陳向東 董娜 李小軍 丁位華 胡鐵柱 劉明久 茹振鋼

摘要：小麥粉是我國主要的糧食加工產(chǎn)品。以強筋、中筋和弱筋類型的7個小麥品種為材料，利用人工老化和近紅外光譜技術，研究種子老化過程中營養(yǎng)品質變化規(guī)律。結果表明，隨老化時間的延長，蛋白質含量先降后升，6 d與0 d相比無顯著差異;淀粉和脂肪含量也無顯著變化;纖維和水分含量顯著升高;灰分和必需氨基酸含量顯著降低。老化后的種子營養(yǎng)品質性狀的變化趨勢與小麥的筋力類型密切相關，隨老化時間延長，中筋小麥矮抗58、濟麥22、周麥18和揚麥16的蛋白質、淀粉、脂肪和纖維含量都有不同程度變化;弱筋小麥浙豐2號蛋白質含量顯著下降;而強筋小麥鄭麥9023和煙農(nóng)19的淀粉、脂肪、纖維和灰分含量均無顯著變化，表明強筋小麥具有較強的抗老化能力。這對小麥種子的安全儲藏以及提高種子利用價值有重要指導意義。

關鍵詞：近紅外光譜技術;人工老化;小麥;營養(yǎng)品質

中圖分類號： S512.101 ?文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0115-04

收稿日期：2018-05-11

基金項目：河南省小麥產(chǎn)業(yè)技術體系崗位專家項目（編號：S2015-01-G01）;河南省高等學校重點科研計劃（編號：13A210287、15A210007）;河南科技學院高層次人才計劃（編號：201010612007）。

作者簡介：陳向東（1982—），男，河南偃師人，博士，講師，主要從事小麥遺傳育種研究。

通信作者：茹振鋼，教授，主要從事小麥遺傳育種研究。

小麥是我國主要糧食作物，在日常消耗的食物中占著重要的地位。小麥粉是我國主要的糧食加工產(chǎn)品，也是我國大部分地區(qū)居民的主食原料。小麥粉富含蛋白質、淀粉、脂肪、維生素等營養(yǎng)成分，是人體所需能量的主要來源[1]。小麥籽粒中蛋白質含量及必需氨基酸組成的平衡程度決定小麥的營養(yǎng)品質[2-3]。

種子老化是種子貯藏中普遍存在的一種現(xiàn)象。隨著儲藏時間的延長，種子自身進行著緩慢的代謝，不可避免地發(fā)生老化現(xiàn)象，不但影響種子的萌發(fā)、幼苗生長及后期種子的質量[4]，而且其物理性狀、化學組成、生理性質都會發(fā)生不同程度的變化[5]，進而營養(yǎng)品質發(fā)生不同程度的變化[6-7]。本試驗采用高溫、高濕加速種子老化的方法，模擬小麥種子的自然老化過程[8-9]，研究其品質性狀變化規(guī)律，對小麥種子的安全儲藏以及提高利用價值具有重要意義。

谷物品質近紅外光譜儀具有操作簡便、速度快、良好的重復性和穩(wěn)定性等特點，可以應用于小麥品質的定量檢測與分析[10-11]。目前，近紅外光譜分析（near infrared spectroscopy，NIR）在作物品質分析和評價、品質育種中得到了廣泛的應用[12-15]。

目前，人們對種子老化的起因還存在著不同的看法，尤其是種子老化對品質影響研究較少。因此，本試驗選用不同生態(tài)區(qū)的不同筋力類型的小麥品種，于45 ℃、RH 85%條件下進行3個時間梯度（0、3、6 d）的人工老化處理，用近紅外谷物分析儀快速測定小麥全粉的蛋白質、淀粉、纖維、脂肪等營養(yǎng)品質含量，分析其營養(yǎng)品質的變化情況，為提高小麥的耐儲藏性以及對于種質資源的保存、開發(fā)、利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究選用黃淮麥區(qū)和長江中下游麥區(qū)的7個主推小麥品種（強筋小麥品種：煙農(nóng)19和鄭麥9023;中筋小麥品種：矮抗58、濟麥22、周麥18、揚麥16;弱筋小麥品種：浙豐2號），均由河南科技學院小麥中心提供。于2013—2014年種植于河南科技學院小麥中心校內試驗地，收獲種子用于試驗。

1.2 方法

1.2.1 人工加速老化處理 采用高溫、高濕的方法對種子進行老化處理，利用LH-150S種子老化箱在（45±1） ℃和相對濕度（RH）為85%的條件下處理， 處理時間分別為3 d和 6 d。老化處理后出放在室溫下風干到原始水分狀態(tài)，以0 d（未老化處理）的種子為對照。

1.2.2 磨粉 挑選出樣品中的雜質，用小型粉碎機粉碎樣品，粉碎時間均為1 min，粉碎得到全麥粉。

1.2.3 測定品質含量 利用Foss公司生產(chǎn)的XDS型近紅外品質分析儀測定，開機預熱儀器30 min，采用化學計量學方法建立的數(shù)學模型作為參比標準板進行校準后，將粉末樣品放入圓形凹杯中，表面刮平，用圓薄片輕微壓實蓋上，置于光譜儀樣品臺上進行掃描，每個樣品重復3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS和Microsoft Excel軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果和分析

2.1 人工老化對小麥種子品質性狀的影響

在不同老化處理條件下對7個小麥品種蛋白質、淀粉、脂肪、纖維、水分、灰分和必需氨基酸含量的平均值進行比較分析（表1）。在老化處理3 d時，除淀粉、脂肪和纖維外，小麥種子蛋白質、水分、灰分和氨基酸含量與對照相比，差異顯著或極顯著;在老化處理6 d時，小麥種子纖維、水分、灰分和氨基酸含量與對照相比，差異顯著或極顯著。小麥種子蛋白質含量、灰分含量隨種子老化時間的延長呈先降低后升高趨勢，而在老化時間為3、6 d無顯著差異;纖維含量隨種子老化時間的延長呈上升趨勢; 必需氨基酸含量隨種子老化時間的延長呈下降趨勢;淀粉含量與老化時間相關性不顯著。由此可見，人工老化對小麥種子不同品質性狀的影響程度不同。

2.2 人工老化對不同小麥品種營養(yǎng)成分的影響

人工老化對于不同小麥品種和不同品質性狀有不同程度的影響。由表2可看出，強筋小麥煙農(nóng)19和鄭麥9023老化3、6 d的蛋白質、淀粉、纖維、脂肪、灰分等含量與0 d對比均無顯著性差異，表明老化處理對煙農(nóng)19和鄭麥9023的營養(yǎng)成分含量影響不大。對于蛋白質和淀粉含量，中筋小麥矮抗58、濟麥22、揚麥16蛋白質含量隨老化時間延長先降低后升高，老化6 d的蛋白質含量與0 d對比無顯著變化;周麥18淀粉含量隨老化時間延長先升高后降低，老化6 d的淀粉含量與0 d對比差異不顯著。弱筋小麥浙豐2號老化3 d的蛋白質含量與對照相比無顯著變化，6 d后顯著降低。整體上，除浙豐2號外，人工老化6 d的小麥種子蛋白質和淀粉含量均無顯著變化。對于脂肪和纖維含量，中筋小麥周麥18先降低后升高，老化6 d后與對照相比無顯著變化;矮抗58老化6 d后的脂肪和纖維含量顯著升高;濟麥22脂肪含量先升高后降低，老化6d后與對照相比無顯著變化，而纖維含量顯著升高。弱筋小麥浙豐2號脂肪含量先降后升，與對照相比無顯著變化。對于水分含量，強筋小麥煙農(nóng)19、 中筋小麥周麥18和弱筋小麥浙豐2號老化6 d后，顯著升高，而中筋小麥矮抗58顯著降低。對于灰分含量，中筋小麥周麥18、矮抗58、揚麥16和弱筋小麥浙豐2號的灰分含量顯著降低?？梢?，種子老化時間對不同品種小麥種子品質性狀的影響不同。

通過對7種必需氨基酸含量比較分析（表3），發(fā)現(xiàn)氨基酸含量在老化過程中基本上都有不同程度地降低。賴氨酸含量除了鄭麥9023外其他品種差異不顯著;蘇氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、纈氨酸含量顯著降低;亮氨酸含量除周麥18外無顯著變化，其他品種顯著降低;色氨酸含量除周麥18明顯升高外，其他品種不同程度降低。

2.3 不同品種和老化處理雙因素方差分析

由表4可以看出，小麥種子在老化過程中，種子淀粉、脂肪、纖維、灰分、必需氨基酸含量在品種之間差異極顯著，蛋白質、水分含量在品種之間差異顯著。蛋白質、纖維、水分、灰分、必需氨基酸含量在處理時間之間差異極顯著，而淀粉和脂肪含量在處理時間之間差異不顯著。品種和處理時間對小麥種子品質性狀的影響有互作效應，不同品種在不同處理時間的蛋白質含量、脂肪含量、水分、灰分含量差異極顯著，淀粉和纖維含量差異顯著，必需氨基酸含量無顯著差異。由此可見，在小麥種子的老化過程中，種子品質性狀的改變既受老化時間的影響，又存在著品種之間的差異。

2.4 小麥老化種子品質性狀相關性分析

對小麥老化種子品質性狀的相關性進行分析，結果見表5。小麥種子在老化過程中，種子蛋白質含量與淀粉含量呈極顯著負相關，與脂肪、纖維、灰分、必需氨基酸含量呈顯著正相關;淀粉含量與脂肪、纖維、水分、灰分、必需氨基酸含量呈極顯著負相關;脂肪含量與纖維、灰分含量呈極顯著正相關;纖維含量與灰分含量呈顯著正相關，灰分含量與必需氨基酸含量呈極顯著正相關?？梢?，小麥老化種子的各品質性狀之間是相互制約，相互影響的。

3 討論

自然條件下小麥種子老化時間相對較長，研究種子老化特征較困難。前人研究表明，利用人工加速老化的方法模擬小麥種子的自然老化過程，提高小麥種子老化的速度是可行的[6-7，9]。小麥品質近紅外光譜分析具有操作簡便、速度快、良好的重復性和穩(wěn)定性等特點，已廣泛應用在小麥品質分析和評價中[12-16]。本研究采用利用高溫高濕人工加速老化方法和近紅外光譜分析技術檢測小麥籽粒全麥粉品質性狀，效率大大提高。

小麥儲藏過程中要進行緩慢的新陳代謝過程，發(fā)生不同程度的生理生化變化，進而影響小麥的營養(yǎng)品質。在小麥種子的老化過程中，不同品種小麥種子的變化規(guī)律有一定差異，不同品質性狀發(fā)生改變的規(guī)律也不同。隨老化時間的延長，全麥粉水分含量顯著增加，蛋白質含量、淀粉含量基本上沒有顯著變化，脂肪含量和纖維含量增加，必需氨基酸含量大部分明顯降低，與前人研究結果[6-8]一致。表明小麥種子在儲藏過程中，蛋白質和淀粉的總量并沒有什么變化，主要是蛋白質質量發(fā)生了改變[8]，說明種子老化對小麥的營養(yǎng)品質產(chǎn)生了一定的影響。

蛋白質和必需氨基酸缺乏是發(fā)展中國家和欠發(fā)達國家人體營養(yǎng)的主要問題之一。小麥的營養(yǎng)品質可通過增加其蛋白質含量和限制性氨基酸尤其是賴氨酸的含量得到改善[3]。本研究中隨老化時間延長，賴氨酸含量除鄭麥9023外都沒顯著變化，但是不同品種間的賴氨酸含量差異較大。通過比較不同筋力品種老化種子品質性狀差異，發(fā)現(xiàn)強筋小麥煙農(nóng)19和鄭麥9023的蛋白質、淀粉、脂肪、纖維和灰分含量指標變化不顯著，說明強筋小麥品種的抗老化水平較好。通過近紅外光譜可快速測定品種的品質性狀，進一步用于品質育種，對于改良小麥的營養(yǎng)品質具有重要的意義。

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