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(河南工業(yè)大學(xué),河南鄭州 450001)

醇溶蛋白是單體蛋白,分子量在2.8～5.5 kDa之間,通過分子內(nèi)二硫鍵、氫鍵和疏水相互作用形成球狀結(jié)構(gòu),無分子間二硫鍵[1-2]。根據(jù)醇溶蛋白低pH下A-PAGE電泳遷移率分為4組:α-、β-、γ-、ω-醇溶蛋白,其中ω-醇溶蛋白無半胱氨酸,半胱氨酸對面筋結(jié)構(gòu)和功能有著重要的作用,α-、β-和γ-醇溶蛋白由于硫氨基酸含量較多,被稱為富硫醇溶蛋白[2]。醇溶蛋白在面團形成過程中賦予面團以流動性和延展性,麥谷蛋白則與面團彈性、韌性和抗延展性有關(guān),因此,良好的面團特性是要醇溶蛋白和麥谷蛋白共同作用,它們形成的具有延展性和粘彈性的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),存在巰基和二硫鍵的交換反應(yīng),在面制品中發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)骨架的作用[3-8]。雖然目前關(guān)于醇溶蛋白的研究較為豐富,但影響?zhàn)z頭品質(zhì)的內(nèi)在機理并不清楚,根據(jù)賈峰等[9-11]關(guān)于小麥粉蛋白質(zhì)溶解性差異的韋恩分類研究,可將小麥蛋白質(zhì)分成15個組分,從而可從更小的分子結(jié)構(gòu)方面研究醇溶蛋白如何影響?zhàn)z頭面團特性。

本文選取根據(jù)韋恩分類研究提取出的五種醇溶蛋白亞組分(gli8、gli9、gli10、gli11、gli15),將其分別加到特一粉中,與未添加任何亞組分的對照組進行對照,分析其分別對饅頭面團面筋指數(shù)、濕面筋含量、拉伸斷裂力、拉伸距離、游離巰基含量的影響及在醒發(fā)過程中饅頭坯的高和徑的變化規(guī)律,從而為后續(xù)鑒定其性質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

特一粉 河南金苑糧油有限公司;安琪高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司;十二烷基硫酸鈉(SDS)、75%乙醇、氯化鈉、L-半胱氨酸、β-巰基乙醇、5，5′-二硫雙(2-硝基苯甲酸)DTNB、三氯乙酸 均為分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;透析袋MD34 北京索萊寶生物科技有限公司。

HM750海氏和面機 青島漢尚有限公司;DH-YM600全自動連續(xù)壓面機 鼎海精機大豐有限公司;OMJ-P32熱風(fēng)循環(huán)醒發(fā)箱 河北省歐美佳食品機械有限公;AY120電子分析天平 日本島津制作所;HZT-A1000電子天平 福州華志科學(xué)儀器有限公司;TDL-60B飛鴿牌離心機 金壇市華鋒儀器有限公司;722S可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;JMCZ面筋指數(shù)測定儀 杭州天成光電有限公司;TA-XT2I質(zhì)構(gòu)分析儀 英國SMS公司;SLLDZ4-1500F商用不銹鋼冷凍冷藏柜 上海金城制冷設(shè)備有限公司;FD-1A-50冷凍干燥機 北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 醇溶蛋白亞組分的提取 根據(jù)張濱和賈峰等[9-10]關(guān)于小麥粉蛋白質(zhì)溶解性差異的韋恩分類研究,按照液固比5∶1 (v/w)將特一粉用75%乙醇提取出醇溶蛋白,磁力攪拌1 h后乙醇在30 ℃下使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)掉,40 ℃ 烘干12 h;按照液固比5∶1 (v/w)溶于蒸餾水,室溫振蕩1 h,在4 ℃ 3500 r/min離心30 min得到上清液1和沉淀1;將上清液1在40 ℃烘干12 h按照液固比5∶1 (v/w)溶于0.05 mol/L NaCl,室溫振蕩1 h,在4 ℃ 3500 r/min離心30 min,得到上清液2和沉淀2;將上清液2透析(溫度25 ℃,3～4 h換一次蒸餾水)16 h后,在40 ℃烘干12 h,以液固比5∶1 (v/w)溶于1.5% SDS,將在4 ℃ 3500 r/min離心30 min,上清液再次在相同條件下透析、并烘干,得到醇溶蛋白亞組分(gli9),離心后的沉淀在40 ℃烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli13);將沉淀2以液固比5∶1 (v/w)溶于1.5% SDS,在4 ℃ 3500 r/min離心30 min,得上清液,將其透析16 h,40 ℃烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli8),離心后的沉淀在40 ℃,烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli12);將沉淀1以液固比5∶1 (v/w)溶于0.05 mol/L NaCl,在4 ℃ 3500 r/min離心30 min,得到上清液3和沉淀3;將上清液3透析16 h,40 ℃烘干12 h后按照液固比5∶1 (v/w)溶于1.5% SDS,4 ℃ 3500 r/min離心30 min,得到上清液和沉淀,將上清液透析16 h,40 ℃烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli10),沉淀40 ℃烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli14);沉淀3以液固比5∶1 (v/w)溶于1.5% SDS,將4 ℃ 3500 r/min離心30 min,得到的上清液透析16 h,40 ℃烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli11),離心后的沉淀40 ℃烘干12 h得到醇溶蛋白亞組分(gli15)。將所得八個亞組分通過SDS-PAGE電泳實驗發(fā)現(xiàn)它們的分子量不同(實驗結(jié)果待發(fā)表)。其中g(shù)li12、gli13、gli14的提取率極小,分別為0.0023%、0.0020%、0.0018%,很難進行實驗,所以此三類亞組分暫不考慮。測出gli8、gli9、gli10、gli11、gli15的提取率分別為0.07%、0.07%、0.1%、2.4%、0.75%。

1.2.2 饅頭面團的制作 依據(jù)醇溶蛋白亞組分(gli8、gli9、gli10、gli11、gli15)提取率,將這個五個亞組分分別按照提取率加到制作饅頭面團所需的特一粉中,gli8、gli9、gli10、gli11、gli15添加量分別以特一粉的0.07%、0.07%、0.1%、2.4%、0.75%的比例添加,酵母0.8%,加水量45%,和面12 min。

1.2.3 濕面筋含量及面筋指數(shù)測定 濕面筋含量和面筋指數(shù)參考GB/T 5506.2-2008小麥和小麥粉面筋含量[12],儀器法測濕面筋稍作改動。取饅頭面團14.5 g,用200 mL 20 g/L NaCl溶液洗滌,洗滌面筋至碘化鉀滴定不變藍,將洗好的面筋球擠壓出水分至質(zhì)量不再變化,稱量洗滌出的面筋質(zhì)量來計算濕面筋含量,見式(1)。

式(1)

稱量好的面筋球放入面筋指數(shù)儀中離心120 s,離心結(jié)束后取出篩上物稱量其質(zhì)量,并計算面筋指數(shù),見式(2)。兩次試驗求其平均值,結(jié)果保留兩位小數(shù)。

式(2)

1.2.4 面團拉伸特性測定 采用質(zhì)構(gòu)儀參照拱姍姍[13]的方案測定面團拉伸特性,測定指標包括拉伸斷裂力和拉伸距離。

醒發(fā)后面團的拉伸特性測定的樣品制備:將饅頭面團做成饅頭坯后放入濕度85%、溫度35 ℃醒發(fā)箱中醒發(fā)40 min后取樣。

1.2.5 面團游離巰基含量的測定 參考郭興風(fēng)[14]快速測定游離巰基方法并稍作改動。繪制L-半胱氨酸標準曲線:用0.2 mol/L Tris-Gly緩沖溶液將L-半胱氨酸配制成不同濃度(0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08 mmol/L)的標準溶液,測定其在412 nm處的吸光度。以吸光度為橫坐標,L-半胱氨酸濃度為縱坐標,得到標準曲線為:y=0.2239x-0.0088,R2=0.9983。

取一定量未醒發(fā)面團樣品于-45 ℃ 1.0 Pa冷凍干燥12 h,加入10 mL 0.2 mol/L Tris-Gly緩沖溶液使樣品混勻,4 ℃ 3500 r/min離心10 min;取4 mL上清液,加入10 mmol/L的DTNB溶液0.1 mL,混合均勻,顯色20 min,在波長412 nm處測定吸光度;通過L-半胱氨酸標準曲線計算出樣品中的游離巰基的含量。

式(3)

其中:A:樣品吸光度對應(yīng)的L-半胱氨酸濃度,μmol/mL;C:稱取的樣品重量,g;10:溶解樣品所用的0.2 mol/L Tris-Gly緩沖溶液的體積(mL)。

1.2.6 醒發(fā)過程中饅頭坯高及徑的測定 將1.2.2條件下的面團壓片15次后取出100 g，搓成相同高徑的圓形饅頭坯,放入濕度85%、溫度35 ℃的醒發(fā)箱中醒發(fā),分別在醒發(fā)0、20、30、40 min時用直尺測定其高和徑的大小。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運用SPSS 20.0和Origin 8.5軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 醇溶蛋白亞組分對饅頭面團面筋指數(shù)及濕面筋的影響

面筋指數(shù)表示面筋質(zhì)量,面筋指數(shù)越大表示面筋筋力越強,反之面筋指數(shù)越小表示面筋筋力越弱。濕面筋含量反映面團中醇溶蛋白與麥谷蛋白通過氫鍵、疏水作用等非共價鍵和二硫鍵等共價鍵形成的面筋的多少。

如圖1,添加gli8、gli9、gli10、gli11、gli15的饅頭面團面筋指數(shù)與對照組相比均降低,可能是吳偉都等[15]研究發(fā)現(xiàn)醇溶蛋白決定著面團的面筋指數(shù),而濕面筋與其無關(guān),外源添加破壞了醇溶蛋白和麥谷蛋白的比例,使得面筋的質(zhì)量變差。添加gli8的面筋指數(shù)與對照組相比無顯著性差異(p>0.05),而gli9、gli10、gli11、gli15與對照組相比顯著降低(p<0.05)。醇溶蛋白影響面筋指數(shù)主要與gli9、gli10、gli11、gli15有關(guān)。其中g(shù)li11的面筋指數(shù)最小,為10.15%,是特一粉的52.12%,這可能是因為其添加量大或在特一粉醇溶蛋白中占的分量大,對醇溶蛋白的性質(zhì)起著極大的作用。添加gli15的濕面筋含量與對照組相比無顯著性影響(p>0.05),這與醇溶蛋白與濕面筋無關(guān)的結(jié)果一致;添加gli11的濕面筋含量顯著高于對照組(p<0.05),添加gli8、gli9和gli10的濕面筋含量比對照組低。實驗結(jié)果表明,不同的醇溶蛋白亞組分對濕面筋的影響與前人關(guān)于醇溶蛋白對濕面筋的影響并不一致。

圖1 醇溶蛋白亞組分對饅頭面團面筋指數(shù)和濕面筋含量的影響Fig.1 Effect of gliadin subcomponent on the gluten index and wet gluten content of steamed bread dough注:A:對照組(未添加任何醇溶蛋白亞組分);B:gli8-0.07%;C:gli9-0.07%;D:gli10-0.1%;E:gli11-2.4%;F:gli15-0.75%。柱上標注的不同小寫字母表示數(shù)值p<0.05,存在顯著性差異,圖2～圖4同。

2.2 醇溶蛋白亞組分對饅頭面團質(zhì)構(gòu)拉伸的影響

2.2.1 醇溶蛋白亞組分對未醒發(fā)饅頭面團質(zhì)構(gòu)拉伸的影響 由圖2可知,添加gli8、gli9、gli10和gli11的饅頭面團拉伸斷裂力與對照組的相比,都有明顯的增大,其中添加gli8的饅頭面團的拉伸斷裂力是127.92 g,且是對照組的1.52倍,而gli9、gli10和gli11組分之間沒有顯著性差異(p>0.05);而與對照組相比,添加gli15后拉伸斷裂力和拉伸距離都不具有顯著性差異(p<0.05),說明在面團未醒發(fā)時gli15對面團的拉伸斷裂力和拉伸距離的影響小。

圖2 醇溶蛋白亞組分對饅頭面團質(zhì)構(gòu)拉伸的影響Fig.2 Effect of gliadin subcomponent on the extensograph properties of steamed bread dough

有研究表明[12]醇溶蛋白賦予面團延伸性,延伸性是將其拉到某種長度而不致斷裂的特性,可用拉伸至斷裂時的最大長度進行表示,即拉伸距離。添加gli8、gli9和gli10的拉伸距離與對照組相比都有明顯減小,其中添加gli8的相差最大為18.37 mm,是對照組的76.89%,說明在面團形成時,gli8、gli9和gli10對面團的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著明顯的影響;而gli11和gli15與對照組相比沒有顯著性差異(p>0.05),這與醇溶蛋白賦予面團延伸性結(jié)果不一致,可能是因為將醇溶蛋白按照溶解性分成亞組分時,因為其溶解性的不同,影響了面粉本身的醇溶蛋白及蛋白質(zhì)的性質(zhì),特別是麥谷蛋白。

2.2.2 醇溶蛋白亞組分對醒發(fā)后饅頭面團質(zhì)構(gòu)拉伸的影響 由圖3可見,添加gli8、gli9、gli10和gli11的拉伸斷裂力與對照組相比,都有明顯增大,這與醒發(fā)之前的結(jié)果大致相同;面團醒發(fā)之前添加gli8的拉伸斷裂力大于添加gli11的,而醒發(fā)后添加gli11的比gli8的大,可能gli11對形成面筋的作用是在醒發(fā)階段;添加gli15的面團雖然拉伸斷裂力與對照組不具有顯著性差異(p>0.05),但是拉伸距離顯著大于對照組(p<0.05),可能是添加的gli15在面團醒發(fā)階段對面筋網(wǎng)絡(luò)的形成有一定的影響。面團醒發(fā)后gli11和gli15賦予了面團延伸性,從而使面團的拉伸距離增大。添加gli8、gli9和gli10的拉伸距離依然比對照組的小,但是添加gli8的拉伸距離與對照組有顯著性差異(p<0.05);而添加gli9和gli10的無顯著性差異(p>0.05);添加gli11的拉伸距離比對照組的大,且有著顯著性差異(p<0.05);這些與醒發(fā)之前都有所差別。在醒發(fā)過程中g(shù)li8、gli9、gli10和 gli11對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在一定的影響。

圖3 醇溶蛋白亞組分對醒發(fā)后饅頭面團質(zhì)構(gòu)拉伸的影響Fig.3 Effect of gliadin subcomponent on the extensograph properties of steamed bread dough after proofing

2.3 醇溶蛋白對饅頭面團游離巰基的影響

有研究表明在面團形成過程中發(fā)生游離巰基到二硫鍵的交換反應(yīng)[16],且谷蛋白/醇溶蛋白的比例升高,更容易使游離巰基氧化成二硫鍵[17],從圖4可得出,添加gli8、gli9、gli10、gli11和gli15的饅頭面團的游離巰基含量與對照組相比都有所增加,其中添加gli10的游離巰基含量最高,為2.48 μmol/g,是對照組的1.17倍,可能是由于這幾個組分含有半胱氨酸殘基,從而使測得游離巰基含量都增加。添加gli11的與對照組之間沒有顯著性差異,可能是gli11沒有或者只有極少量的半胱氨酸殘基。

圖4 醇溶蛋白亞組分對饅頭面團游離巰基的影響Fig.4 Effect of gliadin subcomponent on the free SH of steamed bread dough

2.4 醇溶蛋白對饅頭面團醒發(fā)過程中高及徑的影響

如表1,在醒發(fā)過程中對照組的高和徑都有所增加,只是高開始變化的時間點是醒發(fā)30 min時,而徑在醒發(fā)20 min時就有所增加。添加gli8的饅頭坯高的變化主要集中在醒發(fā)的前30 min,而其徑的變化卻在醒發(fā)的后20 min,且與對照組比較,添加的gli8使饅頭坯在醒發(fā)過程中徑呈現(xiàn)減小的趨勢,推測是gli8對饅頭結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)有所影響。添加gli9和gli10的饅頭坯在醒發(fā)過程中高度一直在減小,其徑在增加,與對照組相比,gli9和gli10可能改變了面筋結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)。添加gli11的饅頭坯高度幾乎沒怎么變化,而其徑有大幅度的增大,可能添加的gli11嚴重影響了整個饅頭坯面筋網(wǎng)絡(luò)的形成。在醒發(fā)過程中,添加gli15的饅頭坯高度在一直增加,而其徑卻幾乎沒變化,與添加gli11的相反。說明不同的組分在饅頭結(jié)構(gòu)形成的過程中起著不同的作用。

表1 醇溶蛋白亞組分對饅頭坯醒發(fā)過程中高和徑的變化規(guī)律的影響Table 1 Effect of gliadin subcomponent on the change of height and diameter during the proofing of steamed bread dough

3 結(jié)論

gli11和gli15對面筋質(zhì)量起著決定性作用;gli11雖然會使?jié)衩娼詈吭黾?但面筋結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定。在面團形成過程中g(shù)li15對面團拉伸斷裂力影響不大;gli11和gli15在醒發(fā)過程階段賦予面團延伸性。gli8、gli9、gli10、gli11和gli15都使饅頭面團的游離巰基含量有所增大。在醒發(fā)過程中,gli8和gli15對饅頭結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)有一定的影響;gli9和gli10使得饅頭坯變塌;gli11對饅頭坯的縱向結(jié)構(gòu)有著影響。由此看出這五種亞組分對饅頭面團的面筋指數(shù)、濕面筋含量、拉伸特性、游離巰基含量以及在醒發(fā)過程中高和徑的變化的影響有所不同,其亞組分表現(xiàn)出來的性質(zhì)并不一定與醇溶蛋白保持一致,這可能是外源添加的醇溶蛋白亞組分影響了醇溶蛋白各組分比例。