徐 鑫，张 晓，李 曼，吴荣林，张晓祥，刘 健，程顺和

(1.江苏里下河地区农业科学研究所/农业部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室，江苏扬州 225007; 2.扬州大学农学院，江苏扬州 225009)

小麦籽粒淀粉由支链淀粉和直链淀粉组成，而淀粉的合成主要由可溶性淀粉合成酶(solublestarchsynthase，SSS)和颗粒结合淀粉合成酶(granule-boundstarchsynthase，GBSS)负责，其中GBSS与直链淀粉的合成密切相关，又称Wx蛋白。普通六倍体小麦(TriticumaestivumL.，AABBDD)含有3种Wx蛋白亚基：Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1，分别由位于染色体7AS、4AL和7DS上的Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1基因编码。同时含有3个Wx蛋白亚基的称为普通小麦；缺失1个或2个Wx蛋白亚基的突变体称为部分糯小麦[1-4]；同时缺失3个Wx蛋白亚基的突变体称为糯性小麦[5-6]。自然界中没有天然的糯小麦，自Nakamura等[7]利用品种Kanto107(Wx-A1b和Wx-B1b)与品种BaiHuo(Wx-D1b)杂交，育成世界上第1个糯小麦品种(0%直链淀粉)以来，糯小麦的开发和应用引起了研究者广泛的关注[8]。糯小麦的直链淀粉含量接近于0(<2%)，其淀粉组成、结构特性和功能特性与普通小麦有明显差别，表现出独特的淀粉特性，具有很好的利用价值和应用前景。前人主要对糯小麦的遗传基础和淀粉特性进行了总结[9-14]，但尚未见关于糯小麦开发和应用研究的概述性报道，本文重点对糯小麦在食品加工和工业生产领域的应用研究进行概述，以期为糯小麦规模化推广应用提供参考。

1 糯小麦的理化特性研究进展

淀粉是一种天然高聚物，约占小麦籽粒干物质重的70%，是小麦品质性状的重要指标之一[9]。普通小麦淀粉由直链淀粉(22%～35%)和支链淀粉(68%～75%)组成，直链淀粉是一种线性(1,4)-α-D葡聚糖链，目前也有研究显示存在有分支的直链淀粉，分支点以(1,6)-α-D糖苷键连接，少于总糖苷键数的0.5%；支链淀粉各葡萄糖单位之间以(1,4)-α-D糖苷键连接构成它的主链，支链通过(1,6)-α-D糖苷键与主链相连，分支点的(1,6)-α-D糖苷键数占总糖苷键数的5%～6%[15-16]。糯小麦几乎不含直链淀粉。小麦淀粉可分为A型(>10 μm)和B型(1～10 μm)：A型颗粒主要呈碟形或两面凹陷的透镜形状；B型淀粉颗粒主要为球形、椭球形或不规则形状。B型破损程度大，而A型较完整[17-19]，糯小麦和普通小麦淀粉颗粒均由这2种淀粉组成。鲁 平等[20]研究表明，糯小麦A型淀粉粒的形状较扁平，表面更粗糙；B型淀粉粒的形状比普通小麦更无规则，且易发生聚集现象。糯小麦相比于普通小麦有着更高的结晶度，差异的主要原因在于长支链淀粉所占比例的不同[21-22]。在淀粉糊化特性方面，与普通小麦淀粉相比，糯小麦淀粉吸水率和膨胀势高，具有较低的糊化温度和较短的糊化时间，峰值黏度高，回生值低、冻融稳定性好；但淀粉样品的峰值黏度与面粉样品相反，糯小麦面粉峰值黏度比普通小麦低。张 晓等[23]对糯小麦和其他作物的淀粉特性进行比较，发现糯小麦淀粉与常用作物淀粉的多数理化特性存在显著差异。综合比较显示，糯小麦淀粉糊化温度(RVA测定)低，起始温度(DSC测定)低，回生老化程度小，冻融稳定性好，对于改善蒸煮和烘烤类食品品质，增加产品产量，改善速溶、快餐、冷冻食品品质，延长食品货架期有显著优势。

2 糯小麦的应用研究进展

2.1 糯小麦配粉改良干白面条品质的研究进展

中国是世界最大的小麦生产国和第二大小麦进口国，也是世界最大的面条消费国，其中面条用粉约占消费量的40%[24]。尤其是中国干白面DWCN(dry white Chinese noodle)在面条用粉中需求量最大。杨 金等[25]认为蛋白质含量、沉降值、面团流变学指标、淀粉糊化峰值黏度和面粉白度对面条品质有重要影响；其中，最重要的是蛋白质(数量、质量等)和淀粉[26-28]。淀粉是影响小麦面条品质的重要指标之一。小麦粉中直链淀粉和支链淀粉的比值对最终产品品质的影响至关重要。降低面粉中直/支链淀粉的比例，可以增加面条的黏弹性，提高面条软度、黏性、光滑性、口感和综合评分等品质参数，综合改善面条品质[29-31]。

全糯小麦面条品质差，但糯小麦独特的淀粉特性可通过配粉的方式应用至生产。研究发现，添加20%～40%的糯小麦粉可改善干白面条品质，且混合粉的直链淀粉含量达到最佳(约22%)[32-36]。宋建民等[37]认为，添加5%～10%糯小麦粉的面条总评分略有升高，各处理间差异均较小，添加量超过20%的面条评分下降。张 艳等[38]发现，添加15%～20%糯小麦粉的面条弹性和光滑性均最好。伍 娟[39]研究发现，通过配粉可显著改善面团特性和挂面品质，添加25%糯小麦粉的挂面感官总评分最高，综合品质最好。张伯桥等[40]将糯小麦和多种强筋粉配粉，发现糯小麦粉的添加量占30%～50%可提高干白面的品质，50%添加量的面条评分最高；筋力强的小麦品种可适当增加糯小麦粉的比例。综合分析认为，造成上述研究最适添加比例不同的主要原因是所选取的糯小麦品种不同。

2.2 糯小麦配粉改良速冻水饺品质的研究进展

随着生活节奏的加快，速冻食品越来越受到消费者的青睐。水饺是最具中国特色的传统美食，是最受欢迎的速冻食品之一。影响速冻水饺品质的因素较多，如面粉湿面筋含量、蛋白质的质和量、面团流变学特性、食品添加剂、制作工艺和贮存方法等。一般水饺用面粉有以下要求：皮薄，有一定的延展性和弹性，筋道耐煮，冷冻期间不冻裂，色泽不发生变化等。刘景顺[41]认为，饺子专用粉品质应具备以下品质：湿面筋28%～32%，吸水率≥50%，形成时间2～4 min，稳定时间4～6 min，135 min最大抗延伸性阻力400～600 E.U. 135 min延伸性≥130 mm。

糯小麦持水能力好、膨胀势高、冻融稳定性好、回升值小、凝沉阻力大，有利于食品加工和特色食品开发，适于冷藏和生产速冻食品[42]。杨艳芳等[43]研究发现，添加适量糯小麦粉水饺皮的蒸煮损失率、冻裂率以及蒸煮时间降低，生饺皮的强韧性显著增强，且优于单一添加剂黄原胶和单甘脂，可作为一种新型的抗冻融的食品添加剂；饺皮煮后TPA特性改善，最适添加量为20%。李金霞等[44]研究了糯小麦粉不同比例配粉对面粉品质指标的影响，发现添加糯小麦粉后，面粉吸水率和弱化度均增加，稳定时间变短。添加糯小麦粉的水饺粉糊化温度和峰值时间变化不明显，但峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、衰减值、回生值随添加比例的增加而降低。糯小麦粉配粉制作的水饺口感黏度得分较高，表现在爽滑度变好，但韧性有所下降，最适添加比例为10%～15%；因糯小麦粉的弱筋作用，添加糯小麦粉后水饺冻裂率增加。目前有关糯小麦开发制作速冻水饺的研究很少，且结论不一，有待深入研究。

2.3 糯小麦配粉改良面包品质的研究进展

面包是欧美国家的主食。国内面包品质改良起步较晚，与国外优质小麦相比，国内大部分小麦品种在蛋白品质、筋力强度以及高分子谷蛋白亚基的组分构成上存在较大差距[45]。影响面包烘焙品质的性状主要为面粉吸水率、面筋强度、蛋白质质和量以及高分子谷蛋白亚基的组成。优质面包小麦要求其有较高的吸水率、较好的面筋强度和延展性。而面包产业中最大的问题就是面包老化，直链淀粉是面包老化的主要因素，因此糯小麦不含直链淀粉的特性已引起学者的重视。

国内外学者对糯小麦改良面包品质进行了研究。糯小麦制作的面包多孔且口感黏度大、颜色深、面包烘焙过程体积较大且储藏时崩塌，但老化较慢[46]。大量研究发现，随着糯小麦含量的增加，面包比容增大，结构变劣多孔，黏性过大，面包综合评分减少；添加糯小麦粉可显著降低贮存期间面包的坚实度。在不显著降低面包品质的前提下，添加10%～15%的糯小麦粉可有效延缓面包贮存时的老化进程[47-48]。Garimella Purna等[49]研究了硬质糯小麦粉占普通小麦粉15%、30%、45%时制作面包的理化特性，发现添加糯小麦可以增加面包的体积和柔软性，但添加比例超过30%时面包烘焙后崩塌；微观结构观察发现，糯小麦淀粉烘焙后熔融软化，这可能是冷却过程面包体积崩塌的主要原因。Morita等[46]研究认为，添加40%的糯小麦可改善面团结构并提高面包体积，添加50%以上造成烘焙后体积崩塌，品质变劣，难以被消费者接受。虽然添加适量糯小麦可以延长面包的货架期，但目前在商业应用上还非常有限。

2.4 糯小麦配粉改良馒头品质的研究进展

馒头是中国的传统主食之一，约占小麦消费的40%。中国馒头有南北之分，两者的要求近乎相反，口感迥异，加工方法也有较大差异。南方馒头倾向于结构松散，质地较软，富有弹性；北方馒头要求质地均匀，回弹快，咬劲强，爽口不粘牙。由于北方馒头的产量和消费量较大，所以研究多侧重于北方馒头。影响馒头的品质性状主要有蛋白质质和量、淀粉物化特性以及面团强度[36]。其中，蛋白质质和量以及淀粉物化特性决定馒头的体积，面团的强度是决定馒头品质的最主要因素[50]。

目前关于糯小麦改良馒头品质的研究较少，且集中于少数国内研究者。郭学科等[51]通过质构仪测定并结合感官评价研究了糯小麦粉对馒头的品质改良，发现馒头制作当天和存放5 d后在硬度、弹性、咀嚼性、恢复性、黏性、黏聚性等均有显著差异，添加8%的糯小麦可制得口感和贮存品质俱佳的馒头；Ma等[52]研究表明，添加5%～10%的糯小麦，直链淀粉含量在22.4%～24.7%时，制作的馒头团粒结构更好，但在表面光滑度和总评分上无显著差异；当添加量大于15%时，总分显著降低，但可延长馒头的货架期；孙 链等[53]研究表明，添加15%的糯小麦能显著改善馒头的表面及内部结构、色泽，综合评分有所升高，且能有效延缓馒头老化进程；覃 鹏等[36]研究发现，虽然糯小麦粉具有高吸水率、低峰值黏度等有助提高馒头品质的特点，但添加比例低于20%时差异不显著，且除比容外所有馒头评分降低，因此不适宜利用糯小麦改良馒头品质，而10%～15%的比例有助于降低馒头贮藏后重蒸的坚实度。苏东民等[54]研究了糯小麦配粉对面团流变学性质和馒头品质的影响，结果表明，添加量较低时，馒头评分差异不显著，感官上馒头色泽变暗，结构差，评分低；添加10%～20%时，风味较好。因此，在不显著降低馒头评分的前提下，适量(≤20%)的糯小麦配粉可以延缓馒头的老化。

2.5 糯小麦配粉改良冷冻面团品质的研究进展

冷冻面团技术是20世纪50年代发展起来的烘焙食品加工新技术。利用低温保存技术实现了生产和烘焙的分离，使生产更加规模化和标准化，这也是诸多面食小吃、面包房产业化的重要技术支撑，主要应用于面包、馒头及包子等发酵面食的生产。诸多因素影响冷冻面团的品质，如面粉品质、和面过程中加料的顺序、冷冻温度、解冻过程、冷冻解冻周期次数、添加剂的添加等。面粉品质中，面粉的蛋白含量及质量、面团的配方与冷冻面团品质密切相关。Bhattacharya等[55]研究表明，中、强筋粉更适合冷冻面团的生产，面团筋力低会引起表面开裂，口感降低；蛋白质含量不应低于13%，过低面团易开裂，过高会导致面团自由水含量增高，冷冻过程中冰晶数量增大，降低面团质量[56]；Giannou等[57]发现，加水量过少会导致面包发干，口感及货架期降低，过多则会导致面团发黏，冷冻过程形成冰晶，降低面团持气力[58]；淀粉特性对速冻面团品质有重要影响[59-61]，吸水膨胀势高的面粉制作的冷冻面团有较高的持水性，可增加产品柔软度，更适合制作冷冻面团。

糯小麦不宜直接制作冷冻面团，但其吸水膨胀势和蛋白质含量均较高、冻融稳定性好，是制作冷冻面团的理想配料。糯小麦可降低生产成本，且拥有更好的冻融潜力[62]；Kowalski等[63]研究发现，在冻融循环中糯小麦的水分流失显著低于普通小麦；丁文平等[64]对添加不同比例糯小麦粉面团的结构进行扫描并分析得出，添加20%糯小麦的面筋结构比较均匀。但是，随着糯小麦添加比例的增加，除吸水率上升外，面团流变学特性均显著变劣。Morita等[65]研究发现，在扫描电镜下，添加20%的糯小麦面团结构光滑，淀粉颗粒完全覆盖了面筋；Jia等[59]研究表明，添加10%糯小麦损伤淀粉含量减少，淀粉膨胀势、凝胶的温度、焓变、淀粉结晶度和面包体积均增加，面包质量提高，其原因可能是抑制了与蛋白质结合的水分子的再分配；Yi等[66]发现，添加糯小麦能提高冷冻面团制成面包的延展性；刘海燕等[61]发现，随着糯小麦添加量的增加，冷冻面团的最大高度和持气率降低，添加糯小麦的面包品质在冻融过程中下降程度较缓，且10%的糯麦粉面包最受人们喜爱。

2.6 糯小麦在酒精工业开发和应用的研究进展

酒精是一种可作为石油的替代清洁能源，是多个国家的重点开发项目。目前生产酒精的主要原料为甘蔗、糖蜜和玉米，原料不同主要受地区取材的影响。由于近年来国内小麦产能过剩，小麦陈化；且生产中出现大量赤霉病小麦，无法为牲畜所食用，这也为小麦酒精的加工提供了物质基础，利用小麦发酵生产酒精也为解决陈粮提供一种新思路。糯小麦粉在淀粉组成、结构和功能特性上与酿酒糯性原料有诸多相似之处[67]，因此，糯小麦可作为糯高粱、糯米等糯性粮食的替代品，成为酿造优质白酒的重要原料。

Wu等[68]发现，直链淀粉含量对酒精转化速率有显著影响，蛋白质含量和纤维含量对酒精转化速率影响不显著，尤其在直链淀粉含量大于35%时，直链淀粉含量与酒精转化速率呈负相关。Zhao等[69]和李 斌等[70-71]研究均表明，糯小麦较普通小麦的发酵速率更高，酒精转化率高，糖化效果更好。Gago等[72]对玉米、糯玉米、糯小麦和普通小麦糖化发酵和水解发酵进行比较，发现2种发酵过程中，糯小麦、糯玉米的转化量均大于非糯品系。赵国君等[73]对糯小麦酿酒特性进行研究，发现实验室条件下糯小麦出酒率高于普通小麦和粳高粱；在酒厂生产条件下，糯小麦白酒有相对较高的出酒率，且白酒评分高于其他对照组白酒。赵国君等[74]研究添加糯小麦对普通小麦和粳高粱小曲酒酿造特性的影响，发现普通小麦添加糯小麦后酿造的白酒总酸、总酯、杂醇油含量降低，不同比例的酒精度变化不大；粳高粱添加糯小麦后酿造的白酒酸类、杂醇类、醛类物质含量降低，酯类物质含量提高。且在添加量为50%时，口感最佳。因此，添加糯小麦可不同程度提高粳高粱和普通小麦的酿酒品质，国内也有关于糯小麦酿酒的专利[75]。

2.7 其他研究进展

在其他食品应用上，糯小麦淀粉峰值黏度高，可改善食品黏糯性，可用作增稠剂；Guo等[76]研究发现，利用添加10%～20%糯小麦的方法控制混合粉中直链淀粉含量在24%～26%时制作的玉米饼(美洲常见美食)极受消费者的青睐。Hayakawa等[77]研究发现，用添加30%～50%糯小麦面粉制作的冷冻煎饺(一种日式饺子，名为gyoza)表现较好；江苏里下河地区农业科学研究所对扬01-2背景8种基因型制作的酥条进行研究，发现糯基因型在制作酥条上有明显优势[78]，并获得2个发明专利授权[79-80]；国内还有一些有关糯小麦配粉制作各种新型食物糕点的专利，如用糯麦粉制作的糯米团糕、大京果等。糯小麦还可用于低脂食品生产，以替代高脂肪等亚健康食品[10,81-82]。非食物应用方面，糯小麦可应用于医药学、化妆品、纺织业、造纸业[83-84]、工业黏粘剂以及修饰用淀粉“食品添加剂”[13,43,81]等，另外，糯小麦也是农药、清洁剂、饲料业[85]、生物可降解塑料的重要原料。

3 研究展望

糯小麦在食品品质改良、轻工业及医药业等方面有重要作用，在降低生产成本上也有重大的商业前景，但目前有关糯小麦大面积推广和成功商业应用的报道较少，有关糯小麦面条、酿酒等产品的加工和开发也仅停留在中试阶段，这与当前糯小麦粉面筋质量和粉色问题未解决导致部分食品添加糯小麦后色泽变劣、糯小麦在食品加工业中的应用价值还有待进一步研究、糯小麦产量偏低且规模种植和收储问题未妥善解决等有关。糯小麦推广应用中还存在3个主要问题：(1)糯小麦在种植、收储过程中易与普通小麦混杂，造成糯性纯度降低，影响糯小麦品质，虽已采用加价订单收购生产模式，但当前粮食收购市场混乱，农民很难兑现收购合同，无法回收到合格糯小麦，缺少稳定的高纯度糯小麦原粮，这是限制糯小麦成功应用的重要因素；(2)虽糯小麦淀粉特性优异，采用普通小麦淀粉生产方式糯小麦淀粉加工出率很低，面筋和淀粉难以分离，限制了糯小麦淀粉的成功开发；(3)糯小麦淀粉黏度高，流变学特性差，食品加工制作较为困难，除与糯小麦淀粉特性有关外，与目前培育出的糯小麦面筋蛋白质量差也有关系。鉴于此，笔者认为，加强高产优质多抗糯小麦新品种选育尤其是强筋糯小麦培育[12]，开发糯小麦种植生产新模式，探寻适宜糯小麦产品加工的新方法，将会加速糯小麦开发应用，这对促进中国相关产业发展具有重要而深远的意义。