輝光放電冷等離子體處理對(duì)小麥加工品質(zhì)的改善作用

劉 婷，李 淼*，齊先科，王若蘭*

（河南工業(yè)大學(xué)糧食和物資儲(chǔ)備學(xué)院，河南 鄭州 450001）

小麥作為三大重要谷物之一，種植面積廣泛，對(duì)于世界糧食安全具有重要的保障作用[1]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)2021年小麥產(chǎn)量約1.37億 t，占國(guó)內(nèi)糧食總產(chǎn)量的20%（http://zdscxx.moa.gov.cn:8080/nyb/pc/search.jsp）。小麥籽粒幾乎全部可食用且營(yíng)養(yǎng)豐富，富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、多種維生素等。其中，面筋蛋白約占小麥籽粒總蛋白的75%～85%，使得小麥粉遇水揉混可形成與其他谷物制粉相比獨(dú)有的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[2]。面筋蛋白主要由單體形式的醇溶蛋白和聚合體形式的麥谷蛋白構(gòu)成，賦予面團(tuán)一定的黏彈性、持水性、延展性、抗拉伸性等；面筋蛋白的數(shù)量和質(zhì)量直接決定了小麥的加工品質(zhì)，對(duì)面制品的品質(zhì)起主導(dǎo)作用[3-4]。我國(guó)大部分小麥因受品種、環(huán)境條件和栽培措施等影響而存在面筋強(qiáng)度低、面粉加工品質(zhì)不高等實(shí)際問(wèn)題[5]。目前，改善小麥加工品質(zhì)的方法主要有傳統(tǒng)育種、配粉、添加改良劑等，但均存在一定的局限性，如培育出一個(gè)優(yōu)質(zhì)小麥品種所需育種周期較長(zhǎng)，配粉操作過(guò)程中易出現(xiàn)交叉污染、物料殘留等現(xiàn)象，改良劑添加量的相關(guān)法律法規(guī)體系仍不夠完善等[6-8]。

現(xiàn)用于改善食品加工品質(zhì)的相關(guān)技術(shù)主要包括熱處理、擠壓膨化、超聲波等，但均有其不足之處，即傳統(tǒng)熱處理會(huì)引起食品中營(yíng)養(yǎng)成分的流失[9]；擠壓膨化技術(shù)則會(huì)顯著降低大麥中總酚和類(lèi)黃酮含量[10]；超聲波技術(shù)會(huì)引起食品產(chǎn)生不愉快的氣味以及抗氧化物質(zhì)的降解[11]。冷等離子體作為一種新型非熱加工技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、利用率高、耗時(shí)短、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠最大程度維持產(chǎn)品原有的顏色、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)成分，在食品領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛能[12-13]。已有研究證明，冷等離子體具有較強(qiáng)的殺菌能力，可顯著降低小麥、果蔬、雞蛋、牛奶、肉類(lèi)等在加工、貯藏過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)菌、真菌、病毒等有害微生物，從而延長(zhǎng)食品的貯藏周期[14-15]；Sohan等[16]發(fā)現(xiàn)以氬氣和氧氣作為混合氣源的低頻輝光放電等離子體通過(guò)影響種子表面潤(rùn)濕性和幼苗根、莖中抗氧化酶的活性而促進(jìn)了小麥種子發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)。孟寧等[17]研究發(fā)現(xiàn)低溫等離子體處理通過(guò)增加糙米的加熱吸水率、體積膨脹率及固形物損失率，有效提升了糙米的蒸煮性能；昝學(xué)梅[18]發(fā)現(xiàn)低溫等離子體處理后糙米的蒸煮時(shí)間短于過(guò)熱蒸汽處理樣品，顯著短于未處理組樣品，且低溫等離子體處理所引起的糙米體積膨脹率和加熱吸水率的增幅高于過(guò)熱蒸汽處理樣品；L i u Shuyang等[19]研究表明低溫冷等離子體處理能夠提高燕麥粉的持水性、溶脹力和溶解度，降低其峰值黏度、最終黏度、回生值，并且一定程度抑制燕麥粉變質(zhì)。綜上所述，冷等離子體技術(shù)相關(guān)研究主要體現(xiàn)在食品殺菌、農(nóng)產(chǎn)品保鮮、促進(jìn)種子萌發(fā)和改善谷物蒸煮品質(zhì)等方面，但其在改善谷物加工品質(zhì)方面，特別是直接作用于小麥籽粒以研究其對(duì)小麥加工品質(zhì)的影響鮮有報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)采用輝光放電冷等離子體對(duì)小麥籽粒進(jìn)行處理，探究冷等離子體處理對(duì)小麥加工品質(zhì)相關(guān)參數(shù)及籽粒中儲(chǔ)藏蛋白分子質(zhì)量分布、二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，旨在為冷等離子體技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的合理利用提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新收獲小麥‘農(nóng)大3432’，于2021年6月購(gòu)于河北德豐種業(yè)有限公司，其基本信息如表1所示。

十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、乳酸（分析純） 上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙醇、氫氧化鈉、氯化鈉、鹽酸（分析純） 天津天力化學(xué)試劑有限公司；甘油（分析純） 上海聯(lián)碩生物科技有限公司；二硫蘇糖醇（分析純）、Bradford蛋白濃度測(cè)定試劑盒（PC0010） 北京索萊寶科技有限公司；磷酸氫二鈉、二水合磷酸二氫鈉（分析純） 天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；β-巰基乙醇（分析純）、溴化鉀（光譜純）、乙腈（色譜純）、三氟乙酸（色譜純）上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LRMM8040-3-D實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī) 無(wú)錫錫糧機(jī)械制造有限公司；BLH-1780潤(rùn)麥器 浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司：LFS-30粉篩 沈陽(yáng)儀豐鋮實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；Multiskan FC酶標(biāo)儀 美國(guó)Thermo Fisher科技有限公司；H3-18KR離心機(jī) 湖南可成儀器設(shè)備有限公司；Kjeltec 8400凱氏定氮儀 丹麥Foss公司；860704電子型拉伸儀、8101152電子型粉質(zhì)儀 德國(guó)Brabender公司；10 g Mixograph電子式揉混儀 美國(guó)National Manufacturing公司；JJJM54S面筋洗滌儀、JHGM面筋烘干儀、JLZM面筋指數(shù)測(cè)定儀 上海嘉定糧油儀器有限公司；Tensor II傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）儀 德國(guó)Bruker光譜儀器公司；Biosep-SEC-s4000空間排阻柱 美國(guó)Phenomenex公司；Waters E2695高效液相色譜儀 美國(guó)Waters公司；HD-2N輝光放電冷等離子體設(shè)備 江蘇常州中科常泰等離子體科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 冷等離子體處理及小麥粉的制備

參照NY/T 1094.1—2006《小麥實(shí)驗(yàn)制粉 第1部分：設(shè)備、樣品制備和潤(rùn)麥》進(jìn)行潤(rùn)麥[20]。據(jù)下式計(jì)算出4 500 g小麥樣品所需加水量為180 mL，隨后二者于潤(rùn)麥器中混合，室溫放置18 h，期間數(shù)次攪拌。

采用HD-2N型輝光放電冷等離子體設(shè)備處理上述樣品，具體處理?xiàng)l件為：頻率13.56 MHz；電壓220 V；功率50 W；工作氣壓30 Pa；體積功率密度18.939 kW/m3；處理時(shí)間10 s；氣源：氧氣（O2）、氬氣（Ar）。以未處理的小麥粉為對(duì)照（Control）。

參照虞泓等[21]的方法制備小麥粉，于室溫下靜置2 周，于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 面粉相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)的測(cè)定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[22]，采用直接干燥法測(cè)定水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)；參照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[23]測(cè)定蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)；參照GB/T 21304—2007《小麥硬度測(cè)定 硬度指數(shù)法》[24]測(cè)定硬度指數(shù)；參照虞泓等[21]的方法測(cè)定出粉率；參照GB/T 15685—2011《糧油檢驗(yàn) 小麥沉淀指數(shù)測(cè)定 SDS法》[25]測(cè)定沉淀指數(shù)；參照AACC 38-12.01方法[26]測(cè)定濕面筋含量和面筋指數(shù)。

麥谷蛋白、醇溶蛋白含量：根據(jù)李淼[27]的方法制備蛋白標(biāo)準(zhǔn)品稀釋液和麥谷蛋白、醇溶蛋白樣品，按照蛋白濃度測(cè)定試劑盒說(shuō)明書(shū)操作進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 流變學(xué)特性參數(shù)的測(cè)定

參照AACC 54-21.02[28]的方法測(cè)定粉質(zhì)特性參數(shù)；參照AACC 54-10.01[29]的方法測(cè)定拉伸特性參數(shù)；參照AACC 54-40A[30]的方法測(cè)定揉混特性參數(shù)。

1.3.4 尺寸排阻高效液相色譜分析

面粉蛋白的提取：稱(chēng)取10 mg面粉置于2 mL離心管中，加入1 mL 0.5 g、100 mL SDS-磷酸鈉鹽緩沖溶液（pH 6.9），超聲15 s后，12 000×g離心5 min，上清液經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾后，于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

流動(dòng)相的配制：500 mL蒸餾水經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾，裝入1 L藍(lán)口瓶，然后于通風(fēng)櫥中依次加入500 mL乙腈及500 μL三氟乙酸，混勻低溫超聲40 min，備用。

尺寸排阻高效液相色譜（size-exclusion high performance liquid chromatography，SE-HPLC）檢測(cè)條件：進(jìn)樣量20 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)214 nm；柱溫40 ℃；洗脫速率，0.5 mL/min。

1.3.5 FTIR分析

參照Li Nan等[31]的方法，將面粉與干燥后的KBr粉末（質(zhì)量比1∶100）混合，在研缽中充分研磨，壓成透明薄片，采用FTIR在400～4 000 cm－1范圍內(nèi)掃描64 次，用Omnic 32和Peakfit 4.12軟件對(duì)酰胺I帶（1 600～1 700 cm－1）進(jìn)行分峰、求峰面積及曲線(xiàn)擬合等分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

各實(shí)驗(yàn)均重復(fù)4 次，采用Microsoft Excel 2018和SPSS Statistics 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（P＜0.05），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；采用Origin 2018軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷等離子體處理小麥的面粉品質(zhì)相關(guān)參數(shù)

由表2可知，所有樣品的出粉率為64.25%～66.66%。小麥籽粒蛋白組成及各組分含量在決定面粉品質(zhì)特性方面發(fā)揮著重要作用，麥谷蛋白和醇溶蛋白的含量及其比例對(duì)小麥加工品質(zhì)的貢獻(xiàn)巨大[32]。經(jīng)兩種氣源冷等離子體處理的小麥中麥谷蛋白含量均有所提高，分別為（7.19±0.08）μg/mg（O2）和（6.75±0.15）μg/mg（Ar），較Control組（（6.73±0.13）μg/mg）分別增加了6.84%和0.30%。Control組與冷等離子體處理小麥樣品在出粉率、麥谷蛋白含量、醇溶蛋白含量、麥谷蛋白/醇溶蛋白、沉淀指數(shù)方面均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。由此可知，兩種氣源冷等離子體處理對(duì)‘農(nóng)大3432’小麥的籽粒蛋白組成及組分含量、沉淀指數(shù)無(wú)顯著影響。

表2 冷等離子體處理對(duì)小麥面粉品質(zhì)相關(guān)參數(shù)的影響Table 2 Effect of cold plasma treatment on wheat flour quality parameters

2.2 冷等離子體處理對(duì)小麥面筋指標(biāo)的影響

面筋是面團(tuán)黏彈特性的宏觀表現(xiàn)，即面團(tuán)經(jīng)水沖洗后，去除可溶性蛋白、淀粉及其他非可溶性顆粒物所剩余的膠體，是面制品制作的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。面筋由面筋蛋白（醇溶蛋白、麥谷蛋白）組成，其含量和質(zhì)量決定了小麥終用途品質(zhì)[27]。由圖1可知，氧氣、氬氣冷等離子體處理小麥的面筋指數(shù)較Control組分別顯著提高了13.84%和11.36%（P＜0.05）。氧氣、氬氣兩種氣源冷等離子體處理小麥的濕面筋含量分別為33.84、33.79 g/100 g，高于Control組（31.01 g/100 g），但差異不顯著（P＞0.05）。由此可知，兩種氣源冷等離子體處理均具有提高面筋數(shù)量和質(zhì)量的積極作用。

圖1 冷等離子體處理對(duì)小麥面筋指數(shù)和濕面筋含量的影響Fig.1 Effect of cold plasma treatment on the gluten index and wet gluten content of wheat

2.3 冷等離子體處理對(duì)小麥面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

粉質(zhì)特性參數(shù)可反映面團(tuán)形成和發(fā)展過(guò)程中的特性變化，包括吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和弱化度。吸水率是指將面粉揉制成面團(tuán)所需的最適加水量[33]；形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間用于評(píng)估面團(tuán)形成、發(fā)育過(guò)程中和剪切作用下面筋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，可反映面團(tuán)的耐揉性及面筋強(qiáng)度[4]；弱化度是指面團(tuán)過(guò)度攪揉后面筋強(qiáng)度變?nèi)醯某潭龋趸仍酱螅鎴F(tuán)越不宜用于烘焙面包。

由圖2可知，與Control組相比，冷等離子體處理小麥的面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均有所增加，弱化度有所下降，但變化不顯著（P＞0.05）。其中，面粉吸水率的提高可歸因于冷等離子體處理后小麥中損傷淀粉含量增加，使面粉更易吸收水分[34-36]。氧氣、氬氣兩種氣源冷等離子體處理小麥的面團(tuán)形成時(shí)間較Control組分別延長(zhǎng)了8.16%、4.61%，穩(wěn)定時(shí)間較Control組分別增加了11.36%、7.89%，且氧氣氣源的處理效果好于氬氣氣源。推測(cè)一方面，冷等離子體形成過(guò)程中產(chǎn)生的能量一定程度影響了蛋白質(zhì)水合作用而延長(zhǎng)了面團(tuán)形成時(shí)間[4]；另一方面，冷等離子體放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)促使巰基向二硫鍵轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化面筋蛋白間的交聯(lián)互作，延長(zhǎng)了面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間[36]。

圖2 冷等離子體處理對(duì)小麥面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響Fig.2 Effect of cold plasma treatment on the farinograph properties of wheat dough

2.4 冷等離子體處理對(duì)小麥面團(tuán)拉伸特性的影響

拉伸特性參數(shù)可評(píng)價(jià)面團(tuán)的抗拉伸阻力、延伸性能和面粉品質(zhì)，主要包括拉伸曲線(xiàn)面積、延伸度、拉伸阻力和最大拉伸阻力。拉伸曲線(xiàn)面積是指面團(tuán)從開(kāi)始拉伸到斷裂所需的能量，具體反映面團(tuán)強(qiáng)度；延伸度反映面團(tuán)的橫向延展性；拉伸阻力及最大拉伸阻力表示面團(tuán)抵抗變形所表現(xiàn)的阻力，反映發(fā)酵過(guò)程中面團(tuán)的持氣能力，數(shù)值越大表明面團(tuán)持氣性越好，反之亦然[37]。由表3可知，對(duì)于所有樣品，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，拉伸曲線(xiàn)面積、拉伸阻力、最大拉伸阻力變大，延伸度降低；與Control組相比，在同一發(fā)酵時(shí)間，氧氣冷等離子體處理小麥的面團(tuán)拉伸曲線(xiàn)面積、延伸度有所降低，拉伸阻力和最大拉伸阻力略有上升，除45 min時(shí)延伸度外，其余指標(biāo)均無(wú)顯著差異（P＞0.05）；在發(fā)酵45、90、135 min時(shí)，氬氣冷等離子體處理小麥面團(tuán)的拉伸阻力和最大拉伸阻力較Control組分別降低了7.54%、6.32%、9.45%和8.98%、5.67%、8.78%（P＜0.05）；以上可能是等離子體注入的不同氣源介質(zhì)產(chǎn)生的能量顯著不同所致，即在相同放電電壓條件下氬氣等離子體產(chǎn)生的電流明顯強(qiáng)于氧氣等離子體，前者產(chǎn)生的活性粒子能量較高，高能粒子轟擊小麥籽粒后，引起小麥蛋白內(nèi)部分子間化學(xué)鍵斷裂，致使蛋白質(zhì)發(fā)生部分解聚，從而一定程度降低了面團(tuán)拉伸阻力[38]。

表3 冷等離子體處理對(duì)小麥面團(tuán)拉伸特性的影響Table 3 Effect of cold plasma treatment on the extensograph properties of wheat dough

2.5 冷等離子體處理對(duì)小麥面團(tuán)揉混特性的影響

揉混是通過(guò)測(cè)定面團(tuán)攪拌過(guò)程中的流變學(xué)特性評(píng)價(jià)小麥品質(zhì)及其適用性的一種重要手段。本研究采集并分析8 個(gè)主要的揉混曲線(xiàn)參數(shù)以直觀反映面團(tuán)揉混特性，即與面團(tuán)彈性呈正相關(guān)的中線(xiàn)左側(cè)高度（midline left value，MLV）、中線(xiàn)右側(cè)高度（midline right value，MRV）；與面團(tuán)抗拉伸特性呈正相關(guān)的中線(xiàn)峰值帶寬（midline peak width，MPW）、中線(xiàn)右側(cè)帶寬（midline right width，MRW）；與面筋強(qiáng)度呈正相關(guān)的中線(xiàn)峰值時(shí)間（midline peak time，MPT）、8 min中線(xiàn)曲線(xiàn)面積（midline integral at 8 min，MTxI）；與面團(tuán)耐揉性呈正相關(guān)的8 min中線(xiàn)曲線(xiàn)帶寬（midline width at 8 min，MTxW）；以及與面團(tuán)耐揉性呈負(fù)相關(guān)的弱化斜率（weakening slope，WS）。

如圖3所示，與Control組相比，兩種冷等離子體處理小麥樣品的MPT高達(dá)1.95（O2）、2.16 min（Ar），MTxI較Control組分別顯著增加了11.34%（O2）、11.14%（Ar）（P＜0.05）；面團(tuán)揉混曲線(xiàn)中高度相關(guān)參數(shù)（MLV、MRV）均有增加，且氬氣冷等離子體處理小麥樣品的MRV顯著增加（P＜0.05）；揉混曲線(xiàn)寬度相關(guān)參數(shù)（MPW、MRW、MTxW）都有所增加，且氧氣、氬氣冷等離子體處理小麥樣品的MTx W分別顯著增加了35.67%、33.96%（P＜0.05）；與Control組相比，氧氣、氬氣冷等離子體處理小麥樣品的WS分別顯著降低了62.87%、46.47%（P＜0.05）。上述結(jié)果表明，冷等離子體處理顯著提高了面團(tuán)彈性、耐揉性并改善了面團(tuán)抗拉伸特性，即該物理技術(shù)在改善面團(tuán)揉混特性方面發(fā)揮積極正向的作用，這與Misra等[39]的研究結(jié)果相似。

圖3 冷等離子體處理對(duì)小麥面團(tuán)揉混特性的影響Fig.3 Effect of cold plasma treatment on the mixographic properties of wheat dough

2.6 冷等離子體處理對(duì)小麥蛋白分子質(zhì)量分布的影響

如圖4A所示，各組小麥面粉蛋白SE-HPLC圖譜共分為4 個(gè)區(qū)域（F1、F2、F3、F4），與李淼[27]、王若蘭[33]、Bangur[40]和Tosi[41]等研究中涉及的小麥儲(chǔ)藏蛋白SE-HPLC圖譜相似。F1和F2分別對(duì)應(yīng)于大分子聚合體蛋白和小分子聚合體蛋白，兩者富含高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基和B型低分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基（low molecular weight glutenin subunits，LMW-GSs），F(xiàn)3為富含C型、D型LMW-GSs的大分子單體和寡聚體蛋白，F(xiàn)4為α-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白和非面筋蛋白[39]。F1相對(duì)含量（以總蛋白計(jì)，下同）、F1與F2相對(duì)含量比值（F1/F2）與面筋強(qiáng)度呈正相關(guān)，（F3＋F4）/F1則與之呈負(fù)相關(guān)。由圖4B可知，與Control組相比，經(jīng)兩種氣源冷等離子體處理，小麥樣品F1/F2值分別顯著提高了15.62%（O2）、8.90%（Ar）（P＜0.05），且氧氣冷等離子體處理小麥樣品的F1相對(duì)含量顯著提高了3.43%（P＜0.05）；經(jīng)兩種氣源冷等離子體處理后小麥樣品的（F3＋F4）/F1值略有降低，但無(wú)顯著差異（P＞0.05）。由此可知，冷等離子體處理可促進(jìn)面筋蛋白組分交聯(lián)聚合成大分子聚合體，利于改善面團(tuán)特性，與上述面團(tuán)流變學(xué)特性的結(jié)果一致。

圖4 冷等離子體處理對(duì)小麥蛋白分子質(zhì)量分布的影響Fig.4 Effect of cold plasma treatment on the molecular mass distribution of wheat proteins

2.7 冷等離子體處理對(duì)小麥蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中主鏈原子沿一定的軸旋轉(zhuǎn)或折疊，通過(guò)羰基和酰胺基之間氫鍵形成的特定構(gòu)象，包括α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角。蛋白二級(jí)構(gòu)象與面團(tuán)流變學(xué)特性密切相關(guān)[42]，本研究選擇FTIR光譜中酰胺I帶（1 600～1700 cm－1）進(jìn)行分析，反映冷等離子體處理對(duì)小麥蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。其中1 610～1 625 cm－1區(qū)域內(nèi)的譜峰為分子間β-折疊結(jié)構(gòu)、1 627～1 635 cm－1為反向平行β-折疊、1 650～1 660 cm－1為α-螺旋、1 668～1 680 cm－1為β-轉(zhuǎn)角、1 680～1 687 cm－1為β-折疊[43-44]。

如圖5和表4所示，所有樣品中α-螺旋和β-折疊相對(duì)含量較高，這與Seabourn等[45]的結(jié)果一致；兩種氣源冷等離子體處理小麥樣品的分子間β-折疊結(jié)構(gòu)相對(duì)含量分別較Control組顯著增加了8.93%（O2）和10.32%（Ar）（P＜0.05）；而β-折疊、β-轉(zhuǎn)角相對(duì)含量稍有下降，反向平行β-折疊含量則略有增加（P＞0.05）。相關(guān)研究表明，蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中分子間β-折疊和反向平行β-折疊含量與面團(tuán)的穩(wěn)定性呈正相關(guān)[43]；谷蛋白聚合體含量越多，分子間β-折疊結(jié)構(gòu)相對(duì)含量也越高，表明蛋白交聯(lián)互作越強(qiáng)[46]；面團(tuán)中面筋蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變，如β-轉(zhuǎn)角向更為有序的分子間β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，有利于谷蛋白大分子聚合體的形成[47]。由此可知，本研究中冷等離子體處理一定程度促使β-折疊、β-轉(zhuǎn)角向分子間β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，致使大分子聚合體含量增加，提高了面團(tuán)的穩(wěn)定性。

圖5 未處理及冷等離子體處理小麥樣品的FTIR圖Fig.5 FTIR spectra of untreated and cold plasma treated wheat samples

表4 冷等離子體處理對(duì)小麥蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量的影響Table 4 Effect of cold plasma treatment on secondary structures of wheat proteins %

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)研究了輝光放電冷等離子體對(duì)小麥面粉理化特性、流變學(xué)特性、蛋白組分及二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。經(jīng)氧氣/氬氣輝光放電冷等離子體處理后小麥的面筋指數(shù)、MTxI、MTxW顯著增加，濕面筋含量略有增加，面團(tuán)的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸阻力以及延展性有所提高，說(shuō)明兩種氣源冷等離子體有助于改善小麥的面團(tuán)彈性及耐揉性等，且氧氣冷等離子體處理效果優(yōu)于氬氣冷等離子體。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)兩種氣源冷等離子體處理后，小麥儲(chǔ)藏蛋白SE-HPLC圖譜中F1相對(duì)含量和F1/F2較Control組增加，即蛋白質(zhì)大分子聚合體含量增加；冷等離子體處理后小麥蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，更為有序的分子間β-折疊結(jié)構(gòu)增加。綜上可知，冷等離子體處理能一定程度改善小麥的面粉理化特性及面團(tuán)流變學(xué)特性，對(duì)小麥加工品質(zhì)具有積極影響。但冷等離子體對(duì)小麥加工品質(zhì)的改善作用有限，這可能與完整小麥籽粒、籽粒大小或籽粒與輝光放電極板之間的距離有關(guān)，是否存在相關(guān)性值得進(jìn)一步研究。