影响小麦面粉白度的品质指标分析.doc

影响小麦面粉白度的品质指标分析胡新中，卢为利，阮侦区，罗勤贵，郑建梅，欧阳韶晖，张国权（西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌 ）摘要：【目的】系统研究影响小麦面粉白度的品质指标，对于作物遗传育种筛选高白度优质资源，为工业化面制食品加工提供优质原粮信息具有重要意义。【方法】在对黄淮冬麦区个小麦品种的白度、破损淀粉、黄色素、活性、面团流变学特性、蛋白质品质等指标系统测定的基础上，以基因环境互作软件对影响小麦面粉白度的品质指标进行系统分析。【结果】面粉白度与蛋白质含量、破损淀粉含量、吸水率呈极显著负相关（、），与面粉溶涨体积呈极显著正相关（），与活性和黄色素含量关系不显著。【结论】经过软件分析，筛选出白度高且面粉溶涨体积大的品种有绵阳、绵阳、西农、陕农、中原；白度高且破损淀粉少的品种有绵阳、安农、绵阳、绵阳、滨麦号；白度高且吸水率高的品种有绵阳、滨麦号、高优、新麦、绵阳；白度高且蛋白质含量高的品种有高优、内乡、郑麦、山农、西杂号；白度高且谷蛋白含量高的品种有高优、西农、西杂号、陕农、中原；白度高且多酚氧化酶活性低的品种有绵阳、亿高号、高优、中原、绵阳等，这些品种可以作为高白度小麦优质资源。关键词：小麦；破损淀粉；白度；品质；品种筛选 , , , , , ,( , , ):【】 , .【】 . , , , () , , , () . 【】 , , (, , ), (), . 【】 , , , , , ; , , , , ; , , , , ; , , , , ; , , , , ; , , , , . . : ; ; ; ; 1147 / 8 引言【研究意义】小麦面粉白度与面制食品品质关系密切，是非常重要的品质指标，但目前对其研究不够深入。【前人研究进展】面条是中国北方人民的传统主食，消费数量极大。面条的色泽是面条感官品质评价的重要指标，评分中占很大的比重，色泽越白越好。有研究报道影响面条白度的因素有蛋白质含量、面粉白度、面团吸水率、籽粒硬度、水分含量、粗细度、灰分含量、多酚氧化酶（）活性及和面时面絮颗粒大小等。关于小麦粉白度的遗传，目前报道很少。报道了胚乳颜色的遗传，在和中，面粉的黄色素受正反交的影响，低含量部分显性或超显性遗传，可能受对基因控制，在个组合中还发现有微效基因的修饰作用。目前以白度为分类标准的种质资源十分贫乏，是白度系统遗传改良的困难所在。面粉白度作为重要的育种目标尚未引起重视，在小麦品质区划中和栽培技术方面，对白度的变化也没有太多注意。破损淀粉、黄色素、对于小麦面粉品种的白度有一定影响。目前对破损淀粉的研究主要是对破损淀粉含量的测定方法进行比较，以及小麦的破损淀粉与面粉的流变学特性关系及对食品品质的影响。但对于破损淀粉影响面粉及面制食品白度的报道还很少。【本研究切入点】本文利用国外新近开发的基因环境互作数据处理软件（），研究了破损淀粉、黄色素、活性、面团流变学特性、蛋白质品质对面粉白度及小麦品质的影响。【拟解决的关键问题】研究旨在探索面粉白度与小麦品质的内在关系，筛选出白度好品质优的小麦品种，为面制食品专用小麦育种提供资源信息，为面粉的生产及小麦面制食品的加工提供理论参考。 材料与方法 实验材料以年参加黄淮冬麦区区试的个小麦品种为原料，样品名称分别为藁城、咸引、新麦、石、陕农、周麦、绵阳、西农、徐州、西农、绵阳、陕、安农、临丰、豫麦、闫麦、郑麦、小偃、绵阳、郑州、皖麦、内乡、郑优、中、豫麦、淮阴、百农、高优、陕农、豫农、陕农、滨麦三号、皖麦、石新、西杂号、中育号、皖、白、中原、小偃、烟农、郑州、高新、科农、石、西农、山农、泰山、亿高号、洛旱号、西农、临丰、兴麦号、豫展（在图表中样品名称以代号代替，按顺序分别为）。种子收获后，经过清理，测其籽粒含水量及硬度，根据硬度润麦（硬麦水分调节到,软麦调节到），用法国肖邦公司仿工业实验磨粉机制粉，出粉率控制在左右，储存备用。 分析方法粉质参数：，德国粉质仪；蛋白质含量： ，瑞典凯氏定氮仪；黄色素含量：，；多酚氧化酶活性：，；面粉溶涨体积（简称）：，。面粉色泽： 型色彩色差仪（ ）测定。面粉颜色测定采用国际照明组织（）年制定的均匀色立体图表色系统即表色系统来表示，该系统具有三维结构特征。值（）为亮度；表示黑色，表示白色；、值构成一个直角坐标系，决定色调，也称彩度系数；值越大，接近纯红，值越大，接近纯绿；越大，黄色增加，值越大，蓝色增加。采用型白度测定仪测定面粉白度。谷蛋白溶涨指数（简称）测定：根据和的方法进行。蛋白质组分分离及测定：根据和的方法进行。破损淀粉值测定：法，是一种非酶方法。准确称取 面粉，分别加入酒精、盐酸和碘化钾溶液，置于瑞典仪器公司破损淀粉测定仪，加入碘化钾溶液，输入样品的水分、蛋白质含量，设定测定时间。破损粉含量高的面粉吸收碘多，留在溶液中的碘浓度就低，电脑自动记录溶液中电流变化，换算成破损淀粉的含量。 数据处理运用 开发的基因基因环境互作处理软件（），分析品种在什么环境状态下品质最好，同时将多指标进行结合筛选适合的最佳品种。运用数据处理软件对影响小麦面粉白度的品质指标进行分析，因为对所有的数据进行了标准化处理，可以认为它们在品质中具有同等重要的作用。由数据画出的图形为多边形，多边形的顶点为不同指标，从图中品种与指标的分布关系就可以直观的发现它们间的内在关系。多边形相邻两点间连线的垂直线是这两个所有指标优化后的临界值（等值线），帮助比较相邻处理的指标含量关系。垂直线将多边形分成两部分，优势品种位于相应部分的最高点。品种与指标间的位置越近，该指标的含量越高。所有垂直线的交点是所有处理的最佳平衡点。 结果与分析 供试小麦品种品质特性总体分析从表可以看出，亮度平均值，变副为，变异系数；白度平均值为，变副为，变异系数，白度较亮度更能反映样品间差异。破损淀粉的平均值，变异系数，所选的样品间破损淀粉的含量存在较广的分布差异；黄色素的平均值，变异系数；活性的平均值，变异系数。白度值最大的品种为绵阳（），最小的为郑州（）；黄色素含量最大的为郑州（），最小的为石新（）；活性最大的为中（），最小的为陕农（）；破损淀粉含量最大的品种为郑州（），最小的为百农（）；蛋白质含量最大的为临丰（），最小的为百农（）；最大的为绵阳（），最小的为西农（）；吸水率最大的为郑州（），最小的为中原（）。 影响面粉白度的因素分析表 小麦品质性状及其结果（）指标平均值变幅方差变异系数 亮度 红绿值 黄蓝值 白度 破损淀粉（） 黄色素（） （）蛋白质含量（） 不溶性蛋白质（） 可溶性蛋白质（） 单体蛋白质（） 吸水率（） 形成时间（） 稳定时间（） 弱化度（）评价值（） 以某一指标和中心点的连线为起始，顺时针方向旋转，其它指标和中心点连线与这条线夹角的余弦即为它们的相关系数。由图看出，蛋白质、破损淀粉、吸水率与面粉白度极显著负相关（相关系数分别为*，*，*），与面粉白度极显著正相关（相关系数*），由此可以看出面粉白度受蛋白质含量和破损淀粉含量的直接影响。蛋白质含量大，破损淀粉增加，引起面粉折光系数改变，从而导致白度改变。破损淀粉、吸水率与值呈极显著正相关，使面粉趋向红色；黄色素、破损淀粉、吸水率与值呈显著正相关，使面粉趋黄色；与值、值呈极显著负相关，使面粉趋向绿色和蓝色。面粉白度与面团流变学特性无关。破损淀粉对于面粉色泽有较大影响，与亮度、白度、值、值的相关系数分别为*、 *、*、*。破损淀粉对小麦品质也有较大影响，相关系数分别为（*）、蛋白质（*）、吸水率（*）、（*）、形成时间（*）、评价值（*）。破损淀粉与蛋白质、吸水率呈极显著正相关，与形成时间呈显著正相关，而对稳定时间的影响不显著。所选的个样品的活性对白度（）的影响呈负相关而不显著，活性与（*）呈极显著负相关，与形成时间（*）呈显著正相关（图）。发生作用时，催化内源苯酸（如阿魏酸、芥子酸、香草酸等）的氧化，导致短链聚合物的产生，进而引起面团失色褐变。前人研究表明，成熟籽粒的主要存在于种（果）皮中，胚中无活性。由于主要存在于麸皮中，面粉中随出粉率的增加而提高。在硬麦中，面粉的活性仅与面粉的黄色素达显著的负相关，而与值和值在硬白麦和硬红麦中都不显著。本实验采用固定出粉率，所以在面粉中的活性较低，在面粉样品间差异不显著。黄色素对小麦白度影响不大。前人研究也认为，黄色素与面粉的白度（亮度）相关性不显著，与面粉色泽等级呈极显著正相关。: ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : ; : . 图 小麦品质指标间相关系数图. 供试小麦品种的面粉白度与相关品质性状的分类筛选运用数据统计软件对个黄淮冬麦区参试品种的相关品质进行了分析。从图和图中可以看出，吸水率、破损淀粉含量、蛋白质含量是一簇关于加工品质的指标。面粉色泽的值和值、活性、黄色素含量、单体蛋白含量、可溶性谷蛋白含量是一簇关于蛋白质酶的指标体系。而不溶性谷蛋白含量、粉质仪形成时间、稳定时间、评价值和谷蛋白溶涨指数可以归为关于蛋白质质量的一类指标。面粉溶涨体积、白度和亮度是反映面粉色泽的一类指标。品种绵阳、绵阳、西农、陕农、中原、高优、淮阴、内乡、绵阳、西杂号等有较大的面粉溶涨体积、较高的白度，这些品种的白度均超过，不需进行增白处理就可以满足食品加工需要。品种临丰、皖麦、兴麦号、陕、郑优、烟农、豫麦等的蛋白质质量较好，其不溶性谷蛋白含量、稳定时间、谷蛋白溶涨指数等有关高分子量谷蛋白的品质均优于其它品种。品种临丰、郑优、郑州、郑州、豫农、陕农、陕农等蛋白质含量、破损淀粉含量、粉质仪吸水率、单体蛋白含量、可溶性谷蛋白含量、黄色素和多酚氧化酶活性均高于其它品种。而品种石、中育号、科农、徐州、洛旱号、白等的弱化度明显高于其它品种。目前陕西部分小麦品种如西农、西农、小偃、陕农等品种白度较高，山东的山农优麦号白度高，周艳华（）报道陇麦、京、晋、高原等品种白度较高。 图 小麦品种与品质指标关系图. 为了更好地选择品种，分别对白度与破损淀粉，白度与吸水率，白度与面粉溶涨体积，白度与蛋白质含量等进行了分析，对品种的兼备特性进行了比较。图中斜线是两指标的等值线，虚线分别为每个指标的平均值。品种白度高于平均值的品种位于垂直虚线右方（图右侧），破损淀粉低于平均值的品种位于水平虚线的下方（图下方）。白度好且破损淀粉少的品种有绵阳、安农、绵阳、绵阳、滨麦号、中原、高优、内乡、西杂号、郑麦、淮阴、陕农、西农、西农、亿高号，可以作为高白度小麦的育种资源（图）。图 小麦品种的白度与破损淀粉等值线图. 吸水率是评价小麦加工品质的重要指标。吸水率高（图右侧）且白度高（图上方）的品种有绵阳、滨麦号、高优、新麦、绵阳、西杂号、豫麦、西农、郑麦、山农、西农、西农、亿高号，这些材料可作为白度图 白度与吸水率等值线图. 高且面团加工品质较好的品种，但西农和西杂号吸水率高是因为破损淀粉含量高导致的。经过多元回归分析，对面团吸水率影响最大的因素依次为蛋白质、破损淀粉含量和不溶性谷蛋白含量。面粉溶涨体积是小麦面粉淀粉特性的综合评价值，其已成为美国谷物化学师协会的标准检测方法（），与亚洲白盐面条的食用品质呈极显著正相关，且亚洲人喜好颜色亮白的面条。白度高且面粉溶涨体积大的品种有绵阳、绵阳、安农、中原、新麦、高优、滨麦号、石、陕农、西农、绵阳、西农、白、淮阴、亿高号、郑优、百农（图），这些品种可以作为面条小麦育种的优质亲本。图 白度与面粉溶涨体积等值线图. 高白度高蛋白质品种是近年来小麦品质育种的一个方向，但白度和蛋白质含量为显著负相关（*）。白度高且蛋白质含量高的品种有高优、内乡、郑麦、山农、西杂号、亿高号、西农、临丰、郑优（图）。然而蛋白质含量受肥力、气候、栽培环境等因素的影响较大，蛋白质中高分子量谷蛋白含量越高会对加工品种有更大的贡献。谷蛋白溶涨指数是可溶性谷蛋白和不溶性谷蛋白的综合反映，白度高谷蛋白含量高的品种有高优、西农、西杂号、陕农、中原、绵阳、绵阳、新麦、西农、郑麦（图），这些品种可以作为面条、馒头兼用型小麦。图 白度与蛋白质含量等值线图. 图 白度与谷蛋白溶涨指数等值线图. 图 白度与多酚氧化酶活性等值线图. 白度高且多酚氧化酶活性低的品种有绵阳、亿高号、高优、中原、绵阳、西杂号、绵阳、陕农（图），这些品种可以作为加工过程中不易褐变的工业原粮。 讨论中国现有品种的面粉白度较低，一般在左右，面粉白度高（）的品种较少，且多为粉质的弱筋小麦品种，缺乏面粉白度高的中筋和强筋小麦品种，因此，选育和推广面粉白度高的中强筋小麦品种已成为当务之急。小麦品种的面粉白度或色泽稳定性与面粉中天然色素（叶黄素和类胡萝卜素）、蛋白质及多酚氧化酶活性有关。黄色素含量高，面粉及其制品白度低而黄色度高；蛋白质含量高，面粉白度降低；活性高，面粉、面团及其食品色泽稳定性差。破损淀粉含量对于小麦面粉白度的影响主要是通过改变面粉颗粒表面的光反射特性来实现的。破损含量越高的小麦面粉颗粒大小不规则，对于光的反射越容易形成漫反射，给人的感觉是面粉色泽较黑。破损淀粉含量对于加工品质的影响更大，通过其高于正常淀粉颗粒倍的吸水率改变面团的吸水率、形成时间，而且也使谷蛋白溶涨指数增加。等研究并得出破损淀粉与面团形成时间负相关。王晓曦研究认为：破损淀粉与面团吸水率呈显著正相关，破损淀粉只使面团形成时间有减小的趋势，而对面团稳定时间并无规律性影响。对比前人的研究结果，本实验得出的破损淀粉与吸水率呈极显著正相关，与王晓曦的研究相同；而破损淀粉与形成时间呈显著正相关的结论，与王晓曦的研究和等的研究得出结论相反。原因：可能是破损淀粉含量大时，使水分在破损淀粉、蛋白质和完整淀粉颗粒间达到平衡时间延长，形成时间增加。 结论面粉白度不是一个营养品质指标，而是一个市场品质指标、经济指标，市场上面粉白度高于以上才易于被消费者接受。目前的高白度小麦品种多为中弱筋小麦品种，缺乏高白度强筋小麦品种。本研究中蛋白质含量、破损淀粉含量对面粉白度有负面的影响，活性、黄色素含量与小麦面粉白度无关系。常规的数据处理软件往往局限于基因型或单因素的分析，对于基因环境互作或多因素互作的分析方法还不多。基因环境互作软件（）解决了基因环境互作或多因素互作的影响，同时可以用图形直观的反映出什么品种（处理）在什么条件（因素）下最好、什么品种的什么品质指标最好，对于处理遗传、环境及其互作问题提供了很好地解决方案，为育种者、农业科学者、遗传学家筛选早代材料、选择多点实验、选择不同遗传背景的材料提供了很好的方法。致谢：感谢瑞典波通仪器公司提供 破损淀粉仪、资料信息及给予的技术指导，感谢加拿大农业部严威凯博士提供软件支持，感谢宋哲民老师提出的论文修改建议。 , . . , , (): .林作楫, 雷振生, . 中国挂面品质需求. 作物学报, , : . , , . . , , : . 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