王洪偉，武菁菁，闞建全,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715）

青稞和小麥醇溶蛋白和谷蛋白結(jié)構(gòu)性質(zhì)的比較研究

王洪偉1,2，武菁菁1，闞建全1,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715）

采用Osbron法分別提取青稞和小麥中的醇溶蛋白和谷蛋白，對(duì)這4種蛋白質(zhì)進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）分析和紅外光譜分析，并測(cè)定其表面疏水性、熱穩(wěn)定性、總巰基和二硫鍵含量。結(jié)果表明：醇溶蛋白在青稞蛋白質(zhì)中的含量為16.96%，低于其在小麥蛋白質(zhì)中的含量；谷蛋白在青稞蛋白質(zhì)中的含量為47.83%，高于其在小麥蛋白質(zhì)中的含量，但經(jīng)SDSPAGE分析發(fā)現(xiàn)青稞中高分子質(zhì)量谷蛋白亞基（high molecular weight glutenin subunit，HMW-GS）含量遠(yuǎn)低于小麥中的。青稞醇溶蛋白和谷蛋白中的二硫鍵和總巰基含量均低于小麥中的。4種蛋白的表面疏水性差異不大。青稞谷蛋白的熱穩(wěn)定性高于小麥谷蛋白，不利于其吸收水分和部分展開。紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)小麥醇溶蛋白和青稞醇溶蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由β-轉(zhuǎn)角和β-折疊組成，而小麥醇溶蛋白中的β-轉(zhuǎn)角所占比例更高；青稞谷蛋白和小麥谷蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要以β-折疊為主。

青稞；醇溶蛋白；谷蛋白；面筋

青稞（Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f），又稱裸大麥、元麥、 米大麥，禾本科小麥族大麥屬，是一種高原谷類作物，一年生或越年生草本植物，具有耐旱、耐貧瘠、耐高寒、抗逆性等特性，主要產(chǎn)自中國西藏、青海、四川、云南等藏區(qū)，是藏族牧民的主食糌粑和主飲青稞酒的原料，其在藏區(qū)人民生活中不可代替[1]。青稞符合“三高兩低”（高蛋白、高纖維、高維生素、低糖、低脂肪）的飲食結(jié)構(gòu)，是谷類作物中的佳品[2]。青稞蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸種類豐富，包含人體必需8 種氨基酸，是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白資源[3]，但青稞粉無法形成面團(tuán)[4]，限制了以青稞為主要原料的產(chǎn)品開發(fā)。

面團(tuán)是指小麥粉在有適當(dāng)水分（粉水比約為3∶1（m/V））存在時(shí)在室溫下混合和揉搓形成強(qiáng)內(nèi)聚力和黏彈性的糊狀物，是利用小麥粉制作面制品的基礎(chǔ)，也直接決定著后續(xù)面制品（如面包、饅頭、面條等）的品質(zhì)，而大麥粉、蕎麥粉、燕麥粉、玉米粉等谷類粉體都無法形成面團(tuán)[5]。小麥粉能形成面團(tuán)，是小麥籽粒內(nèi)部各因素共同作用的結(jié)果，這包括不同種類蛋白之間，蛋白質(zhì)與淀粉之間，蛋白質(zhì)與脂類之間等方面的相互作用。其中，面筋蛋白的作用最重要，面筋蛋白主要包括麥醇溶蛋白和麥谷蛋白，大部分存在于小麥胚乳中，是小麥籽粒的主要貯藏蛋白，占小麥蛋白質(zhì)總含量72%～85%左右。在剪切和張力作用下，面筋蛋白吸收水分和部分地展開，促進(jìn)了疏水相互作用和二硫鍵的形成，導(dǎo)致線狀聚合物的形成。這些線狀聚合物又相互作用，通過氫鍵、疏水締合和二硫交聯(lián)形成能截留氣體的似片狀的膜。麥醇蛋白和麥谷蛋白是形成面筋的物質(zhì)基礎(chǔ)，面團(tuán)吸水率、延伸度主要受麥醇蛋白的影響，而面團(tuán)形成時(shí)間，穩(wěn)定時(shí)間、耐揉指數(shù)、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸面積以及評(píng)價(jià)值都與谷蛋白的關(guān)系更為密切[6]。這兩種蛋白質(zhì)的含量和質(zhì)量決定了小麥蛋白質(zhì)在面制品中的結(jié)構(gòu)性能，在面制品制作過程中麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的平衡非常重要。

本實(shí)驗(yàn)采用Osbron法提取青稞和小麥中的醇溶蛋白、谷蛋白，對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，比較兩者差異，以期尋求青稞蛋白不能形成面團(tuán)的機(jī)理，為青稞食品加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞（Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.）西藏龍湖工貿(mào)有限公司；小麥 山西沁縣同心圓小雜糧種植專業(yè)合作社。

5,5’-二硫代雙（2-硝基苯甲酸）（5,5’-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid)，DTNB）、溴酚藍(lán)（bromophenol blue，BPB）、過硫酸銨、牛血清白蛋白、考馬斯亮藍(lán)G-250、甘油、考馬斯亮藍(lán)R-250 北京索萊寶科技有限公司；Tris、甘氨酸（glycine，Gly）、乙二胺四乙酸二鈉、尿素、β-巰基乙醇、N,N,N’,N’-甲基乙二胺（N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine，TEMED）美國Sigma公司；其他所用試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004 Max 200電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；DcodeTMSystem型變性梯度膠電泳儀 美國Bio-Rad公司；G: Box EF型凝膠成像系統(tǒng) 英國Syngene公司；UV-2450型紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；DSC 4000差示掃描量熱儀、Spectrum 100紅外光譜儀 美國PerkinElmer公司。

1.3 方法

1.3.1 蛋白質(zhì)的提取

采用Osbron法[7]提取青稞和小麥中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白，采用凱氏定氮法測(cè)定青稞蛋白質(zhì)及其清蛋白、球蛋白、醇 蛋白、谷蛋白含量。

1.3.2 蛋白質(zhì)的十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）分析

采用12%分離膠、5%濃縮膠對(duì)青稞醇溶蛋白、小麥醇溶蛋白、青稞谷蛋白、小麥谷蛋白等蛋白質(zhì)進(jìn)行SDS-PAGE分析。分別稱取1.0 g的蛋白質(zhì)樣品，溶于20 mL 1 mol/L的Tris-HCl（pH 7.0）中并充分?jǐn)嚢?，靜置，取12 mL上清液，加入3 mL電泳加樣緩沖液（含250 mmol/L Tris-HCl（pH 6.8）、0.1 g/mL SDS、5 mg/mL BPB、0.5 mL/mL甘油、0.05 mL/mL β-巰基乙醇）后混勻，100 ℃沸水浴5 min，冷卻后上樣，上樣量為15 μL（Marker上樣量為10 μL）。15 mA恒流電泳，待溴酚藍(lán)跑到分離膠中后，電流調(diào)至25 mA，電泳時(shí)間約1.5 h?？捡R斯亮藍(lán)R-250染色2 h后用脫色液脫色，多次更換脫色液直至背景脫凈，然后用凝膠成像系統(tǒng)拍攝電泳圖譜，用（Version 2003.02）軟件分析圖譜[8]。

1.3.3 巰基和二硫鍵含量的測(cè)定

分別稱取2.0 g的蛋白質(zhì)樣品于40 mL pH 7.0的Tris-HCl溶液中，充分?jǐn)嚢? h，置于冰箱中沉淀過夜。取上清液作為蛋白液樣品，采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定上清液中蛋白質(zhì)的含量。

1.3.3.1 游離巰基含量的測(cè)定

準(zhǔn)確量取1.0 mL蛋白液樣品，然后加入5.0 mL Tris-Gly-8 mol/L尿素溶液和0.04 mL DTNB溶液，迅速混合后于25 ℃保溫反應(yīng)25 min， 然后在412 nm波長處測(cè)定吸光度，并以Tris-HCl溶液代替樣品作空白實(shí)驗(yàn)。每個(gè)樣品作3 次平行實(shí)驗(yàn)，最終結(jié)果取其平均值，巰基含量按如下公式進(jìn)行計(jì)算[9]。

式中：73.53＝106/（1.36×104），1.36×104為Ellman試劑的摩爾消光系數(shù)/（L/（mol·cm））；A412nm為波長412 nm處所測(cè)得的吸光度；ρ為蛋白質(zhì)樣品的質(zhì)量濃度/（mg/mL）；D為稀釋因子，對(duì)游離巰基測(cè)定中的D值取6.04。

1.3.3.2 總巰基含量的測(cè)定

準(zhǔn)確取0.6 mL的蛋白液樣品，然后加入3.0 mL Tris-Gly-10 mol/L尿素溶液和0.06 mL β-巰基乙醇，混合均勻后于2 5 ℃保溫反應(yīng)1 h，再加入30 mL 12%三氯乙酸溶液，繼續(xù)保溫反應(yīng)1 h，5 000 r/min離心10 min，沉淀物用12%的三氯乙酸溶液洗滌后，溶于9.0 mL Tris-Gly-8 mol/L尿素溶液中，然后加入0.09 m L的DTNB溶液，混合均勻后于25 ℃保溫反應(yīng)25 min，在412 nm波長處測(cè)其吸光度，同時(shí)以Tris-HCl代替樣品作空白實(shí)驗(yàn)。每個(gè)樣品做3 次平行實(shí)驗(yàn)，最終結(jié)果取其平均值，總巰基含量按以下公式進(jìn)行計(jì)算[9]。

式中：D為稀釋因子，取值為15；ρ為蛋白質(zhì)樣品的質(zhì)量濃度/（mg/mL）；A412nm為412 nm波長處所測(cè)得的吸光度。

1.3.3.3 二硫鍵含量的計(jì)算

1.3.4 表面疏水性測(cè)定

1.3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取已知濃度的SDS溶液（0、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08 mmol/L）1 mL，加入20 mL CHCl3，混合均勻后，在CHCl3層中加入5 mL的亞甲基藍(lán)溶液（0.024 g/L）后充分混合均勻，2 500 r/min離心15 min，取底層SDS與亞甲基藍(lán)的混合物，于655 nm波長處測(cè)定吸光度[10]。其蛋白質(zhì)的表面疏水性用1 mg蛋白質(zhì)結(jié)合的SDS的微克數(shù)來表示。表面疏水性與吸光度的回歸方程為y＝6.364 5A655nm＋0.001 0（R2＝0.993 1）。

1.3.4.2 表面疏水性的測(cè)定

取蛋白質(zhì)10 mg溶解于40 mL、0.1 mmol/L的SDS溶液中，充分?jǐn)嚢? h，將上清液在蒸餾水中透析72 h后，取1 mL的透析液與20 mL CHCl3混合均勻，然后在CHCl3層中加入5 mL亞甲基藍(lán)溶液（0.024 g/L）并充分混合均勻，2 500 r/min離心15 min，取底層SDS與亞甲基的混合物，于波長655 nm處測(cè)定吸光度，蛋白質(zhì)表面疏水性的計(jì)算公式如下。

式中：c為根據(jù)吸光度和標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算的透析液中SDS的濃度/（mmol/L）；288.38為SDS的摩爾質(zhì)量/（g/mol）；20為透析液中加入的CHCl3體積/mL；10為溶解于SDS溶液中的蛋白質(zhì)質(zhì)量/mg。

1.3.5 熱穩(wěn)定性的測(cè)定

精確稱取蛋白質(zhì)（5 mg左右）并記錄質(zhì)量，將蛋白質(zhì)均勻地鋪在鋁制坩堝中壓片，然后置于差示掃描量熱儀中進(jìn)行升溫掃描。以空鋁盒為空白對(duì)照，掃描溫度范圍25～150 ℃，升溫速率為10 ℃/min，氮?dú)饬魉?0.0 mL/min[11]。每個(gè)樣品做3 個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。

1.3.6 紅外光譜分析

（4）供求關(guān)系嚴(yán)重失衡，人員素質(zhì)不高。建筑市場(chǎng)供求關(guān)系嚴(yán)重失衡，生產(chǎn)能力明顯過剩，過度競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了無序競(jìng)爭(zhēng)甚至是惡性競(jìng)爭(zhēng)。

稱取一定量的蛋白質(zhì)樣品與溴化鉀混合（質(zhì)量比1∶100），用研缽研磨成均勻粉末，壓制成薄片，然后于紅外光譜儀中做全波長（450～4 000 cm－1）掃描。利用PeakFit v4.12軟件對(duì)酰胺Ⅰ帶區(qū)域（1 600～1 700 cm－1）圖譜進(jìn)行分析。先基線校正，然后用Gaussian去卷積，再由二階倒數(shù)擬合，確定各個(gè)子峰與各二級(jí)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)各子峰所占面積計(jì)算出各部分二級(jí)結(jié)構(gòu)所占的比例[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0和Origin 8.6軟件進(jìn)行相關(guān)性和線性回歸處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞和小麥的蛋白質(zhì)組成分析

麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的比例、含量，對(duì)面團(tuán)的性質(zhì)和最終產(chǎn)品的質(zhì)量有大的影響[13]。由表1可知，小麥蛋白和青稞蛋白中谷蛋白含量最高，分別為33.88%和47.83%；其次為醇溶蛋白，含量分別為22.68%和16.96%。青稞蛋白中醇溶蛋白和谷蛋白的比例為1∶2.820，而小麥蛋白中醇溶蛋白和谷蛋白的比例為1∶1.494。麥谷蛋白水合物具有黏結(jié)性和彈性，為面團(tuán)提供強(qiáng)度和彈性；醇溶蛋白水合物主要為面團(tuán)提供黏性和延伸性[14]。與小麥蛋白相比，青稞蛋白的醇溶蛋白含量較低，谷蛋白含量則更高，青稞蛋白無法形成面筋，應(yīng)與 青稞谷蛋白的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

表1 青稞蛋白質(zhì)和小麥蛋白質(zhì)組成的含量分析（x±s，n==3）Table1 Protein composition of highland barley and wheat (x±s,n=3)

2.2 醇溶蛋白和谷蛋白的SDS-PAGE分析

醇溶蛋白是一種只含有分子內(nèi)二硫鍵的單體蛋白，易溶于乙醇，占總蛋白質(zhì)含量的40%～69%，富含谷氨酸和天冬氨酸（主要以酰胺基形式存在），其分子質(zhì)量較小約為 30～80 kD，分子無亞基結(jié)構(gòu)，無肽鏈間二硫鍵，單肽鏈間依靠氫鍵、疏水鍵以及分子內(nèi)二 硫鍵 連結(jié)，形成較緊密的三維結(jié)構(gòu)，呈球形，表面積小。它多由非極性氨基酸組成，較難與其他蛋白質(zhì)分子交聯(lián)，流動(dòng)性較大，故富于黏性和膨脹性，主要提供面團(tuán)的延展性。由圖1可知，青稞醇溶蛋白在分子質(zhì)量為30～40 kD之間比較集中，而小麥醇溶蛋白在分子質(zhì)量30～40 kD之間的分布范圍比青稞醇溶蛋白更寬。

麥谷蛋白是由17～20 種不同的多肽亞基通過分子間和分子內(nèi)二硫鍵結(jié)合而成的多鏈蛋白，當(dāng)二硫鍵被打斷時(shí)，形成亞基。目前分析谷蛋白亞基的主要方法是SDS-PAGE，根據(jù)在SDS-PAGE中的遷移率，谷蛋白亞基可分為高分子質(zhì)量谷蛋白亞基（high molecular weight glutenin subun it，HMW-GS，分子質(zhì)量70 000～90 000 D，約占麥谷蛋白的10%）和低分子質(zhì)量谷蛋白亞基（low molecular weight glutenin subunit，LMW-GS，分子質(zhì)量30 000～45 000 D，約 占麥谷蛋白的90%）[15]。由圖1可知，小麥谷蛋白的低分子質(zhì)量谷蛋白和高分子質(zhì)量谷蛋白亞基的條帶數(shù)均高于青稞谷蛋白，尤其是高分子質(zhì)量谷蛋白亞基的條帶數(shù)和總量。國內(nèi)外大量研究結(jié)果表明，HMW-GS雖然僅占麥谷蛋白的10%，但對(duì)加工品質(zhì)起著決定性作用[16-19]，青稞高分子質(zhì)量谷蛋白亞基的 數(shù)量較少，是青稞粉不能形成面團(tuán)的重要原因。

圖1 青稞和小麥中醇溶蛋白和谷蛋白的SDS-PAGE（12 分離膠）Fig.1 SDS-PAGE of gliadin and glutenin in highland barley and wheat (12% separating gel)

2.3 醇溶蛋白和谷蛋白的巰基和二硫鍵分析

圖2 醇溶蛋白和谷蛋白中巰基和二硫鍵含量Fig.2 Contents of sulfydryl and disulfide bonds in gliadin and glutenin from highland ba rley and wheat

由圖2可知，青稞醇 溶蛋白中的二硫鍵和總巰基含量分別為33.347 5 μmol/g和140.108 5 μmol/g，低于小麥醇溶蛋白中的110.003 6 μmol/g和260.760 3 μmol/g；青稞醇溶蛋白中游離巰基的含量（73.413 4 μmol/g）略高于小麥醇溶蛋白 中的（40.753 2 μmol/g）。青稞谷蛋白中的二硫鍵和總巰基含量分別為10.377 9 μmol/g和88.279 9 μmol/g，分別遠(yuǎn)低于小麥谷蛋白中的192.805 7 μmol/g和486.0 93 4 μmol/g；青稞醇溶蛋白中游離巰基含量（67. 5 24 1 μmol/g）低于小麥谷蛋白中的（100.482 0 μmol/g）。麥谷蛋白中二硫鍵對(duì)于面筋蛋白的形成具有重要作用，二硫鍵的還原使面筋變?nèi)鮗20]。4 種蛋白質(zhì)中游離巰基含量差別較小，但青稞醇溶蛋白和谷蛋白中的二硫鍵含量均低于小麥，尤其青稞谷蛋白中的二硫鍵含量甚至不到麥谷 蛋白的1/10，這不利于青稞蛋白通過二硫鍵連接在一起，是青稞粉不能形成面團(tuán)的重要原因。

2.4 醇 溶蛋白和谷蛋白的表面疏水性

圖3 青稞醇溶蛋白、谷蛋白和小麥醇溶蛋白、谷蛋白的表面疏水性Fig.3 Hydrophobicity of gliadin and glutenin from highland barley and wheat

面筋的氨基酸殘基的30%左右是疏水的，這些氨基酸使面筋能通過疏水相互作用形成蛋白質(zhì)聚合體并結(jié)合脂類和其他非極性物質(zhì)。由圖3可知，青稞醇溶蛋白、小麥醇溶蛋白的表面疏水性差異不大，分別為24.128和24.224；青稞谷蛋白、小麥谷蛋白的表面疏水性差異不大，分別為25.284、25.666。青稞醇溶蛋白和青稞谷蛋白的疏水性對(duì)青稞粉不能形成面團(tuán)的影響不大。

2.5 醇溶蛋白和谷蛋白的熱穩(wěn)定性

圖4 青稞和小麥中的醇溶蛋白（a）和谷蛋白（b）的差示掃描量熱曲線Fig.4 Thermograms of gliadin (a) and glutenin (b) from highland barley and wheat

在小麥粉和水的混合和捏合過程中，在剪切和張力作用下，面筋蛋白吸收水分和部分展開。面筋蛋白的 部分展開會(huì)促進(jìn)疏水相互作用和巰基-二硫 鍵交換反應(yīng)，有助于蛋白質(zhì)聚合形成面筋。由圖4可知，青稞醇溶蛋白和小麥醇溶蛋白變性峰值溫度分別為67.93 ℃和68.01 ℃，差別不大；但青稞谷蛋白變性峰值溫度為71.28 ℃比小麥谷蛋白（66.81 ℃）更高，這不利于吸收水分和部分展開，不利于青稞粉形成面團(tuán)。

2.6 醇溶蛋白和谷蛋白的紅外光譜分析

紅外光譜是目前最為常用的分析多肽和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的方法，一般蛋白質(zhì)的紅外光譜圖譜有幾組特征吸收譜帶，酰胺Ⅰ（C＝O）、酰胺Ⅱ（—NH變形振動(dòng)和—CN伸縮振動(dòng)）和酰胺Ⅲ，其波數(shù)分別對(duì)應(yīng)于1 700～1 600、1 530～1 550 cm－1和1 260～1 300 cm－1的范圍內(nèi)。酰胺Ⅰ帶能反映蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，其主要與C＝O的伸縮振動(dòng)有關(guān)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的氨基酸殘基間形成的氫鍵較強(qiáng)時(shí)，C＝O的電子云密度較低，僅需提供較少的能量就可以使其發(fā)生振動(dòng)，C＝O的吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)，接近1 600 cm－1，基于此原理1 610～1 640 cm－1被指認(rèn)為β-折疊結(jié)構(gòu)；1 640～1 650 cm－1被指認(rèn)為無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)；1 650～1 660 cm－1被指認(rèn)為α-螺旋結(jié)構(gòu)；1 660～1 700 cm－1被指認(rèn)為β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)[21-23]。

α-螺旋是肽鏈主要通過氫鍵作用并以螺旋狀的空間構(gòu)象存在于蛋白質(zhì)中，大多數(shù)α-螺旋結(jié)構(gòu)具有兩性的本質(zhì)，即螺旋表面的一側(cè)被親水性殘基占據(jù)，另一側(cè)被疏水性殘基占據(jù)，且非極性的疏水表面一般朝向蛋白質(zhì)內(nèi)部，參與形成疏水相互作用；β-折疊是一種具有特定幾何形狀的伸展結(jié)構(gòu)，主要與局部的協(xié)同性氫鍵形成有關(guān)，在β-折疊中肽主鏈都處于最伸展的構(gòu)象，一般β-折疊含量高的蛋白質(zhì)具有較高的變性溫度；β-轉(zhuǎn)角是一種非重復(fù)性結(jié)構(gòu)，主要與多肽鏈的回折、彎曲和重新定向有關(guān)，由于在改變多肽鏈方向的阻力比較小，β-轉(zhuǎn)角的存在更有利于蛋白質(zhì)生成結(jié)實(shí)、球狀的結(jié)構(gòu)，故β-轉(zhuǎn)角大多處在蛋白質(zhì)分子的表面。

圖5 青稞和小麥的醇溶蛋白（a）和谷蛋白（b）的紅外光譜圖Fig.5 Infrared spectra of prolamine (a) and glutelin (b) in highland barley and wheat

由圖5a可知，小麥醇溶蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由β-折疊和β-轉(zhuǎn)角組成，其主要以β-轉(zhuǎn)角為主，其含量為71.48%。而青稞醇溶蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由β-折疊和β-轉(zhuǎn)角組成，含量分別為43.02%和42.69%。由圖5b可知，青稞谷蛋白和小麥谷蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)都是由β-折疊和無規(guī)卷曲組成的，但主要以β-折疊為主，含量分別為99.53%和97.38%。

3 結(jié) 論

青稞醇溶蛋白和小麥醇溶蛋白在蛋白質(zhì)中的含量分別為16.96%和22.68%，與小麥醇溶蛋白相比，青稞醇溶蛋白亞基分子質(zhì)量分布更為集中；青稞醇溶蛋白中的二硫鍵和總巰基含量分別為33.347 5 μmol/g和140.108 5 μmol/g，均低于小麥醇溶蛋白中的1 1 0.0 0 3 6 μ m o l/g和260.760 3 μmol/g，但游離巰基含量73.413 4 μmol/g高于小麥醇溶蛋白40.753 2 μmol/g；青稞醇溶蛋白、小麥醇溶蛋白的表面疏水性差異不大，分別為24.128和24.224；青稞醇溶蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中以β-折疊為主，其含量為71.48%，小麥醇溶蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要由β-折疊和β-轉(zhuǎn)角組成，含量分別為43.02%和42.69%。

青稞谷蛋白和小麥谷蛋白在蛋白質(zhì)中的含量分別為47.83%和33.88%，但是青稞HMW-GS的條帶數(shù)遠(yuǎn)低于小麥。青稞谷蛋白中的二硫鍵和總巰基含量分別為10.377 9 μmol/g和88.279 9 μmol/g，遠(yuǎn)低于小麥谷蛋白中的192.805 7 μmol/g和486.093 4 μmol/g；青稞谷蛋白中的游離巰基含量67.524 1 μmol/g低于小麥谷蛋白中的100.482 0 μmol/g。青稞谷蛋白變性峰值溫度為71.28 ℃高于小麥谷蛋白的66.81 ℃，熱穩(wěn)定性更高。青稞谷蛋白、小麥谷蛋白的表面疏水性差異不大，分別為25.284、25.666。

本實(shí)驗(yàn)通過比較青稞和小麥中的醇溶蛋白和谷蛋白的含量、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差異來探討青稞粉不能形成面筋的原因。從結(jié)果可以看出，青稞谷蛋白對(duì)于面筋能否形成起到更關(guān)鍵的作用。雖然青稞蛋白中谷蛋白含量高于小麥，但是青稞HMW-GS的條帶數(shù)遠(yuǎn)低于小麥；青稞谷蛋白中的二硫鍵、游離巰基和總巰基含量均低于谷蛋白；青稞谷蛋白變性峰值溫度為71.28 ℃高于小麥谷蛋白的66.81 ℃，這三方面因素會(huì)不利于青稞谷蛋白在青稞粉和水的混合和捏合過程中吸收水分，部分伸展，進(jìn)而通過二硫鍵、氫鍵、疏水相互作用等作用相互交聯(lián)形成面筋。

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Comparison of Structure Characteristics of Gliadin and Glutenin in Highland Barley and Wheat

WANG Hongwei1,2, WU Jingjing1, KAN Jianquan1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Chongqing Key Laboratory of Produce Processing and Storage, Chongqing 400715, China)

Gliadin and glutenin were extracted from highland barley and wheat using the Osbron method, their physicochemical properties including subunit compositions, secondary structure, surface hydrophobicity, the rmal stability, and active and total sulfydryl grou ps were measured. The results showed that gliadin content in highland barley protein was 16.96%, lower than that in wheat protein; glutenin content in highland barley protein was 47.83%, higher than that in wheat protein; however, highland barley contained less high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) bands wheat. The total sulfydryl and disulfide bond contents of gliadin and glutenin in highland barley were lower than those of wheat, respectively. The hydrophobicity of gliadin and glutenin from highland barley and wheat showed a similarity. Highland barley glutenin showed higher thermal stability compared with wheat glutenin. The secondary structure of gliadin and glutenin was studied by circular dichroism, and β-pleated sheet was dominant in glutenin. The major secondary structures were β-pleated sheet and β-sheet in gliadin while β-sheet content of highland barley gliadin was lower compared with wheat gliadin.

highland barley; gliadin; glutenin; gluten

10.7506/spkx1002-6630-201603009

TS201.2

A

1002-6630（2016）03-0043-06

王洪偉, 武菁菁, 闞建全. 青稞和小麥醇溶蛋白和谷蛋白結(jié)構(gòu)性質(zhì)的比較研究[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(3): 43-48. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603009. http://www.spkx.net.cn

WANG Hongwei, WU Jingjing, KAN Jianquan. Comparison of structure characteristics of gliadin and glutenin in highland barley and wheat[J]. Food Science, 2016, 37(3): 43-48. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/sp kx1002-6630-201603009. http://www.spkx.net.cn

2015-03-15

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（XDJK2015C134）

王洪偉（1978—），男，講師，博士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)、食品感官分析。E-mail：wanghwljl@qq.com

*通信作者：闞建全（1965—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)、食品生物技術(shù)、食品質(zhì)量與安全。E-mail：ganjq1965@163.com