和面過程蛋白質(zhì)行為對小麥品種面團(tuán)流變學(xué)特性的影響.pdf

1、加工品質(zhì)改良是小麥育種的主要任務(wù)之一。了解面團(tuán)形成過程不同蛋白質(zhì)的動態(tài)行為與面團(tuán)流變學(xué)特性的關(guān)系是培育適合不同食品加工需要小麥品種的前提。利用和面過程面團(tuán)中各類蛋白提取特性的差異，本研究綜合利用SE-HPLC、2-DGE和質(zhì)譜技術(shù)構(gòu)建了一套用于面團(tuán)蛋白行為跟蹤檢測的方法體系。隨后，利用創(chuàng)建的方法對面團(tuán)流變學(xué)特性存在差異的兩組小麥品種的Mixolab面團(tuán)樣品進(jìn)行了分析。第一對品種為Westonia和Wyalkatchem，后者具有更好的面

2、條加工品質(zhì);第二對為直鏈淀粉含量存在差異的一對近等基因系Ventura-26（直鏈淀粉含量26％）和Ventura-19（直鏈淀粉含量19％）。兩組品種和面過程面團(tuán)蛋白行為的比較分析，為揭示蛋白行為與面團(tuán)流變學(xué)特性的關(guān)系提供了重要信息，主要結(jié)果如下:
　　1.構(gòu)建了和面過程追蹤檢測面團(tuán)蛋白質(zhì)行為的方法體系
　　首先，利用SE-HPLC對面團(tuán)中各蛋白組分進(jìn)行定量分析，明確其在加工過程中溶解性的動態(tài)變化。然后，通過2-DGE分析

3、進(jìn)一步獲得不同品種特定階段或同一品種不同階段的差異蛋白點。最后，對得到的差異蛋白點進(jìn)行質(zhì)譜鑒定。在對面團(tuán)蛋白質(zhì)組的2-DGE分析中，非面筋蛋白用0.5M NaCl(pH7.0)提取。面筋蛋白分別用兩種裂解強度的提取液分離，0.3％SDS和15mM DTT(SD)構(gòu)成的提取液用于分離與面團(tuán)基質(zhì)結(jié)合較弱的蛋白;8M尿素、4％CHAPS和60mM DTT(UCD)組成的提取液用于完全裂解后面筋蛋白的提取。面團(tuán)蛋白的提取步驟為:先利用0.5M

4、NaCl分離面團(tuán)中的清蛋白/球蛋白，再用SD將離心后剩余的殘渣重懸，提取部分變性和還原后溶出的面筋蛋白;UCD提取的面團(tuán)蛋白作為對照。
　　2.C3/32min(80℃)為面團(tuán)流變學(xué)特性變化的關(guān)鍵時間點，一些大分子蛋白在該時間點參與了蛋白大聚體的形成
　　對兩組品種和面過程蛋白行為的分析均表明，y型HMW-GSs、大分子球蛋白、γ-醇溶蛋白、β-淀粉酶、絲氨酸蛋白酶抑制劑和一些大分子的代謝相關(guān)蛋白在C3/32min(80℃)

5、之后溶解性顯著下降，表明其與面團(tuán)基質(zhì)的互作顯著增強，開始參與面團(tuán)內(nèi)蛋白大聚體的形成。
　　3.C4/38min(85℃)處的面團(tuán)強度差異與面團(tuán)基質(zhì)中蛋白的聚合/解聚密切相關(guān)
　　在面條加工品質(zhì)差異品種Wstonia與Wyalkatchem之間，C3/32min(80℃)之前，品種Wstonia面團(tuán)蛋白的溶解性高于Wyalkatchem，但之后正好相反;在淀粉糊化階段，Westonia面團(tuán)中的γ-醇溶蛋白、ALP-b、球蛋白-

6、1、過氧化物酶和類烯醇酶在32min從面團(tuán)基質(zhì)中解聚后又在38min重聚，導(dǎo)致其面團(tuán)粘度在小幅下降后又重新增強;而在Wyalkatchem面團(tuán)中，球蛋白-3、球蛋白-1、醇溶蛋白、LMW-GSs、ALPs和過氧物酶等蛋白在32min和38min持續(xù)溶出，導(dǎo)致其面團(tuán)粘度在38min時大幅下降，表明C4/38min(85℃)處的面團(tuán)強度差異與面團(tuán)基質(zhì)中一些蛋白的聚合/解聚密切相關(guān)。在品種Westonia和Wyalkatchem中，共鑒定出了

7、33種與面團(tuán)流變學(xué)特性差異相關(guān)的蛋白，編碼基因主要位于1D、3A、4A、4B、4D、6A、6B、7A和7B染色體。
　　4.面團(tuán)形成過程蛋白與面團(tuán)基質(zhì)的互作特性受淀粉組成的影響
　　在不同直鏈淀粉含量近等基因系Ventura-26與Ventura-19之間，淀粉糊化前后，Ventura-26與Ventura-19面團(tuán)內(nèi)的蛋白行為表現(xiàn)出顯著差異。26min(56℃)后，逆境脅迫和代謝相關(guān)蛋白更趨向于與Ventura-26的面團(tuán)

8、基質(zhì)互作;醇溶蛋白、ALP-b、LMW-GSs和部分球蛋白與Ventura-26的面團(tuán)基質(zhì)在C3/32min(80℃)的互作較強，然而，在C4/38min(85℃)和43min(80℃)時，這些蛋白與Ventura-19面團(tuán)基質(zhì)的互作較強，表明面團(tuán)形成過程蛋白的行為受淀粉組成影響。在整個和面過程中，鑒定出了46種與淀粉互作的蛋白，編碼基因分別位于多條染色體，以第1、第4和第6同源群居多。
　　5.與面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)蛋白按其在淀粉

9、糊化階段的行為模式可分為三類
　　兩對小麥品種和面過程共鑒定出92種差異蛋白，以貯藏蛋白(49.7％)、抗逆相關(guān)蛋白(24.4％)和碳水化合物代謝相關(guān)蛋白(12.1％)為主。其中，48種蛋白主要出現(xiàn)在淀粉糊化前，對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響作用有限;44種出現(xiàn)在淀粉糊化階段。在淀粉糊化階段的面團(tuán)基質(zhì)中，參與聚合/解聚和與淀粉互作的44種關(guān)鍵蛋白，按其行為模式可分為3類:18種蛋白兼具聚合/解聚和與淀粉的互作特性，主要為球蛋白、醇溶蛋白、

10、ALP-b和一些酶類，這些蛋白在淀粉糊化前與面筋蛋白結(jié)合形成相對穩(wěn)定的聚合體;在淀粉糊化階段，其中部分蛋白從聚合體解聚，參與與淀粉的互作，降低面團(tuán)強度;HMW-GSs、LMW-GSs和少量α/β-醇溶蛋白等9種蛋白在淀粉糊化前參與面筋蛋白大聚體形成;淀粉糊化階段，其中部分蛋白變性，與其他蛋白重新聚合成分子量更大但強度較低的大聚體，對維持面團(tuán)強度的穩(wěn)定有一定作用，一般不與糊化淀粉互作;17種代謝和抗逆相關(guān)的小分子蛋白在淀粉糊化前游離于面團(tuán)

11、基質(zhì)內(nèi)，淀粉糊化階段與糊化淀粉高度親和，通過參加或介導(dǎo)蛋白-淀粉互作影響面團(tuán)流變學(xué)特性。
　　6.小麥面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)蛋白基因的時空表達(dá)特性預(yù)測
　　大部分面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)蛋白基因只在小麥籽粒中特異性表達(dá)，而且在籽粒中的表達(dá)時間和部位有所差別。根據(jù)與面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)的球蛋白、醇溶蛋白、ALPs和一些抗逆相關(guān)蛋白基因在籽粒灌漿階段的表達(dá)特征，有望通過選育灌漿效率不同的品種、調(diào)節(jié)灌漿期氮肥和硫肥的使用量和比例、調(diào)整出粉率等

12、途徑有目的地改良小麥加工品質(zhì)。
　　本研究構(gòu)建了用于面團(tuán)蛋白質(zhì)行為跟蹤檢測的方法體系;基于構(gòu)建方法體系，從具有不同加工品質(zhì)的兩組小麥品種中，分別鑒定出了參與聚合/解聚和與淀粉互作的多種蛋白;通過對兩組小麥和面各階段蛋白行為數(shù)據(jù)的整合分析，提出了特定蛋白在整個和面過程的動態(tài)行為模式，借助小麥轉(zhuǎn)錄組共享數(shù)據(jù)庫預(yù)測了與面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)的關(guān)鍵蛋白基因的表達(dá)特性。上述研究結(jié)果，為進(jìn)一步分析小麥面團(tuán)形成過程蛋白的動態(tài)行為提供了有效的方法，更