賈 峰，秦逸飛，解亮邦，李敬文，王衎麟，王金水

(河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

小麥麥谷蛋白的韋恩分類分離及純化研究

賈 峰，秦逸飛，解亮邦，李敬文，王衎麟，王金水

(河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

利用蛋白質(zhì)的溶解性差異，從鄭麥379和鄭麥004小麥中的麥谷蛋白分離出8種組分，并對(duì)相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，鄭麥379小麥中的組分6為鹽和SDS二溶蛋白，其含量最多，達(dá)到26%左右，組分8為水、SDS和醇溶三溶蛋白，組分10為鹽、SDS和醇溶三溶蛋白，這兩種組分相對(duì)較少，分別占5.8%和2.4%。鄭麥004小麥中分離純化的組分6(鹽和SDS二溶蛋白)最多，達(dá)到35%，組分7 (SDS單溶蛋白)和組分8(水、SDS和醇溶三溶蛋白)含量較少，分別占2.8%和2.1%。

小麥；麥谷蛋白；韋恩分類；純化

麥谷蛋白是小麥儲(chǔ)藏蛋白和面筋蛋白的主要組成成分之一，與醇溶蛋白共同決定了小麥面團(tuán)或面筋的黏彈性[1]，其蛋白質(zhì)的性質(zhì)較其含量對(duì)小麥粉的烘焙質(zhì)量具有更重要的決定作用[2]。麥谷蛋白為聚合蛋白質(zhì)，具有分子內(nèi)二硫鍵的亞基通過(guò)非共價(jià)鍵連接成分子，再通過(guò)分子間二硫鍵形成聚合體[3]。麥谷蛋白含量占總蛋白總量的30%～40%，溶于稀酸或稀堿，使用還原劑疏基乙醇(ME)或二硫蘇糖醇(DTT)等可以把麥谷蛋白多聚體解離成單個(gè)亞基[4]。在面團(tuán)的攪拌過(guò)程中麥谷蛋白大聚體的變化及其二硫鍵的變化會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)流變學(xué)特性的變化[5-7]。在饅頭的加工過(guò)程中，麥谷蛋白之間可能發(fā)生交聯(lián)使其含量增加[8]。表明麥谷蛋白結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且容易產(chǎn)生聚合等變化，對(duì)其分離和純化有一定的影響。另外，麥谷蛋白的含量與質(zhì)量，特別是高分子量亞基對(duì)面包的制作品質(zhì)影響較大[9]。

本研究旨在從小麥粉中通過(guò)韋恩分類的方法分離、純化麥谷蛋白組分，將其分為8種組分，以期為小麥麥谷蛋白的深度開發(fā)和利用提供有效的材料和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

鄭麥379小麥(水分為9.8%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.96%，灰分為0.62%)和鄭麥004小麥(水分為9.6%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.38%，灰分為0.65%)種子為原料，粉碎，70目篩子過(guò)篩2遍，收集小麥粉備用。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%SDS溶液；體積分?jǐn)?shù)70%乙醇溶液；0.5 mol/L NaCl溶液。

1.2 方法

1.2.1小麥蛋白的韋恩分離方法

根據(jù)Osborne的水溶、鹽溶、醇溶和麥谷蛋白的分類方法，分別采用蒸餾水、0.5 mol/L NaCl溶液、體積分?jǐn)?shù)70%乙醇和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%SDS溶液作為提取液，從小麥粉中分離四種蛋白，再根據(jù)溶解性的差異，分為單溶、二溶、三溶和四溶共15種類型[10]，如圖1所示。由圖1可知，小麥麥谷蛋白組分為組分4至組分11，根據(jù)溶解性，將組分4至組分11進(jìn)行分離。

圖1 小麥粉中Osborne可溶性蛋白質(zhì)的韋恩分類結(jié)果圖

1.2.2麥谷蛋白組分分離與含量檢驗(yàn)方法

將鄭麥379和鄭麥004小麥種子粉碎、過(guò)70目篩子，各取100 g小麥粉，按照麥谷蛋白的提取液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的SDS溶液)∶小麥粉=5∶1的比例添加溶液，用玻璃棒攪拌，使小麥粉和溶液充分混合，加入磁力轉(zhuǎn)子，在磁力水浴鍋中(30℃恒溫)攪拌30 min，4 500 r/min離心20 min，取上清，有NaCl或者SDS的溶液需要裝入透析袋透析12 h后，40℃烘干，稱重，即得到麥谷蛋白組分；隨后，依次采用蒸餾水、體積分?jǐn)?shù)70%乙醇和0.5 mol/L的NaCl溶液進(jìn)行提取上清和分離沉淀，得到8種麥谷蛋白組分(4,5,6,7,8,9,10,11)。小麥蛋白提取液中蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)參考賈峰等[11]方法進(jìn)行計(jì)算。

1.2.3統(tǒng)計(jì)分析

本試驗(yàn)所有結(jié)果重復(fù)3次，求平均值。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及計(jì)算分析采用Excel 2007及SPSS16.0軟件處理與分析，應(yīng)用Excel 2007軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥麥谷蛋白8種組分的溶解性特征

根據(jù)小麥蛋白的溶解性差異，提取得到的小麥麥谷蛋白韋恩分離的組分結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，8種麥谷蛋白組分有著不同的溶解性?？梢苑譃椋?jiǎn)稳艿鞍捉M分(組分7)、雙溶蛋白組分(組分4、6、11和12)、三溶蛋白組分(組分5、8和10)和四溶蛋白組分(組分9)。

表1 小麥蛋白溶解性韋恩分類表

2.2 鄭麥379小麥麥谷蛋白提取與分離的結(jié)果

鄭麥379小麥麥谷蛋白提取與分離的結(jié)果如表2所示，用蛋白質(zhì)提取后逐步分離的方法，從100 g小麥粉中提取出的能溶于SDS溶液的為1.535 6 g，其中，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59.40%，有約40.60%的物質(zhì)為非蛋白質(zhì)組分。隨著逐步進(jìn)行蛋白質(zhì)提取，提取液中的麥谷蛋白含量有減少的趨勢(shì)。

表2 鄭麥379小麥麥谷蛋白提取過(guò)程蛋白質(zhì)含量表

鄭麥379小麥麥谷蛋白組分質(zhì)量如圖2所示。

圖2 鄭麥379麥谷蛋白8種組分質(zhì)量

由圖2可以看出，麥谷蛋白分離出的8種組分含量存在很大差異，最多的是組分6，為鹽、SDS二溶蛋白組分，占總麥谷蛋白含量的26%左右；最少的是組分10和8，分別為鹽、SDS和醇溶三溶麥谷蛋白組分，以及水、SDS和醇溶三溶麥谷蛋白組分，分別占麥谷蛋白總量的2.4%和5.8%。

2.3 鄭麥004小麥麥谷蛋白提取與分離的結(jié)果

鄭麥004小麥麥谷蛋白提取與分離的結(jié)果如表3所示。

由表3可以看出，弱筋小麥中麥谷蛋白含量比強(qiáng)筋小麥中麥谷蛋白含量減少約三分之二，僅占小麥粉的0.562 0%。對(duì)比兩種小麥麥谷蛋白含量可以看出，麥谷蛋白的含量與小麥筋力較弱有關(guān)。

表3 鄭麥004小麥麥谷蛋白提取過(guò)程蛋白質(zhì)含量表

鄭麥004小麥麥谷蛋白組分質(zhì)量如圖3所示。

由圖3可以看出，鄭麥004與鄭麥379在麥谷蛋白組分含量最多的組分均為組分6，為鹽、SDS二溶蛋白組分，占總麥谷蛋白含量的35%左右；組分7為SDS單溶蛋白，占總麥谷蛋白含量的2.8%左右；組分8為水、SDS和醇溶三溶蛋白，含量最少，僅占總麥谷蛋白含量的2.1%左右；組分10為鹽、SDS和醇溶三溶蛋白，占總麥谷蛋白含量的5%左右。

通過(guò)2種小麥蛋白質(zhì)分離的結(jié)果可以看出，2種小麥粉在麥谷蛋白總含量及不同組分含量上存在著較大的差異，即不同小麥粉種類中所含麥谷蛋白的某些組分含量存在著差異。

圖3 鄭麥004麥谷蛋白8種組分質(zhì)量

3 結(jié)論

利用蛋白質(zhì)的溶解性差異，可以將鄭麥379和鄭麥004小麥中的麥谷蛋白分離出8種組分。其中，鄭麥379小麥中的組分6為鹽和SDS二溶蛋白，其含量最多，達(dá)到26%左右，組分8為水、SDS和醇溶三溶蛋白，組分10為鹽、SDS和醇溶三溶蛋白，這兩種組分相對(duì)較少，分別占5.8%和2.4%。鄭麥004小麥中分離純化的組分6(鹽和SDS二溶蛋白)最多，達(dá)到35%，組分7 (SDS單溶蛋白)和組分8(水、SDS和醇溶三溶蛋白)含量較少，分別占2.8%和2.1%。

[1] 司學(xué)芝, 李建偉, 王金水, 等. 麥醇溶蛋白和麥谷蛋白提取條件的研究[J]. 鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 25(3):33-35,39.

[2] WEEGELS P L,HAMER R J,SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Journal of Cereal Science, 1996, 23(1):1-17.

[3] 汪 愷. 小麥麥谷蛋白基因調(diào)控區(qū)的分離與功能鑒定[D]. 濟(jì)南: 山東大學(xué), 2013.

[4] 段淑娥,趙文明. 小麥谷蛋白亞基的快速提取分離及SDS-PAGE分析[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 32(1):77-79.

[5] 司學(xué)芝, 王金水, 陳萬(wàn)義. 面團(tuán)攪拌過(guò)程中麥谷蛋白大聚體的變化Ⅱ.麥谷蛋白大聚體對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性的影響[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 26(1):7-10.

[6] 陳萬(wàn)義, 司學(xué)芝, 王金水. 面團(tuán)攪拌過(guò)程中麥谷蛋白大聚體的變化Ⅲ.麥谷蛋白大聚體中二硫鍵的變化研究[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 26(2):12-15.

[7] 王金水, 司學(xué)芝, 陳萬(wàn)義, 等. 面團(tuán)攪拌過(guò)程中麥谷蛋白大聚體的變化Ⅰ.麥谷蛋白大聚體中亞基組分的變化[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2004, 25(3):9-12.

[8] 范麗霞. 饅頭加工過(guò)程中麥谷蛋白提取率變化研究[J]. 食品研究與開發(fā), 2012, 33(9):41-44, 55.

[9] 王金水. 小麥麥谷蛋白與面包品質(zhì)之間的關(guān)系[J]. 鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào), 1997, 18(2):51-58.

[10] 賈 峰, 劉效謙, 王震磊, 等. 小麥粉蛋白質(zhì)溶解性差異的韋恩分類研究[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 38(1):1-4, 11.

[11] 賈 峰, 周曉配, 秦夢(mèng)夢(mèng), 等. 一種微量有效檢測(cè)小麥面粉筋力的方法[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 37(1):1-4.

IsolationandpurificationofwheatgluteninbasedonVennclassificationdiagram

JIA Feng, QIN Yi-fei, XIE Liang-bang, LI Jing-wen, WANG Kan-lin, WANG Jin-shui

(College of Bioengineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

The eight components were isolated from wheat gluten in Zhengmai 379 and Zhengmai 004 according to the solubility differences of proteins, and the corresponding protein contents were detected as well. The results showed that the component 6th in the Zhengmai 379 was salt and SDS two-soluble protein and its content was the most about 26%. The component 8th was water, SDS and alcohol three-soluble component, and the component 10th was salt, SDS and alcohol three-soluble component. They were relatively few, accounting for 5.8% and 2.4%,respectively. The most component in Zhengmai 004 was component 6th (salt and SDS two-soluble protein) and its content reached 35%, and the contents of component 7th (SDS single dissolution) and component 8th (water, SDS and alcohol three-soluble component) were less, accounting for 2.8% and 2.1%, respectively.

wheat；gluteinin；Venn classification diagram；purification

2017-08-08；

2017-11-20

國(guó)家重點(diǎn)研究和發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0400200)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31571780)；河南工業(yè)大學(xué)?；A(chǔ)研究重點(diǎn)培育基金(2013JCYJ05)。

賈 峰(1974-)，男,講師，博士，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.002

TS201.2+1;S512.1

A

1003-6202(2017)12-0004-03

趙琳琳)