Waxy 蛋白缺失对小麦淀粉特性和中国鲜面条品质的影响

中国农业科学2005,38(5):865-873ScientiaAgriculturaSinica收稿日期：2004-04-29基金项目：国家“973”重大基础研究发展规划（2002CB111300）和国家“863”计划（2002AA207003）资助作者简介：陈东升（1972-），男，宁夏固原人，硕士，主要从事小麦遗传育种研究。何中虎为通讯作者：Tel:[phone];Fax:[phone];E-mail:[e-mail]蛋白缺失对小麦淀粉特性和中国鲜面条品质的影响陈东升1，2，C.Kiribuchi-Otobe3，4，徐兆华1，陈新民1，周阳1，何中虎1，5，H.Yoshida4，张艳1，王德森1（1中国农业科学院作物育种栽培研究所/国家小麦改良中心，北京100081；2宁夏农林科学院农作物研究所，永宁750105；3日本国家作物科学研究所，筑波日本305-8518；4日本国际协力机构中国可持续农业技术研究发展计划日本专家组，北京100081；5国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）中国办事处，北京100081）摘要：淀粉特性是影响面条品质的重要因素。采用分馏和重组方法，研究了来自同一组合的8种不同Waxy蛋白缺失类型面粉直链淀粉含量、淀粉糊化特性及其中国鲜面条品质。结果表明，不同Waxy蛋白缺失类型显著影响直链淀粉含量和淀粉糊化特性，对直链淀粉含量的效应依次为：类型8（Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1全缺失）5（Wx-B1和Wx-D1）7（Wx-A1和Wx-B1）6（Wx-A1和Wx-D1）3（Wx-B1）≌4（Wx-D1）2（Wx-A1）。不同缺失类型淀粉糊化特性存在显著差异，按峰值粘度大小顺序依次为：类型8、3、5、4、6、7、2。Wx-B1缺失和Wx-D1缺失类型重组面粉的面条品质最优。糯小麦淀粉的峰值粘度和稀懈值显著高于非糯小麦，但反弹值很小，峰值时间短，糊化温度低。直链淀粉含量与煮熟面条TPA参数中硬度、胶着性和咀嚼性间正相关达1%水平（r=0.83～0.87），与弹性、粘着性、粘聚性和回复性间负相关达5%或1%水平（r=-0.53～-0.83）。淀粉糊化特性参数中低谷粘度、最终粘度、反弹值、峰值时间和糊化温度与面条感官评价的大多数指标如表观、适口性、韧性、粘性、食味和总评分间正相关达5%或1%显著水平，相关系数为0.53～0.91。稀懈值与上述面条品质指标间负相关达1%显著水平，相关系数为-0.66～-0.74。关键词：普通小麦；Waxy蛋白；淀粉；面条品质EffectofWx-A1,Wx-B1andWx-D1ProteinonStarchPropertiesandChineseFreshNoodleQualityCHENDong-sheng1,2,C.Kiribuchi-Otobe3,4,XUZhao-hua1,CHENXin-min1,ZHOUYang1,HEZhong-hu1,5,H.Yoshida4,ZHANGYan1,WANGDe-sen1(1InstituteofCropBreedingandCultivation,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/NationalWheatImprovementCenter,Beijing100081;2CropResearchInstitute,NingxiaAcademyofAgriculturalandForestrySciences,Yongning750105;3NationalInstituteofCropScience,Tsukuba,Ibaraki,Janpan305-8518;4JapanInternationalCooperationAgency,TheSustainableAgriculturalTechnologyResearch,JapaneseExpertTeam,Beijing100081;5CIMMYTChinaOffice,Beijing100081)Abstract:StarchpropertiesplayanimportantroleinChinesenoodlequality.EightgenotypesfromJapanesecultivar‘Kanto107’/Chinesecultivar‘Baihuo’differinginthepresenceandabsenceofthreeWaxyproteins,Wx-A1,Wx-B1,andWx-D1,wereusedtodeterminetheeffectofWaxyproteindeficienciesonamylosecontent,starchpastingpropertiesandChinesefreshnoodlequalitybyusingthefractionationandreconstitutionprocedures.TheresultsshowedthatamylosecontentandstarchpastingpropertieswereinfluencedsignificantlybydifferentWaxyprotein.Foramylosecontent,itcanberankedastype8(waxywheat,threeproteinsnull)5(Wx-B1andWx-D1null)7(Wx-A1andWx–Bnull)6(Wx-AandWx–Dnull)3(Wx-B1)4(Wx≌-D1)2(Wx-A1).Therankforpeakviscosityis8,3,5,4,6,7,2.TypeswithWx-B1nullor-D1nullperformedthebestnoodle-makingquality.Waxytypehashigherpeakviscosityandbreakdownthanothertypes,whileithaslowerbreakdown,pastingtemperatureandpeaktime.866中国农业科学38卷AmylosecontentwassignificantlyandpositivelycorrelatedwithTPAparametershardness,gumminess,andchewinessofcookednoodle(r=0.83-0.87,P0.01).Italsohadasignificantandnegativeinfluenceonnoodlespringiness,adhesiveness,cohesiveness,andresilience(r=-0.53--0.83).Itwasfoundthatapositiveandsignificantcorrelationamongstarchpastingpropertyparameterssuchasholdthough,finalviscosity,setback,peaktime,andpastingtemperatureandcolor,appearance,firmness,elasticity,stickiness,flavorandtotalscoreofcookednoodle(r=0.53-0.91).Breakdownhadasignificantandnegativeinfluenceonthosenoodlequalitytraits(r=-0.66--0.74).Keywords:Commonwheat(T.aestivum);Waxyprotein;Starchproperty;Noodlequality淀粉是小麦籽粒的主要组成部分，直链淀粉占胚乳淀粉的22%～35%，支链淀粉占65%～78%[1]。淀粉特性对面条品质、特别是面条质地有重要影响[2]。20世纪80年代以来，淀粉特性及其与面条品质关系已成为各国研究的热点领域之一[1~16]。直链淀粉含量低是日本面条小麦品种的共性[5]，直链淀粉含量适中或偏低时，制成的面条具有较好的韧性和食用品质[3~6]。直链淀粉含量增加，面条硬度增加，持水力和弹性降低[3],优质白盐面条的直链淀粉含量应在22%左右[6]。白盐面条品质好的面粉具有适宜的直、支链淀粉比例，降低直、支链淀粉比例能改善面条质地，增加粘弹性[4]。具备较高的峰值粘度和稀懈值、较低的反弹值和昀终粘度等特性的面粉能加工优质日本白盐面条[4~6]。刘建军等[11]研究表明，峰值粘度与稀懈值对中国干面条的正向作用较大，二者不仅影响面条外观品质，而且影响面条质地和口感，优质面条要求峰值粘度≥2900CP。阎俊等[17]和张勇等[18]研究认为，峰值粘度是衡量淀粉糊化特性的昀重要指标。直链淀粉含量由颗粒结合淀粉合成酶（granule-boundstarchsynthese,GBSS）控制，GBSS又称Wx蛋白。普通小麦含有Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1等3种Wx蛋白亚基，其基因分别位于染色体7AS、4AL和7DS上，缺失Wx蛋白亚基的小麦品种直链淀粉含量较低[7~9]。Wx蛋白缺失可降低小麦直链淀粉含量，导致淀粉糊化和膨胀特性的改变，影响面条品质[2,4,10]。部分糯质小麦淀粉具有较高的糊化粘度、稀懈值和膨胀势，适宜用于制做日本白盐面条[2]和中国干面条[11]。前人大多采用大量品种[2,3,11,15,16]或糯玉米淀粉[4]来研究淀粉特性与面条品质的关系，结果表明，降低直链淀粉含量可显著改善面条质地，但他们未能消除蛋白质质量和数量对试验结果的影响。Yamamori等[13]和Baik等[14]分别研究了不同Waxy蛋白缺失类型小麦的淀粉特性以及面包和日本面条品质，结果表明，相对较低的直链淀粉含量有助于面条品质和面包品质的改善。20世纪90年代以来，Nakamura等[19]、Kiribuchi-Otobe等[20]、Yasui等[21]、Yamamori和Quynh[13]及国内学者分别利用部分糯质小麦杂交育成糯小麦，有关淀粉性状和面条品质关系的研究才得以深入开展[2,12~14]，面粉组分分馏和重组的方法开始用于淀粉特性和面条品质研究[2,4,12,14]，但利用同一组合杂交后代[13,14]、近等基因系[22]或DH群体[23]中不同Waxy蛋白缺失类型小麦来研究淀粉性状和小麦加工品质关系的报道仍较少，特别有关其与中国面条品质关系的研究尚未见报道。面条是中国传统食品之一，约40%的小麦用于制作面条[24]，但对面条品质的研究远远落后于对面包品质的研究，对小麦品质性状、特别是淀粉品质与中国面条品质关系的研究尚处于起步阶段。本文利用来自同一组合的8种不同Waxy蛋白缺失类型面粉，研究直链淀粉含量及淀粉糊化特性，并运用质构仪客观测定和感官主观评价其鲜湿面条品质，旨在为小麦淀粉品质改良和面条品质评价提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料8种类型的Waxy蛋白缺失小麦品系（表1）为Kanto107（Wx-A1和Wx-B1缺失）和白火麦（Wx-D1缺失）杂交后代，具体选育方法见Yamamori等[13]，由日本国家作物科学研究所Kiribuchi-Otobe提供。根据单籽粒谷物特性测试仪（SKCS4100PertenInstru-mentsAB,Sweden）测得硬度值，将水分分别调至16%和14%，润麦20h，用Buhler实验磨按AACC方法26-21A制粉，出粉率约60%，淀粉破损率低于8.0%。参照Yanagisawa等[23]方法对8种Waxy蛋白缺失类型小麦的面粉进行分离，提取的淀粉室温下风干至水分含量约为13.0%。澳大利亚标准白麦（Australianstandardwhitewheat,ASW）谷朊粉由Kiribuchi-Otobe提供，水分含量为6.8%。1.2试验方法1.2.1原始面粉品质性状分析水分含量参照AACC5期陈东