古人没有小麦吃什么？古代高加索小麦，对可持续膳食和食物多样性的贡献

文 | 肖邦的笔记本

编辑|肖邦的笔记本

前言

在过去几个世纪中，我们依赖稻米、玉米和小麦这三种谷物提供了全球人口近60%的摄入量。

现代农业过于注重密集选择，这导致小麦品种间遗传的多样性显著减少，因为只有少数的基因能被广泛种植。

然而，如今人们对食物多样化和营养健康食品的需求日益增长，这使得像粗皮小麦、斯佩尔特小麦和单粒小麦等古老小麦再次备受关注，因为它们具有营养丰富和有益健康特性。

一些被忽视的物种和传统的品种又被重新引入农业，它们被认为是生产特色产品的且有价值的原材料。

与现代品种相比，古老的高加索小麦物种，（例如：裸小麦和兹库夫斯基小麦）几乎从未经过广泛育种活动，它们具有丰富的基因库，可以为栽培小麦的生物多样性提供贡献，以更好地应对气候变化以及生物和非生物胁迫。

这两个物种可能最早在土耳其南部和叙利亚北部被驯化，然后传入格鲁吉亚，在那里它们以混合种群的形式被栽培，被称为Zanduri，其中还包括一倍体的单粒小麦。

基因组分析表明，兹库夫斯基小麦是由裸小麦与单粒小麦杂交形成的。

这些古老小麦物种具有抗锈病、******病和镰刀菌头赤霉病等常见小麦病，但免疫力很高，同时对盐和湿度过高具有耐受性，而且它们还能快速的适应寒冷的环境。

目前，这些物种的种植范围仅限于生产传统食品，（主要是烤饼），或用于饲料生产，副产品秸秆则用于制作垫子、地毯、篮子和包装材料。

为了保护高加索古老小麦能够制备的传统食品和手工艺品，格鲁吉亚环境、保护和农业部长于2019年提议，将其列入联合国教科文组织《急需保护的非物质文化遗产名录》。

如今，被重新大规模种植的古老小麦物种不仅需要具备良好的农艺性能，还需要确定可行的产品，来满足消费者的喜好，并提供健康的生物活性物质。

对几个古老小麦物种的粮食品质进行的对比研究发现，裸小麦相较于其他古老和普通小麦品种，含有更多的总酚和阿魏酸，具有较高的抗氧化活性、平衡的铁和锌含量以及高蛋白质含量。

考虑到发达国家对古老的小麦物种的农作物的需求日益增长和关于这些古老物种的营养、技术特性的科学数据的匮乏，本文对在意大利种植的高加索小麦物种裸小麦和兹库夫斯基小麦的研究进行了分析。

研究的目的是探究这些物种作为食品原料的加工能力和对健康的促进潜力，以推动农业系统的可持续性、适应性和生物多样性，并在健康和可持续饮食的背景下促进食物多样化。

这是欧洲“从农场到餐桌战略”的行动计划的支柱。

材料、方法和植物样本

2020年，在意大利罗马的实验田中种植了T. timopheevii和T. zhukovskyi。

参考材料为T. durum cv San Carlo，该品种在意大利的面食生产中被广泛使用。

每个种源在随机分块的10平方米小区内种植。

实验，采用了该地区硬粒小麦生产的典型农艺措施。

在收获后立即对高加索小麦的穗进行脱粒处理，使用台式微型脱粒机来操作两个连续的步骤，最终得到去皮的谷粒。

然后，将三个重复的谷粒样品混合后储存于4°C。

谷物物理分析

实验分别，使用ISO 520:2010 和ISO 7971-1:2009 方法分别测定了千粒重和试验重。

通过Perten SKCS 4100对300个谷粒样品进行了硬度指数测定，按照制造商的操作程序进行。

仪器设置在40到 120之间的硬度值范围内。

使用卡钳测量了每个种类中30个随机谷粒的长度、宽度和厚度，并报告了平均值。

化学特性

所有样品使用实验室磨粉机在0.5或1.0毫米筛网下磨成全麦粉，具体根据每个分析的要求而定。

所有分析均进行了三次重复。

样品湿度在化学分析前使用热天平在120°C下测量，以将所有数据以干粒表示。

蛋白质含量通过微型Kjeldhal氮分析法测定，按照ICC 105/2方法，使用N 5.7作为转化因子。

使用Megazyme的K-TSTA和K-RSTAR试剂盒，根据McCleary等人的方法，并且采用酶法测定了总淀粉和抗性淀粉含量。

使用酶法纤维测定试剂盒根据AOAC官方方法991.42 测定了总膳食纤维含量。

蛋白质、TS、RS和TDF含量以百分比表示。

根据Ciccoritti等人的方法测定了总抗氧化能力。

使用Folin–Ciocalteau方法测定了总可溶性酚类含量，方法参考了Menga等人的研究，结果以费鲁酸当量每克表示。

灰分含量按照AACC 08-01.01批准的方法进行测定。

流变学和工艺测试

通过Buhler MLU 202磨粉机获得硬质小麦和高加索小麦的粗粉。

总磨粉收率被视为从100克谷粒中获得的粗粉和面粉分数的重量百分比。

使用Glutomatic 2200装置根据ICC 158方法测定了干麦筋含量和麦筋指数。

使用Chopin Alveograph根据制造商的说明获得了粗粉的参数。

根据标准方法AACC 56-70.01 评估了SDS沉降试验；使用Perten 1500系统根据AACC 56-81B方法测定了下降数。

使用带有D65光源的三刺激值色度计评估了粗粉的颜色，使用CIELab色彩空间坐标b*、a*和L*；其中褐度以100-L*表示。

结果和讨论

核仁特征

千粒重和试重是衡量谷物品质的主要技术参数，对面粉产量在磨粉过程中起着重要作用。

高加索小麦的去壳谷粒的TKW值非常厉害，几乎只有T. durum的一半。

这些TKW值与古老的小麦品种einkorn、spelt和emmer得到的结果相近，但比Mikò等人和Relina等人研究的50多个T. timopheevii品种的平均值低，他们发现高加索小麦的TKW值在33至39克之间。

这些差异可能受到于不同的农艺实践、生长环境和基因型的影响。

T. timopheevii和T. zhukovskyi在TW值上没有显著差异，而且它们的值在统计上低于T. durum。

高加索小麦的核仁尺寸明显小于硬粒小麦，这表明高加索小麦的核仁大小对核仁重量的影响大于试重所造成的影响，这与科研员Wang和Fu的观察结果一致。

然而，两种古老小麦的TW值为72 kg/hL，符合加拿大西部琥珀硬粒小麦4号小麦类的TW要求，而硬粒小麦cv San Carlo则属于CWAD 1号小麦类。

古老的裸小麦einkorn、spelt和emmer的TW均值也报告为72 kg/hL。

小麦的胚乳质地对许多技术和流变学品质特征产生了重要影响，面粉产量、面团流变特性、面包体积和糕点结构都会因此进行改变。

通过观察，几乎所有四倍体谷物物种都具有极硬的核仁质地，SKCS硬度指数> 80，其原因主要是由于不表达puroindolines蛋白质。

T. timopheevii和T. zhukovskyi的核仁质地都非常硬，与硬粒小麦相当。

这些结果与Relina等人的研究结果一致，他们将T. timopheevii的核仁分类为硬质。

尽管高加索小麦的物理特征值低于硬粒小麦，但它们的磨粉收率却意外的令人满意的，甚至于与硬粒小麦品种cv San Carlo相当。

技术和流变特性

由于古老小麦的独特的谷蛋白质质量，所以其面团结构较差，其弹性较低，但延展性较高。

SDS沉降试验是筛选硬粒小麦面筋强度、以及与面食和面包质量相关的最有用的小规模试验之一。

两种古高加索小麦之间观察到了SDS值的显著差异，其中T. zhukovskyi被认为具有“脆弱面筋质量”，若SDS值<30 mL，而T. timopheevii被认为具有“良好面筋质量”，其SDS值在30-40 mL范围内。

这些结果与T. zhukovskyi和T. timopheevii的面筋指数值一致。

根据UNI 10709和UNI 10940的标准质量等级，T. zhukovskyi属于最差的质量等级，其值略大于1，而T. timopheevii的面筋指数约为硬粒小麦的三分之一，属于质量等级III。

尽管面筋指数较低，但两种高加索小麦的面筋含量显著高于硬粒小麦，这是由于蛋白质含量较高所致。

在T. timopheevii和T. zhukovskyi中，面筋含量分别占总蛋白质含量的85%和90%，而在硬粒小麦cv San Carlo中，面筋含量占总蛋白质含量的73%。

小麦的数值能通过阿尔维奥图进行区分，阿尔维奥图测定中的P和W值分别表示面团的弹性和强度，L值表示面团的延展性。

正如预期的那样，高加索小麦面粉的面筋质量较差，这也可以从阿尔维奥图的W和P/L值中得到证实。

最高的W值观察到在T. durum cv San Carlo中，其符合UNI 10709和UNI 10940的标准质量等级II的要求，其次是T. timopheevii和T. zhukovskyi，其呈不可分类的值。

P/L比率是衡量面团的弹性和延展性之间平衡的指标，在硬粒小麦中通常大于1.0，反映了该小麦物种的粘性和不可伸展性面团特性。

T. timopheevii的P/L值大于1，与硬粒小麦cv San Carlo相似，而T. zhukovskyi的低阿尔维奥图P值导致P/L比率显著低于T. timopheevii和硬粒小麦。

这些结果表明，高加索小麦制成的面粉更适合加工成面食、扁饼和无酵食品，而不适合制作需要长时间发酵和加工的传统面包和烘焙产品。

落地值用于评估小麦粉的烘焙质量，与淀粉酶活性呈负相关。

三个分析品种的FN值都高于400 s，表明淀粉酶活性较低，因此面包的质地和蓬松度较差。

这些数据进一步支持了阿尔维奥图测试的结果，即高加索小麦面粉非常适合加工成面食或扁饼，这一点已经在einkorn、emmer和spelt小麦中得到报道。

核仁和磨粉品的颜色是预测最终产品颜色质量的重要因素；它在硬粒小麦的谷物交易中使用，b*值越高，样品的黄色越浓。

高加索小麦的磨粉中发现了较高的b*参数值，主要是在T. timopheevii中，其b*值比硬粒小麦磨粉高32%。

相反，即使在统计上存在差异，但三种小麦品种的棕色和红色指数却非常相似。

结论

古代小麦品种不仅在植物育种中扮演重要角色，还有助于提供生产促进健康食品的新原材料，同时增加农业食品的生物多样性。

通过对谷物的物理参数、产品可行性、面粉的技术和流变特性以及一些促进健康的分子的存在的评估，发现古代高加索小麦是从农田到餐桌供应链中有价值的选择，满足小麦适合食品生产的主要要求。

尽管 T. timopheevii 和 T. zhukovskyi 的种子重量约为硬质小麦的一半，但它们碾磨的产量和出色程度的检验重量都可接受，可在加工中有很好的潜力。

通过技术和流变的分析表明，高加索小麦可以作为制作扁面包或饼干的潜在原料，而其极高的蛋白质含量有助于制作优质的面食产品。

此外，这些小麦的总抗氧化能力非常高，能够满足对更健康、高品质食品的不断增长需求，推动引入新的原料和产品到发达国家的饮食中。

未来的研究需要评估环境与基因型交互效应对农艺、营养和技术参数的影响，并进一步探索最适合的技术流程和食品应用。

参考文献

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