荞麦籽粒蛋白质及其影响因素研究进展

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                                                           冯佰利1　张　宾1　周济铭2　高小丽1
                                         (1西北农林科技大学；2杨陵职业技术学院，陕西杨陵　712100)
　　
        荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)属蓼科，是一种重要的特用植物资源，籽粒富含蛋白质、脂肪、淀粉、矿物质和维生素以及丰富的生物类黄酮。因此，荞麦除了作为食品之外，还具有非常高的药用价值。随着社会的发展和科学的进步，以及人们对膳食结构的调整，人们开始注重粮食消费的营养全方位，一个以小杂粮为时尚的粮食消费结构在悄然兴起，荞麦以其独特的营养和保健功能被国际农业营养及卫生组织认为是"21世纪一种主要的作物”。此外，荞麦主要分布在我国中西部的老少边穷地区，是这些地区的主要粮食作物和经济作物。荞麦的生产发展与出口加工，直接影响这些地区的农民收入和农业经济发展。及时调整种植业结构，因地制宜发展荞麦生产，提高荞麦产量和品质已成为西部地区农业发展的重点。本文旨在分析荞麦籽粒品质特性，以及栽培条件对荞麦籽粒品质的影响，为荞麦生产和开发提供理论依据。
1　荞麦籽粒品质含义
　　荞麦籽粒品质是衡量荞麦籽粒质量好坏的综合指标。一般认为，荞麦籽粒品质包括物理品质、营养品质和加工品质三部分。物理品质一般指荞麦籽粒的表观质量，如色泽、粒型、粒色、含水量、破碎率、杂质、泥沙等；营养品质主要指籽粒营养价值，包括籽粒蛋白质、淀粉、脂肪以及氨基酸、纤维素和矿物质含量以及特殊功能物质和营养抑制物质等指标；加工品质是指荞麦籽粒碾米品质、制粉工艺品质和深加工质量。
　　试验研究表明，荞麦籽粒蛋白质含量为10．6％～15．5％，明显高于大米和玉米；脂肪2．1～2．8％，且其中油酸和亚油酸含量约占脂肪酸的75％，优于大米、小麦和玉米等大宗粮食作物。与小麦相比较，荞麦籽粒清蛋白和球蛋白含量较高，约占蛋白质总量的50％，高于小麦(26．1％)，近似豆类蛋白。从氨基酸组成分析，荞麦除氨基酸和脯氨酸含量低于小麦外，其余氨基酸都高于小麦，特别是天冬氨酸、精氨酸和赖氨酸含量分别比小麦高0．63％，0．58％和0．35％。[3]Pomeranz报道荞麦蛋白质主要由80％的清蛋白和球蛋白组成。Svetlana R．等发现荞麦中清蛋白＋球蛋白：醇溶蛋白：谷蛋白：其余蛋白质的比值为38～44：2～5：21～29：28～37。Imain报道商品荞麦粉中含有40％～70％的清蛋白和球蛋白。Zheng等指出高含量的清蛋白、球蛋白，低含量的醇溶蛋白、谷蛋白与豆类蛋白相似。
2　种质对荞麦籽粒品质的影响
　　大量研究表明，种质因素对荞麦籽粒蛋白质含量的高低起着决定性作用，不同类型间籽粒蛋白质及氨基酸含量差异很大，其中四倍体荞麦含量较高。柴岩等人对我国主要栽培荞麦品种的品质分析表明，甜荞籽粒蛋白质含量为10．6～15．5％，苦荞为11．5～12．0％；唐宇等对四川省不同类型荞麦的研究表明，四倍体苦荞籽粒蛋白质含量较高，平均为16．1％(变幅15．7～16．3％)，甜荞籽粒蛋白质含量为14．3％(变幅11．8～16．1％)，苦荞平均为13．2％(变幅8．5～16．2％)。此外，杨克理等人对7个不同类型(种)荞麦籽粒蛋白质及氨基酸分析指出，四倍体甜荞氨基酸总量最高，为14．9％：野苦荞、米荞次之，分别为12．7％和12．2％；甜荞和苦荞分别为11．5％和11．4％；有翅甜荞和有刺苦荞最低，为10．7％和9．4％，蛋白质含量趋势与氨基酸规律一致。安守海等对贵州38个苦荞品种的蛋白质分析结果指出蛋白质含量在6．55～9．89％之间，平均值为7．79％。刘冬生等通过对987份甜荞和611份苦荞蛋白质分析，表明甜荞、苦荞间蛋白质平均含量差异极显著，分别为11．11％和10．86％。
　　尽管种质因素是影响荞麦籽粒蛋白质含量的主要内在因素，目前我国高蛋白的品种资源也很丰富，但限制其应用的主要因素是蛋白质、赖氨酸含量之间在产量和蛋白质含量之间存在着矛盾，因为荞麦籽粒品质大多受多基因控制，与产量基因之间关系复杂，甚至呈极显著负相关。因此，正确对待和处理荞麦籽粒品质性状同主要经济性状及其它品质性状之间的关系，成为荞麦籽粒品质性状遗传改良的成败和效益高低的关键。
3　栽培技术对荞麦籽粒蛋白质的影响
　　影响荞麦籽粒品质的因素较多，如茬口、播期、种植方式、肥水措施以及贮藏条件等，其中矿质营养对荞麦籽粒品质影响最大。据王安麟研究，在一定范围内荞麦籽粒蛋白质含量随氮肥施用量的增加显著提高，单纯施用磷肥会使籽粒蛋白质含量有所下降：氮磷配施不仅可以提高蛋白质含量，而且可提高单位面积籽粒蛋白质产量。在影响品质的各养分中，氮素的作用最大，氮有提高蛋白质含量，增加面筋含量等功能；磷肥对产量的作用是直接的，对蛋白质含量的作用是间接的。张雄、柴岩等人研究表明，氮对甜荞籽粒蛋白质及其组分有重要的调控作用。在一定范围内，清蛋白、球蛋白含量随施氮量的增加而显著增加；氮对醇溶蛋白影响较大而对谷蛋白影响较小：但随着施磷量的增加，甜荞籽粒蛋白质含量有所下降，这可能是随着施磷量增加提高了产量，蛋白质被稀释，间接降低了籽粒蛋白质含量；氮磷配比对甜荞籽粒蛋白质及其组分有显著的互作效应。
　　播种和密度对荞麦籽粒品质影响的实质是通过改善荞麦生长发育的光温条件，以达到增产、稳产和提高品质的目的。张雄等人研究表明，密度在30，60，90，120，150万株／hm2时，籽粒蛋白质含量分别为9．1％，8．1％，8．6％，8．7％和10．1％，籽粒产量分别为1250．0kg／hm2，1493．3kg／hm2，1336．7kg／hm2，1296．8kg/hm2和1135．1kg／hm2。在适宜的密度范围内，甜荞产量较高而籽粒蛋白质含量较低：稀植和高密蛋白质含量较高。密度对甜荞清蛋白、球蛋白含量的影响同对蛋白质的影响变化相似，即在高密或稀植时较高，适宜密度范围内则较低：谷蛋白含量有随密度增加而增加的趋势，醇溶蛋白所受的影响较小。苦荞蛋白质含量及其组分随密度的变化与甜荞蛋白质含量变化相似，高产与高蛋白质含量及高蛋白质产量所要求的密度各不同。
　　此外，茬口对荞麦籽粒品质也有一定影响。王仲青等研究指出，与胡麻、春小麦茬相比较，豌豆、休闲、马铃薯茬是荞麦的优良前茬，有助于增加荞麦籽粒产量和蛋白质含量，这主要是由于改善了土壤的有效水分和养分，特别是氮素营养条件，使荞麦产量和品质得以提高的缘故。
4　生态环境条件对荞麦籽粒品质的影响
　　地区间由于地理位置不同，以及光照、温度、降水量、土壤、栽培等因素不同，造成了荞麦生育期间外界环境条件的不同，对荞麦籽粒品质形成产生了不同的影响，加之各地区荞麦品种基因型的差异，内外因交互作用造成地区间在品质上的差异性。杨克理等人对我国1505份荞麦种质资源的营养分析表明，我国北方荞麦籽粒氨基酸含量高于南方，甜荞主产区的内蒙、陕西，苦荞主产区的贵州、四川，其荞麦籽粒氨基酸含量低于全国平均水平。甜荞必需氨基酸含量以青海、甘肃最高，苦荞以西藏、内蒙较高。柴岩等人对种植于不同地区的荞麦品种籽粒蛋白质及其组分的分析表明，在参试地区中，甜荞籽粒蛋白质含量由高到低依次是四川昭觉、山西太原、内蒙呼和浩特和陕西榆林：苦荞则表现为陕西榆林、内蒙呼和浩特、山西太原和四川昭觉。不同地区品种蛋白质组分表现相似趋势。
5　荞麦籽粒品质开发与利用前景
　　荞麦是我国荞麦产区人民的主要粮食之一。除了作为粮食食用外，据统计，2001年我国荞麦总产约60万吨，出口量约10万吨。在加入WT0的新形势下，发挥本国优势，提高品种质量、增加产品科技含量无疑对开拓和抢占国际市场，扩大荞麦及其制品的出口产生积极的影响。荞麦丰富的营养，独特的生理功能为其在粮食作物中赢得了地位，为今后的发展拓宽了道路。
　　在我们关注出口创汇的同时，不应忽视广阔的国内市场。在荞麦主产区，除了荞麦出口和留种用以外，70％左右的荞麦在国内消费。但由于消费习惯等原因，国内城市人口很少食用荞麦制品。随着食品工艺的改进，使荞麦制品营养损失减少，口感得到明显改善，荞麦产品数量增加，使人们在心脑血管等文明病发病率的日趋增加的今天，已把目光投向药食兼备的荞麦制品研究与开发。