测定,14个高白度优异小麦种质被筛选出,为面粉高白度中强筋小麦新品种培育提供了优异杂交亲本。

3.2面粉白度是小麦磨粉品质的主要指标,受环境、遗传、氧化酶类等多种因素的影响。多酚氧化酶(PPO)含量对面粉白度产生重要影响[15],主要是通过其与水溶部分的酚底物反应产生黑色素来实现的[16]。研究结果表明,面粉的吸水率、籽粒硬度与白度呈极显著的负相关,籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和延伸度共同决定了面粉白度变异的 63.3%。可以通过对小麦籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和面团延伸度的选择加快高白度小麦新品种的选育。

3.3Miskelly等[17]研究表明,蛋白质含量是影响面粉白度的最重要的因素之一。李宗智等[18]和Oh等[19]同时也证实了蛋白质含量与面粉白度呈显著负相关。刘建军等[2]研究表明,小麦品种面粉白度与蛋白质、面筋含量呈不同程度的负相关,即蛋白质含量和面筋含量越高,面粉白度值越低。研究中,籽粒蛋白质含量与面粉白度相关性不显著,仅与面粉色泽红度(a*值)呈极显著正相关,该种结果可能由于品种材料间的差异。

4 结 论

筛选出13份面粉白度值超过80的小麦种质。面粉的吸水率、籽粒硬度与白度呈极显著的负相关,籽粒硬度、吸水率、淀粉含量和延伸度共同决定了面粉白度变异的 63.3%。籽粒蛋白质含量与面粉白度相关性不显著,与面粉的色泽方面,仅与面粉色泽红度(a*值)呈极显著正相关。