倒春寒對優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種鄭麥366品質(zhì)的影響

秦毛毛，劉艷喜，張 琨，趙夢琪，周正富，吳政卿，陳 鋒，雷振生

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 小麥研究所/小麥國家工程實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/省部共建小麥玉米作物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450046；3.河南省作物分子育種研究院，河南 鄭州 450002)

小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物之一，近年來，黃淮麥區(qū)春季低溫發(fā)生頻率日益增加，小麥的生產(chǎn)受到低溫脅迫帶來的傷害越來越嚴(yán)重[1]。在河南省，倒春寒主要發(fā)生在3月下旬—4月上旬，此時(shí)小麥正處于起身拔節(jié)孕穗階段，小麥幼穗發(fā)育進(jìn)入雌雄蕊形成至藥隔前期(孕穗期)，是營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期，對低溫和水分缺乏極為敏感，一般溫度低于4 ℃即可造成傷害，致使小穗受傷或者死亡等[2]。小麥?zhǔn)艿勾汉绊懙闹饕憩F(xiàn)：一為無穗，主要特征為株高降低，幼穗干死在旗葉葉鞘內(nèi)；二為白穗，又稱光稈穗，即只有穗軸，其小穗全部發(fā)白枯死；三為不完整穗，即幼穗上半部分或者下半部分局部受凍，從而導(dǎo)致小穗不結(jié)實(shí)；四為青穗，即次分蘗長出來的小穗，由于抽穗晚，在統(tǒng)一收獲時(shí)還未完全成熟。倒春寒所導(dǎo)致的直接危害是小麥大幅度減產(chǎn)，根據(jù)凍害程度不同，減產(chǎn)在10%～30%[3]。

河南省黃河以北平原區(qū)是我國主要的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥適宜生態(tài)區(qū)，但是優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥頻遭凍害，尤其以倒春寒危害最重[4]。溫度是小麥生長發(fā)育過程中重要的生態(tài)因子之一，對小麥的品質(zhì)有著很大的影響[5-6]。目前，前人關(guān)于倒春寒對小麥影響的報(bào)道主要集中于產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀方面[7-9]，對小麥品質(zhì)的影響研究鮮有報(bào)道。為此，以優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥鄭麥366為材料，對受凍害程度不同的樣品進(jìn)行品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的分析，為糧食、面粉等企業(yè)的收購以及對優(yōu)質(zhì)耐倒春寒小麥新品種的培育提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥材料鄭麥366于2018年6月初取自河南省延津縣石堤村麥田。根據(jù)凍害程度由大到小分為六類(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類)，每類各隨機(jī)取1 m2麥穗，重復(fù)3次，各類凍害比例見表1。同時(shí)，隨機(jī)取1 m2未受凍害麥穗作為對照(CK)，重復(fù)3次。

表1 各類別小麥材料所受凍害程度Tab.1 Degree of frost damage of various categories of wheat materials %

1.2 測定方法與儀器

1.2.1 一次加工品質(zhì)指標(biāo) 小麥容重參照GB/T 5498—2013，采用GHCS-1000型谷物電子容重器測定；籽粒硬度參照GB/T 21304—2007，采用瑞典Perten SKCS 4100型單粒谷物質(zhì)量分析儀測定。參照AACC26-20的方法，采用Buhler實(shí)驗(yàn)?zāi)ブ品?。面粉水分含量參照GB/T 5009.3—2016，利用105 ℃直接干燥法測定；面粉白度采用浙江托普云農(nóng)生產(chǎn)的WSB-V型智能白度測定儀檢測；粗蛋白含量：采用全麥粉，參照GB/T 5009.5—2016利用海能K1100F型全自動凱氏定氮儀進(jìn)行測定。

1.2.2 二次加工品質(zhì)指標(biāo) 濕面筋含量及面筋指數(shù)參照GB/T 5506.2—2008，采用瑞典Perten GM2200型面筋儀進(jìn)行測定；粉質(zhì)指標(biāo)(面粉吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和弱化度)采用德國Brabender 810130型粉質(zhì)儀，參照GB/T 14614—2006的方法測定。

1.2.3 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo) 直、支鏈淀粉及總淀粉含量：使用全麥粉，參考戴雙等[10]、金玉紅等[11]采用的雙波長法進(jìn)行測定；面粉蛋白質(zhì)含量采用瑞典Perten IM9500型多功能谷物近紅外分析儀測定；淀粉糊化特性(峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回升值、峰值時(shí)間和糊化溫度)參照GB/T 24853—2010，利用瑞典Perten快速黏度儀(RVA)測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 22 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析；利用Graphpad Prism 5.0 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 倒春寒對鄭麥366加工品質(zhì)的影響

2.1.1 一次加工品質(zhì) 小麥的一次加工品質(zhì)包括籽粒容重、籽粒硬度、面粉白度以及粗蛋白含量等。由圖1可知，鄭麥366容重隨著凍害的加深呈遞減的趨勢，且都與對照呈極顯著差異，這可能是由于小麥在經(jīng)歷倒春寒后，籽粒小而癟、飽滿度和整齊度差等原因造成的。鄭麥366受凍害后籽粒硬度有所降低。其中，Ⅰ類凍害與對照呈顯著差異，其余凍害程度的籽粒硬度雖有差異，但與對照相比差異均不顯著。凍害對面粉白度有一定的影響，隨著凍害程度的加深，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類的面粉白度與對照相比顯著或極顯著降低，Ⅲ類的青穗比例相對較高，面粉白度最低，較對照極顯著降低3.2%；Ⅱ類青穗比例最高，面粉白度較低，也極顯著低于對照；Ⅰ類面粉白度顯著低于對照。說明小麥?zhǔn)艿勾汉绊懞?，籽粒中未成熟的青粒會?yán)重影響其面粉的色澤，降低面粉的市場價(jià)值。隨凍害程度加深，粗蛋白含量基本呈遞增趨勢，與凍害比例呈正相關(guān)，Ⅰ類的粗蛋白含量較對照極顯著增加18.5%，Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ類較對照顯著增加。

2.1.2 二次加工品質(zhì) 小麥的二次加工品質(zhì)包括濕面筋含量及面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間等。小麥的蒸煮和烘烤品質(zhì)的好壞與面筋含量和面筋質(zhì)量有密切的關(guān)系。粉質(zhì)指標(biāo)中的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間主要用來表示面粉形成面團(tuán)時(shí)耐受機(jī)械攪拌的能力，根據(jù)不同面食的需要來選擇不同品質(zhì)的面粉。

由表2可見，鄭麥366濕面筋含量總體上隨著凍害比例的增加而增加，Ⅱ類的濕面筋含量最高，較對照增加28.8%。相反，面筋指數(shù)與凍害比例呈負(fù)相關(guān)，面筋指數(shù)隨凍害比例增高呈遞減趨勢，Ⅰ類凍害的面筋指數(shù)最低，較對照顯著降低14.7%，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類也顯著低于對照。由此可見，隨著凍害比例的增加，面筋含量雖有所增高，但面筋質(zhì)量卻呈下降趨勢。粉質(zhì)相關(guān)指標(biāo)表明，隨著凍害程度的加深，吸水率逐漸升高，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間整體減短，弱化度升高。凍害最嚴(yán)重的Ⅰ類與對照相比，吸水率增高5.1%，形成時(shí)間縮短19.5%，穩(wěn)定時(shí)間縮短36.0%，弱化度增加60.0%。顯著性分析表明，Ⅰ類凍害較嚴(yán)重，其吸水率、穩(wěn)定時(shí)間和弱化度均與對照差異顯著。由以上結(jié)果可知，春季凍害對小麥面粉的品質(zhì)特性造成一定的影響，品質(zhì)下降較嚴(yán)重。

2.2 倒春寒對鄭麥366營養(yǎng)品質(zhì)的影響

小麥籽粒含有很多對人體有益的營養(yǎng)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維、生物活性物質(zhì)及一些微量元素等[12]。

2.2.1 淀粉及面粉蛋白質(zhì)含量 由圖2可知，不同凍害程度對淀粉含量的影響存在差異。其中，Ⅲ類和Ⅳ類的總淀粉含量較低，分別較對照極顯著降低2.2%和1.7%；Ⅱ類和Ⅴ類的總淀粉含量有所增加，但與對照相比差異不顯著，其他類與對照相近。小麥?zhǔn)軆龊螅辨湹矸酆空w有所下降，其中Ⅲ類和Ⅴ類分別較對照顯著降低16.0%和15.8%，其他類與對照差異不顯著。支鏈淀粉含量與直鏈淀粉含量相反，除Ⅳ類降低外，其他類均呈增高趨勢，Ⅲ類和Ⅴ類與對照差異顯著，分別增高2.2%和6.1%。直/支分析發(fā)現(xiàn)，除Ⅳ類稍微升高外，其他類均較對照降低，其中Ⅲ類和Ⅴ類與對照差異顯著，分別較對照極顯著降低24.0%和19.2%。對于面粉蛋白質(zhì)含量，6類面粉蛋白質(zhì)含量均高于對照，除Ⅳ、Ⅵ類外，其余均與對照差異顯著；除Ⅴ類外，隨凍害程度的加深，面粉蛋白質(zhì)含量逐漸增高，其中Ⅰ類最高，較對照極顯著增加10.3%，這與粗蛋白含量的結(jié)果相一致。

表2 倒春寒對鄭麥366二次加工品質(zhì)的影響Tab.2 The effect of late spring coldness on the secondary processing quality index of Zhengmai 366

2.2.2 淀粉糊化特性 糊化特性是反映小麥淀粉品質(zhì)的主要指標(biāo)，與制品品質(zhì)特別是面條品質(zhì)密切相關(guān)，其中峰值黏度與熟面條的黏彈性以及口感呈正相關(guān)。具有較高衰減值和峰值黏度的面粉是加工面條的優(yōu)質(zhì)原材料[13-14]。由表3可知，Ⅰ類凍害小麥峰值黏度較對照降低27.5%，最低黏度降低42.5%，衰減值降低2.4%，回升值降低21.8%，最終黏度降低34.3%。Ⅳ類凍害小麥整體糊化指標(biāo)降低幅度較大，相較于對照，峰值黏度降低38.6%，最低黏度降低59.8%，衰減值降低4.9%，最終黏度降低49.2%，回升值降低30.0%。整體的峰值時(shí)間和糊化溫度受凍害影響較小，變化不大。顯著性分析表明，總體上，不同類別凍害小麥的峰值時(shí)間、糊化溫度與對照差異不顯著，峰值黏度、衰減值、最低黏度、最終黏度及回升值均與對照差異顯著，從整體糊化指標(biāo)結(jié)果來看，Ⅰ類和Ⅳ類凍害對糊化特性影響較大，且與對照均呈顯著性差異。由以上結(jié)果可知，小麥的凍害對糊化特性指標(biāo)影響較大，隨著凍害程度的加深，其糊化特性變差，所以小麥發(fā)生凍害會嚴(yán)重降低淀粉質(zhì)量，從而影響后期面條的加工品質(zhì)。

表3 倒春寒對鄭麥366淀粉糊化特性的影響Tab.3 The effect of late spring coldness on the starch pasting property of Zhengmai 366

3 結(jié)論與討論

3.1 倒春寒對小麥品質(zhì)的影響

容重是反映小麥商品性優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，也是企業(yè)收購優(yōu)質(zhì)小麥的重要指標(biāo)之一。一般小麥在遭遇倒春寒后，其籽粒飽滿度和整齊度降低，千粒質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響產(chǎn)量以及后期的面粉加工特性和市場價(jià)值。前人研究結(jié)果表明，植物中可溶性蛋白的含量與其抗寒性呈正相關(guān)，當(dāng)小麥籽粒蛋白質(zhì)含量增加時(shí),面筋蛋白質(zhì)含量也會增加,即籽粒蛋白質(zhì)含量和面粉的面筋含量呈正相關(guān)[10-11，15]。孫苗苗等[16]研究表明，低溫脅迫后，小麥葉片中可溶性蛋白含量較對照有顯著提高，而濕面筋主要由醇溶蛋白及麥谷蛋白構(gòu)成，因此，凍害嚴(yán)重時(shí)，其濕面筋含量會隨籽粒蛋白質(zhì)含量的升高而升高，但面筋質(zhì)量有所下降，這與本研究結(jié)果一致。李志西等[17]研究表明，醇溶蛋白含量與面團(tuán)吸水率呈顯著正相關(guān)，而醇溶蛋白占小麥籽粒總蛋白的40%～50%[18]，故本研究結(jié)果中吸水率隨凍害程度加深而增高可能與蛋白質(zhì)含量的升高有關(guān)。張樹華等[19]研究表明，麥谷蛋白含量與面團(tuán)穩(wěn)定性呈極顯著正相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，小麥?zhǔn)軆龊υ街?，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間越短，可能是由于凍害使蛋白質(zhì)組分發(fā)生了一定的變化，醇溶蛋白含量增加，麥谷蛋白含量有所降低。

本研究結(jié)果顯示，小麥?zhǔn)軆龊?，直鏈淀粉及?支均明顯降低。據(jù)報(bào)道，隨著灌漿期溫度的增加，直鏈淀粉含量增加[20]；如果發(fā)生降溫，直鏈淀粉含量可能會有所降低，與本研究結(jié)果一致。研究表明，直鏈淀粉含量低，其面條制品在軟度、光滑性、口感及綜合評分等品質(zhì)指標(biāo)上表現(xiàn)均較好[21-22]；直鏈淀粉含量過高可能會導(dǎo)致面條的色澤、表觀性狀、黏性、適口性等有所下降，煮制時(shí)間延長[23]。據(jù)報(bào)道，淀粉峰值黏度、回升值與煮面的黏彈性呈極顯著正相關(guān)，糊化溫度與煮面韌性呈負(fù)相關(guān)[24]，峰值黏度高的面條光滑、有彈性、有咬勁[25]。本研究結(jié)果表明，除Ⅳ類凍害外，峰值黏度、衰減值、最低黏度、最終黏度及回升值均隨凍害程度的增加而降低。凍害不但使直鏈淀粉含量有所降低，并大大降低了面粉的糊化特性，從而對其面條品質(zhì)有一定影響。

3.2 預(yù)防倒春寒的栽培管理措施

本研究所用的對照材料由于管理措施較好，很大程度上避免了倒春寒所帶來的影響。因此，結(jié)合前人研究結(jié)果，總結(jié)了優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥預(yù)防倒春寒的栽培管理措施，以便更好地發(fā)揮鄭麥366的優(yōu)勢。

鄭麥366屬半冬性早熟小麥品種，在適播期內(nèi)適時(shí)晚播，播量不宜太大，在 187.5 kg/hm2左右，可以起到較好的抗寒效果[26]。深耕深松、秸稈還田及旋耕的麥田，播種時(shí)均需要鎮(zhèn)壓，增強(qiáng)土壤緊實(shí)度，防止小麥根系扎在秸稈上，阻止冷空氣直接侵害小麥根部，提高播種質(zhì)量和出苗率，促根系下扎，提高耐旱能力，防漏風(fēng)凍害。春季小麥返青拔節(jié)期干旱時(shí)要適時(shí)澆水，并根據(jù)苗情適當(dāng)追施氮肥。關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，在寒流來臨前及時(shí)灌水，防御早春凍害，合理施肥，采用生物化學(xué)調(diào)控，促進(jìn)植株茁壯成長，提高小麥的抗寒性[27]。