賈 峰，劉效謙，王震磊，岳媛媛，張 濱，畢樂樂，王金水*

（1.河南工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.華環(huán)國際煙草有限公司，安徽 滁州 233121）

小麥粉蛋白質(zhì)溶解性差異的韋恩分類研究

賈 峰1，劉效謙1，王震磊1，岳媛媛1，張 濱1，畢樂樂2，王金水1*

（1.河南工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.華環(huán)國際煙草有限公司，安徽 滁州 233121）

以高筋和低筋小麥面粉為原料，用4種提取液按不同順序分別提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白，利用韋恩圖法進(jìn)行分類、計(jì)算，并制作成韋恩圖。結(jié)果表明：不同的提取順序獲得的蛋白含量不同，在前面提取的量高于在后面提取的量，即小麥面粉蛋白的提取存在前位順序優(yōu)勢(shì)和絕對(duì)位置優(yōu)勢(shì)。由韋恩圖可直觀地把蛋白細(xì)分為單溶、二溶、三溶或四溶共15種類型。另外，不同的提取順序?qū)湽鹊鞍缀痛既艿鞍椎奶崛÷视绊戄^大，這可能是不同的提取順序?qū)Y(jié)果影響較大的原因之一。

小麥蛋白質(zhì)；韋恩圖；清蛋白；球蛋白；醇溶蛋白；麥谷蛋白

0 前言

小麥蛋白質(zhì)是影響小麥品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，與小麥的加工品質(zhì)[1]、面團(tuán)特性、烘焙品質(zhì)[2-3]以及面條[4-5]和餃子皮[6-7]的品質(zhì)關(guān)系密切。根據(jù)溶解性可以把小麥蛋白質(zhì)分為5類：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、麥谷蛋白和殘?jiān)鞍祝ú蝗芙猓8-9]。清蛋白俗稱水溶蛋白，可用蒸餾水提取[10]；球蛋白俗稱鹽溶蛋白，可用2%～3%NaCl提取[10-11]；醇溶蛋白可用70%～75%乙醇提取[10-12]；麥谷蛋白可用0.5% KOH或2.0%SDS提取[10，13]。其中，水溶性蛋白的電泳圖譜存在明顯差異，可作為品種鑒定和遺傳純度分析的指標(biāo)[14]。醇溶蛋白和麥谷蛋白含量在發(fā)芽過程中下降，而清蛋白和球蛋白含量增加[15]；SDS溶解的單體蛋白質(zhì)，在小麥?zhǔn)艿綗岷透珊得{迫時(shí)、在面團(tuán)混合過程中會(huì)顯著增加[16-17]；另外，小麥面筋蛋白經(jīng)過微波處理之后可改變其溶解特性[18]。因此，小麥蛋白的溶解特性是鑒定小麥品種、影響其生長(zhǎng)及加工品質(zhì)等的主要指標(biāo)之一。

賈峰等[19]研究發(fā)現(xiàn)不同的提取順序?qū)π←湹鞍椎奶崛×坑绊戇_(dá)到68.5%～74.6%；夏百根等[9]的研究結(jié)果表明，小麥蛋白的提取結(jié)果（清蛋白和球蛋白∶醇溶蛋白∶麥谷蛋白=1∶1∶1）與報(bào)道的數(shù)據(jù)（清蛋白3%～5%、球蛋白6%～10%、醇溶蛋白40%～ 50%和麥谷蛋白30%～40%）相差較大；蘇佩等[10]連續(xù)提取小麥籽粒蛋白質(zhì)的結(jié)果為清蛋白∶球蛋白∶醇溶蛋白∶麥谷蛋白∶殘留蛋白=17.72%∶14.90%∶21.46%∶32.34%∶13.64%，其中的清蛋白和球蛋白含量分別是報(bào)道的3.0～5.0倍和1.5～2.0倍。這些結(jié)果表明提取蛋白質(zhì)順序的不同影響蛋白質(zhì)提取的最終結(jié)果。

作者用4種提取液以不同先后順序組合提取小麥面粉中的蛋白質(zhì)，并采用韋恩圖進(jìn)行分類，該方法能夠較好地分析4類蛋白質(zhì)含量的關(guān)系及其蛋白質(zhì)提取時(shí)存在的差異性，對(duì)其他作物中蛋白質(zhì)的分類也有借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 材料

高筋小麥粉（水分含量為12.78%，蛋白質(zhì)（干基）含量為15.12%）：鄭州金苑面業(yè)有限公司。低筋小麥粉（水分含量為13.09%，蛋白質(zhì)(干基)含量為10.10%）：南順（山東）食品有限公司。

1.2 方法

1.2.1 小麥面粉中蛋白質(zhì)的提取條件

分別準(zhǔn)確稱量0.500 0 g面粉放入不同的試管中，按照W面粉:V提取液=1∶20添加溶液，提取液及提取條件見表1。

表1 小麥面粉中4類蛋白質(zhì)提取液及提取條件Table 1 Extraction solutions and extraction conditions of four kinds of proteins in wheat flour

1.2.2 小麥蛋白質(zhì)的提取順序

小麥蛋白質(zhì)的提取順序如表2所示，蛋白質(zhì)提取組別分為A、B、C、D組，每組按照1—4的次序提取上清液用于蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)。

表2 小麥面粉中4類蛋白質(zhì)的提取順序Table 2 Extraction sequence of four kinds of proteins in wheat flour

1.2.3 小麥蛋白質(zhì)提取液中蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)方法

小麥蛋白質(zhì)提取液中蛋白質(zhì)含量參考賈峰等[19]的方法進(jìn)行檢測(cè)與計(jì)算。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)重復(fù)3次，求平均值。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及計(jì)算分析采用Excel 2007及SPSS 16.0軟件處理，高筋和低筋小麥粉蛋白質(zhì)提取的結(jié)果應(yīng)用 Excel 2007軟件進(jìn)行歸一化處理，韋恩分類圖利用Venny 2.1(By Juan Carlos Oliveros)軟件制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 高筋和低筋小麥粉蛋白質(zhì)含量及占面粉的比例

表3為高筋和低筋小麥粉蛋白質(zhì)含量及占面粉的比例。從表3可以看出，高筋粉中A—D組中提取的蛋白質(zhì)總量存在差異，A組中提取蛋白質(zhì)24.01 mg，占提取面粉質(zhì)量的4.80%；B組提取了28.37 mg，占提取面粉質(zhì)量的5.67%，是A組提取量的1.18倍；而C組和D組提取的蛋白質(zhì)分別是A組的1.06倍和1.10倍。在低筋小麥粉中，A組提取蛋白質(zhì)24.04 mg，占面粉質(zhì)量的4.81%；B組提取蛋白質(zhì)25.87 mg，占面粉質(zhì)量的5.17%，是A組提取量的1.08倍；C組和D組提取的蛋白質(zhì)分別是A組的1.11倍和1.09倍。結(jié)果表明，不同提取順序影響面粉中蛋白質(zhì)的提取率。

在高筋小麥粉蛋白質(zhì)提取過程中，A組醇溶蛋白占面粉的比例為0.14%（第4），B組醇溶蛋白占面粉的比例為0.26%（第3），C組醇溶蛋白占面粉的比例為0.22%（第2），D組醇溶蛋白占面粉的比例為3.61%（第1）；在低筋小麥粉的蛋白質(zhì)提取過程中，A組水溶蛋白占面粉的比例為1.73%（第1），D組水溶蛋白占面粉的比例為0.67%（第2），C組水溶蛋白占面粉的比例為0.20%（第3），B組水溶蛋白占面粉的比例為0.18%（第4）。另外，從提取的結(jié)果可以看出，每組中第1次提取蛋白的量明顯較高，A組的水溶蛋白（高筋和低筋面粉中占該組總蛋白質(zhì)的比例為32.65%和36.02%）、B組的鹽溶蛋白（高筋和低筋面粉中占該組總蛋白質(zhì)的比例為55.48%和55.43%）、C組的麥谷蛋白（高筋和低筋面粉中占該組總蛋白質(zhì)的比例為90.42%和91.57%）和D組的醇溶蛋白（高筋和低筋面粉中占該組總蛋白質(zhì)的比例為68.31%和47.49%）。結(jié)果表明，不同提取過程（A—D組）的相同提取物（如醇溶蛋白），在前面提取的量高于在后面提取的量，即小麥面粉蛋白的提取存在前位順序優(yōu)勢(shì)，且在提取順序方面存在絕對(duì)位置優(yōu)勢(shì)。

2.2 高筋和低筋小麥粉蛋白質(zhì)的韋恩圖分類結(jié)果

高筋和低筋小麥粉蛋白質(zhì)的韋恩分類結(jié)果分別如圖1（A）和圖1（B）所示，由韋恩分類圖可以把蛋白質(zhì)共分為15個(gè)集合，水溶蛋白為集合1、2、4、5、8、9、12和13，高筋和低筋粉中分別為33.70%和33.35%；鹽溶蛋白為集合 2、3、5、6、9、10、13和14，高筋和低筋粉中分別為38.10%和77.92%；麥谷蛋白為集合4、5、6、7、8、9、10和11，高筋和低筋粉中分別為53.90%和39.54%；醇溶蛋白為集合8、9、10、11、12、13、14和15，高筋和低筋粉中分別為89.00%和38.42%。單溶蛋白質(zhì)為集合1（水溶）、集合3（鹽溶）、集合7（麥谷）和集合15（醇溶），高筋和低筋粉中單溶蛋白質(zhì)的含量分別為27.30%和25.48%；雙溶蛋白質(zhì)為集合2（水溶和鹽溶）、集合4（水溶和麥谷）、集合6（鹽溶和麥谷）、集合11（麥谷和醇溶）、集合12（水溶和醇溶）和集合14（鹽溶和醇溶），高筋和低筋粉中雙溶蛋白質(zhì)的含量分別為46.60%和59.93%；三溶蛋白質(zhì)為集合5（水溶、鹽溶和麥谷）、集合8（水溶、麥谷和醇溶）、集合10（鹽溶、麥谷和醇溶）和集合13（水溶、鹽溶和醇溶），高筋和低筋粉中三溶蛋白質(zhì)含量分別為10.20%和14.46%；四溶蛋白質(zhì)為集合9，高筋和低筋粉中四溶蛋白質(zhì)含量分別為15.90%和 0.13%。結(jié)果表明不同的提取順序?qū)?種蛋白的提取率影響不同，高筋粉為：麥谷蛋白＞醇溶蛋白＞鹽溶蛋白＞水溶蛋白；低筋粉為：麥谷蛋白＞鹽溶蛋白＞醇溶蛋白＞水溶蛋白；這可能是不同蛋白提取順序?qū)Φ鞍踪|(zhì)提取結(jié)果差異較大的原因之一。

表3 高筋與低筋小麥粉不同提取順序的蛋白質(zhì)含量及占面粉的比例Table 3 Protein contents and proportions of high and low gluten wheat with different extraction sequence

圖1 小麥粉中4類蛋白質(zhì)的韋恩分類圖Fig.1 The Venn classification diagram of four kinds of proteins in wheat flour

3 結(jié)論

作者對(duì)高筋和低筋小麥粉蛋白質(zhì)的不同提取順序?qū)?種蛋白質(zhì)提取率的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：小麥面粉蛋白的提取存在前位順序優(yōu)勢(shì)和絕對(duì)位置優(yōu)勢(shì)。這可能是提取順序?qū)π←湹鞍踪|(zhì)提取結(jié)果影響較大的原因之一。韋恩分類的方法把蛋白質(zhì)分為單溶、二溶、三溶或四溶共15種類型，可直觀地分析蛋白質(zhì)間的溶解關(guān)系。當(dāng)不同順序提取的結(jié)果差異顯著時(shí)，則不可使用韋恩分類的方法，但是，從方法學(xué)角度來看，該方法不僅可用于小麥面粉蛋白質(zhì)的分類，也可以對(duì)其他作物中相關(guān)蛋白質(zhì)的分類提供借鑒。

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VENN CLASSIFICATION DIAGRAM OF WHEAT PROTEINS ACCORDING TO SOLUBILITY PROPERTIES

JIA Feng1，LIU Xiaoqian1，WANG Zhenlei1，YUE Yuanyuan1，ZHANG Bin1，BI Lele2，WANG Jinshui1
（1.School of Biological Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Huahuan International Tobacco Co.，Ltd.，F(xiàn)engyang 233121，China）

Albumin，globulin，gliadin and glutenin were extracted respectively by four kinds of solutions in different orders using high gluten and low gluten flour as raw material.The composition and distribution of wheat proteins（albumin，globulin，gliadin and glutenin）were studied by Venn classification diagram.The results showed that the protein content with different extraction order was different.The protein amount extracted in front order was higher than that in later extraction，which implying that the extraction of wheat flour protein had the advantages of the previous sequence and absolute position.The protein could be divided detailedly into 15 varieties including bi-，tri-or tetra-soluble proteins by Venn diagram.In addition，the effect of extraction order on the extraction rate of glutenin and gliadin was obvious，which might be one of the reasons that extraction order had greater influence on the results.This method could provide a reference for the classification of related proteins in other crops.

wheat protein；Venn diagram；albumin；globulin；glutenin；gliadin

TS211.2

B

1673-2383(2017)01-0001-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170222.1116.002.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2017-2-22 11:16:11

2016-08-19

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31571780）；鄭州市普通科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（N2013G0077）；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（13A550166）；河南工業(yè)大學(xué)?；A(chǔ)研究重點(diǎn)培育基金（2013JCYJ05）作者簡(jiǎn)介：賈峰（1974—），男，河南禹州人，博士，講師，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。

*通信作者