小麥HMW-GS對(duì)面粉及饅頭品質(zhì)的影響*

張劍，馬冬云，張艷蘋(píng)，艾志錄

1(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州，450002)

2(速凍面米及調(diào)制食品河南省工程實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州，450002)3(國(guó)家小麥工程技術(shù)中心，河南 鄭州，450002)

國(guó)內(nèi)外大量研究表明，由基因型決定的小麥面筋的2大組分——麥谷蛋白與醇溶蛋白，是影響小麥粉流變學(xué)特性的主要因素，尤其麥谷蛋白對(duì)小麥深加工品質(zhì)起著決定性作用［1］。麥谷蛋白分為高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基(HMW-GS)和低分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基(LMW-GS)。英國(guó)Payne等率先對(duì)高分量麥谷蛋白亞基(HMW-GS)進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性研究，在亞基分離、定位、命名、譜系建立及品質(zhì)評(píng)分系統(tǒng)確立等方面做了大量工作［2］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基對(duì)小麥粉品質(zhì)的影響方面做了大量的研究，Kolster等國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基對(duì)面包品質(zhì)及面包專(zhuān)用面粉品質(zhì)指標(biāo)的影響［3-7］;傅賓孝等研究了亞基評(píng)分與小麥粉品質(zhì)的關(guān)系［8-10］;何中虎等主要研究了各個(gè)亞基或亞基組合對(duì)小麥粉與面條品質(zhì)影響［11-16］。饅頭是我國(guó)的傳統(tǒng)主食，其品質(zhì)受到HMW-GS較大的影響，但在這方面的研究較少。我國(guó)正在推行傳統(tǒng)主食產(chǎn)業(yè)化，不但要大力推進(jìn)傳統(tǒng)主食工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的研究，也要進(jìn)行與工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究，所以加強(qiáng)HMWGS亞基類(lèi)型及組合方式等對(duì)饅頭品質(zhì)影響的研究具有重要的意義。因此，本研究以128種來(lái)自黃淮地區(qū)和少數(shù)國(guó)外的小麥品種為材料，分析不同類(lèi)型的高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基對(duì)小麥粉品質(zhì)和饅頭品質(zhì)的影響，以探討主要響小麥粉品質(zhì)的亞基類(lèi)型和適合饅頭生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)亞基。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試材料為128個(gè)小麥品種(系)，主要選擇的我國(guó)黃淮麥區(qū)大量推廣種植的品種(系)，也有8種國(guó)外小麥品種，于2013年與2014年購(gòu)于河南省10個(gè)縣及部分小麥加工企業(yè)。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DYY-12電泳儀，北京六一儀器廠(chǎng);DYCZ-24DN電泳槽，北京六一儀器廠(chǎng);Fariongraph-AT粉質(zhì)儀，德國(guó)Brabender有限公司;Extengraph-E拉伸儀，德國(guó)Brabender有限公司;B5A型小型多功能攪拌機(jī)，廣州威爾寶酒店設(shè)備有限公司;TA-XT物性測(cè)試儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司;快速智能馬弗爐，鶴壁市天弘儀器有限公司;CR-400色度儀，日本柯尼卡美能達(dá)傳感有限公司;1900型降落數(shù)值測(cè)定儀，瑞典波通有限公司;2200型面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)定系統(tǒng)，瑞典波通有限公司;InfratecTM 1241近紅外谷物品質(zhì)分析儀，F(xiàn)OSS(北京)有限公司;FA2104A型電子天平，上海精天電子儀器廠(chǎng)

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 HMW-GS的測(cè)定及命名

參照張玲麗［17］等的方法，并稍加改進(jìn)提取HMW-GS，利用SDS-PAGE電泳技術(shù)檢測(cè)小麥品種HMW-GS組成。

(1)HMW-GS的提取:從待測(cè)的小麥品種中隨機(jī)選出3粒研碎，放入已編好號(hào)的1.5mL離心管中。往離心管中加入1mL體積分?jǐn)?shù)50%異丙醇，放入65℃水浴鍋浸提 30 min，期間振蕩 2次以上，2 000 r/min離心5 min，棄上清液，重復(fù)2次。然后往沉淀中按10 μL/mg的比例加入麥谷蛋白提取液(0.063mol/L Tris-HCl，pH 6.8，20% 甘油，2%SDS，1%DTT，0.01%溴酚藍(lán))65℃水浴2 min，2 000r/min離心5 min，上清液即可加樣。

(2)SDS-PAGE電泳:采用SDS不連續(xù)緩沖系統(tǒng)［18］，10%分離膠(T=10%，C=3%，pH 8.8)和3%濃縮膠(T=5%，C=3%，pH 6.8)，用1倍的Tris-甘氨酸電極緩沖液(pH 8.3，0.025mol/L Tris-HCl，0.1%SDS，0.192mol/L 甘氨酸)，濃縮膠內(nèi)電壓80V，分離膠內(nèi)110V，電流恒為15mA電泳8h。

(3)染色、脫色:電泳結(jié)束后，取下膠板，把分離膠剝離并放到培養(yǎng)皿中，倒入0.25% 考馬斯亮藍(lán)R-250染色液。染色過(guò)夜，傾去染色液，加入含25%乙醇和8%冰乙酸的脫色液進(jìn)行脫色，將脫色好的膠片掃描存盤(pán)。

(4)HMW-GS的命名:以中國(guó)春(N，7+8，2+12)為參照，按照Payne［19］的命名系統(tǒng)對(duì)亞基進(jìn)行命名。

1.3.2 小麥粉品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

(1)灰分的測(cè)定:按照GB/5509-2010的方法測(cè)定;濕面筋與干面筋含量測(cè)定:按照GB/T14608-2008和GB/T14607-2008的方法測(cè)定;蛋白質(zhì):采用近紅外法，由InfratecTM 1241近紅外谷物品質(zhì)分析儀測(cè)定。

(2)面團(tuán)粉質(zhì)與拉伸特性測(cè)定:粉質(zhì)參數(shù)按照GB/T14614-2006方法，用Fariongraph-AT粉質(zhì)儀測(cè)定;拉伸參數(shù)按照GB/T14615-2006方法，用Extengraph-E-拉伸儀測(cè)定。

1.3.3 饅頭的制作及評(píng)分

饅頭的制作與評(píng)分按照原商業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《饅頭制作與評(píng)分》(SB/T10139-1993)進(jìn)行，由5～6人組成品嘗評(píng)價(jià)小組進(jìn)行評(píng)分。比容測(cè)定采用菜籽置換法。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS7.05與SPSS13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試小麥品種的面粉品質(zhì)和饅頭品質(zhì)的表現(xiàn)

從表1可以看出，受試小麥品種各蛋白性狀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差變化范圍為6.58% ～77.83%，除吸水率外(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.58%)，其余性狀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均較大。其中，穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、拉伸比例等反映面團(tuán)流變特性指標(biāo)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均大于50%。饅頭品質(zhì)各指標(biāo)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為2.74%～20.82%，其中饅頭硬度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最大(20.82%)，其次是比容為11.36%。因此，實(shí)驗(yàn)用小麥品種面粉品質(zhì)性狀和饅頭品質(zhì)指標(biāo)均有較大的差異，具有良好的代表性。

表1 小麥粉品質(zhì)性狀參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table1 Statistical Parmeters of wheat flour quality

2.2 供試材料的HMW-GS組成

表2 不同小麥品種HMW-GS變異類(lèi)型統(tǒng)計(jì)Table2 The statistics of HMW-GS variation types in wheat varieties

表3 不同小麥品種HMW-GS組合類(lèi)型統(tǒng)計(jì)Table3 The statistics of HMW-GS combination in wheat varieties

從表2可以看出，試驗(yàn)用小麥品種亞基類(lèi)型比較豐富，不僅包括了比較常見(jiàn)的亞基類(lèi)型，也含有幾種比較稀有的亞基類(lèi)型。Glu-A1主要出現(xiàn)1和Null 2種亞基類(lèi)型，1亞基所占的比例較大。Glu-B1主要出現(xiàn)7、7+8、7+9等5種亞基類(lèi)型，其中7+9所占的比例最大，為 56.3%，其次是7+8，所占比例為29.7%。Glu-D1主要出現(xiàn)2+12、4+12、5+10等4種亞基類(lèi)型，5+10所占的比例最大，為48.4%，其次是2+12，所占比例為31.13%。

從表3可以看出，試驗(yàn)所用小麥品種出現(xiàn)的亞基組合類(lèi)型比較多，達(dá)到21種，但許多亞基組合所占的比例非常低。其中1/7+9/5+10亞基組合所占比例最大，為20.3%，其次是1/7+8/5+10亞基組合，占12.5%。排名前五的亞基組合類(lèi)型所占比例之和為57.8%，剩余的16種亞基組合類(lèi)型僅占42.4%。

2.3 HMW-GS對(duì)小麥粉品質(zhì)性狀和饅頭品質(zhì)指標(biāo)影響

2.3.1 不同位點(diǎn)內(nèi)的HMW-GS對(duì)小麥粉品質(zhì)性狀的影響

不同位點(diǎn)內(nèi)的HMW-GS對(duì)小麥粉品質(zhì)性狀影響的方差分析見(jiàn)表4。Glu-A1位點(diǎn)內(nèi)的1和Null亞基對(duì)小麥粉品質(zhì)性狀影響的差異不顯著;但從各指標(biāo)平均值來(lái)考察，除了灰分、吸水率和弱化度之外，1亞基的小麥粉品質(zhì)指標(biāo)值都大于Null亞基，這說(shuō)明Glu-A1的亞基對(duì)小麥粉品質(zhì)影響大小為:1＞N，這與張影全［15］等研究結(jié)果一致。

Glu-B1的幾種亞基類(lèi)型在多項(xiàng)指標(biāo)中都有顯著性差異。7亞基的面團(tuán)吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、面筋指數(shù)等小麥品質(zhì)指標(biāo)都顯著高于13+16亞基，弱化度顯著低于13+16亞基，灰分、濕面筋含量、干面筋含量的差異不顯著。7亞基的面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積顯著高于7+8或7+9亞基;7+8或7+9亞基的吸水率和弱化度顯著低于13+16亞基，拉伸面積和最大拉伸阻力顯著高于13+16亞基;7+8亞基的各個(gè)小麥粉品質(zhì)指標(biāo)與7+9亞基均沒(méi)有顯著差異，但7+8亞基的面筋指數(shù)、形成時(shí)間、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉阻、拉伸比例的均值都大于7+9亞基。7+9亞基的蛋白質(zhì)含量、干面筋含量、面筋指數(shù)、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉阻、拉伸比例的均值都大于13+16亞基。綜上所述，Glu-B1的亞基類(lèi)型對(duì)小麥粉品質(zhì)的影響大小為7＞7+8＞7+9 ＞13+16，這與馬冬云［7］、張影全［15］研究結(jié)果基本一致。

Glu-D1的幾種亞基類(lèi)型中，5+10亞基的蛋白質(zhì)含量、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、最大拉伸阻力均顯著高于3+12亞基，濕面筋含量顯著高于4+12亞基;2+12和3+12亞基的弱化度顯著高于5+10亞基，與4+12亞基間差異不顯著;3+12亞基的吸水率顯著高于4+12亞基，與2+12、5+10亞基間差異不顯著。4+12亞基的灰分、蛋白質(zhì)含量、面筋指數(shù)、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力的均值都大于2+12亞基，2+12亞基的蛋白含量、面筋指數(shù)、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、拉伸阻力、最大拉阻、拉伸比例的均值都大于3+12亞基。綜上所述，Glu-D1的亞基類(lèi)型對(duì)小麥粉品質(zhì)影響大小為:5+10＞4+12＞2+12＞3+12，這與張影全研究結(jié)果5+10＞2+12＞4+12［15］稍有不同。

表4 不同位點(diǎn)內(nèi)的HMW-GS間小麥粉品質(zhì)的差異比較Table 4 Difference comparison fou wheat flour quality among types of subunit at different loci

2.3.2 不同位點(diǎn)內(nèi)的HMW-GS對(duì)饅頭品質(zhì)的影響

從表5可以看出，Glu-A1位點(diǎn)上1和N亞基對(duì)饅頭的各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的影響差異不顯著。Glu-B1位點(diǎn)上，13+16亞基的饅頭L*值、比容、色澤、綜合評(píng)分顯著小于含有7、7+8、7+9亞基;其他饅頭品質(zhì)指標(biāo)的差異雖不顯著，但13+16亞基的指標(biāo)均小于7、7+8、7+9亞基，這說(shuō)明13+16亞基不是生產(chǎn)饅頭的優(yōu)質(zhì)亞基。7、7+8、7+9這3種亞基在饅頭品質(zhì)指標(biāo)上雖然差異性不顯著，但7+8亞基除了比容外的其他感官評(píng)分都大于7和7+9亞基，這說(shuō)明在Glu-B1位點(diǎn)上7+8亞基對(duì)饅頭品質(zhì)影響最大。

在Glu-D1上的亞基類(lèi)型主要影響?zhàn)z頭的色澤和氣味。5+10亞基的饅頭L*值和色澤顯著高于3+12亞基，質(zhì)構(gòu)彈性和比容、結(jié)構(gòu)、感評(píng)總分的均值都大于2+12、3+12與4+12;3+12亞基的饅頭氣味得分顯著高于4+12亞基。綜上所述，在Glu-D1上5+10亞基對(duì)饅頭品質(zhì)的影響最大，4+12亞基生產(chǎn)饅頭的品質(zhì)較差，這與張春慶［20］、Zhu［21］的研究結(jié)果基本一致。

表5 不同位點(diǎn)內(nèi)的HMW-GS間饅頭品質(zhì)差異比較Table 5 Difference comparison fou Man-tou quality among types of subunit at different loci

3 結(jié)論

(1)HWM-GS不同位點(diǎn)上亞基對(duì)小麥粉品質(zhì)影響大小為:Glu-A1上的為1＞N，Glu-B1上亞基7＞7+8＞7+9＞13+16，Glu-D1上的為5+10＞4+12＞2+12＞3+12。

(2)HWM-GS不同位點(diǎn)上亞基對(duì)饅頭品質(zhì)影響為:Glu-A1上的1和N兩種亞基對(duì)饅頭各項(xiàng)指標(biāo)的差異不明顯;Glu-B1上的7+8亞基為做饅頭的優(yōu)質(zhì)亞基，而13+16亞基使饅頭品質(zhì)最差;Glu-D1上的5+10亞基是做饅頭的優(yōu)質(zhì)亞基，4+12亞基對(duì)饅頭品質(zhì)影響較差。

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