撰稿人：黃閔裕 / 臺灣穀物產業發展協會秘書處助理
前言：
杜蘭小麥是全球重要的四倍體小麥物種，其穀粒富含營養與機能性成分。其中，胚乳中的澱粉組成（特別是抗性澱粉）直接影響人體血糖代謝；蛋白質則決定麵糰的流變特性與加工品質；而集中於麩皮與糊粉層的生物活性物質（如酚酸、類胡蘿蔔素與花青素），則具備優異的抗氧化與預防慢性病潛力。這些生化成分共同建立杜蘭小麥的核心營養與產業價值。
然而，隨著小麥育種歷史的演進，從早期的「二粒小麥（DEW）」、「傳統地方品種（DWL）」，發展至當今的「現代栽培品種（DWC）」，其生化組成發生顯著改變。特別是在綠色革命期間，育種策略高度追求產量與抗倒伏等農藝特性，導致現代品種大幅增加澱粉的積累，卻顯著稀釋生物活性物質的濃度。為解決營養密度下降的問題，重新利用遺傳變異性較高的早期品種進行「生物強化（biofortification）」，已成為提升現代小麥營養價值的關鍵策略。
為了將這些高活性成分導入現代品種，必須先釐清彼此間的遺傳差異。因此，本研究選用 50 種不同來源的小麥品系（涵蓋上述三大演化階段），將其種植於氣候與管理一致的試驗田中。透過排除環境變異的干擾，以精準量化各品種在初級代謝物（澱粉、蛋白質）及次級代謝物（生物活性物質）累積上的基因差異，為未來的杜蘭小麥營養改良與育種計畫提供明確的遺傳學基礎。
材料與方法：
本文獻選用 50 種四倍體杜蘭小麥品種作為實驗材料，包含 16 種現代栽培品種（DWC）、30 種傳統地方品種（DWL）以及 4 種馴化二粒小麥（DEW）。為排除環境變數干擾，所有品種均於同一年度統一種植於試驗田中。田間試驗採用隨機完全區集設計並進行三重複，配合統一的施肥與病蟲害管理，以利後續生化數據能反映小麥本身的純基因型差異。
在初級代謝物的分析上，穀粒的總蛋白質與麵筋含量是透過近紅外線光譜儀（NIR）進行非破壞性快速檢測。澱粉組成分則依照標準 AOAC 檢測法進行，並依據消化速率劃分為快速消化澱粉（RDS）、慢速消化澱粉（SDS）以及抗性澱粉（RS），以評估各品種對人體血糖反應的影響。
在次級代謝物等生物活性物質的分析上，會將酚酸分為「游離態」與需經鹼水解釋放的「結合態」進行兩階段萃取；類胡蘿蔔素的萃取則於半暗室中搭配抗氧化劑進行以避免降解；花青素則利用酸化甲醇進行純化。特定酚酸與類胡蘿蔔素分子則透過高效液相層析儀（HPLC-DAD）進行分離與定量，並輔以分光光度計評估總類胡蘿蔔素與總花青素含量。最後，透過氧自由基吸收能力（ORAC）檢測法評估整體抗氧化潛力。
結果與討論：
- 古代與地方小麥能提供等同現代品種的營養價值：數據顯示，現代栽培品種、傳統地方品種與馴化二粒小麥在總蛋白質、麵筋含量以及抗性澱粉含量上，並無統計學上的顯著差異。這證明了若將古老品種導入現代育種計畫中，並不會犧牲小麥原有的營養價值與麵糰加工所需的流變特性。
- 古代小麥是培育高結合態酚酸的最佳基因庫：主成分分析結果顯示，區分各品種的關鍵在於次級代謝物的多寡。在排除環境干擾的前提下，二粒小麥在「結合態酚酸」（如阿魏酸與對香豆酸）展現出遠超越現代與地方品種的純基因型優勢，為未來進行生物強化最優質的遺傳資源。
- 現代品種高類胡蘿蔔素含量是迎合市場之育種結果：與古代小麥富含酚酸的趨勢不同，現代栽培品種在 β-胡蘿蔔素與葉黃素的含量上顯著高於其他品種。這種次級代謝物表現的差異，證明育種過程為了迎合市場對「義大利麵呈現明亮金黃色澤」的感官偏好，長期針對黃色色素進行高強度選育而造成的性質變化。
- 小麥抗氧化潛力為多種次級代謝物協同作用之表現：儘管特定來源之地方品種在特定色素（如花青素、玉米黃素）具有顯著優勢，但三大類小麥在總體「氧自由基吸收能力（ORAC）」上卻沒有顯著差異。這表示小麥的整體抗氧化力並非僅受到單一成分影響，而是在透過各類生物活性物質在植物基質中複雜協同作用下所得到的結果。
結論：
本文獻透過分析 50 種小麥品種，證明小麥的馴化與育種過程造成顯著的「遺傳侵蝕（genetic erosion）」。例如為了迎合對金黃色澤的市場需求，現代品種大幅增加類胡蘿蔔素含量，卻也因此流失酚酸等機能性物質等位基因。而在初級代謝物的分析結果中，古老的二粒小麥與傳統地方品種在蛋白質、麵筋及澱粉組分上，皆具備與現代品種相當的水準。表示將這些古老品種應用於麵食生產，並不會犧牲加工品質與流變特性。綜上所述，古老小麥不僅具備現代加工的適用性，其獨特且豐富的次級代謝物多樣性，更使其成為未來育種計畫中，用以提升小麥機能性價值的核心基因庫。
文獻來源：國際穀物科學與技術協會(ICC)官方科學期刊 第128卷 (2026.03)
Lianza, M., Poggi, G. M., Corneti, S., Montalti, P., Del Duca, S., Antognoni, F., & Aloisi, I. (2026). A comparative analysis of primary and specialized metabolites in durum wheat grains reveals striking differences across durum emmer wheat, landraces and modern cultivars. Journal of Cereal Science, 104388. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2026.104388