論文翻譯-中國饅頭生產(chǎn)過程中小麥谷蛋白的聚合作用和麥谷蛋白聚合物的變化

1、<p><b>　　文獻(xiàn)翻譯</b></p><p>　　題 目 中國饅頭生產(chǎn)過程中小麥谷蛋 </p><p>　　白的聚合作用和麥谷蛋白聚合 </p><p>　　物的變化 </p><p>　　學(xué)生姓名 高 翔 <

2、/p><p>　　專業(yè)班級(jí) 食品科學(xué)與工程專業(yè)12-01班 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 541203010112 </p><p>　　院 （系） 食品與生物工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)老師（職稱） 張 露（教授） </p><p>　　完成時(shí)間

3、 20 年 月 日 </p><p>　　中國饅頭生產(chǎn)過程中小麥谷蛋白的聚合作用和麥谷蛋白聚合物的變化</p><p>　　Xiang-Yu Wang, Xiao-Na Guo, Ke-Xue Zhu</p><p>　　State Key Laboratory of Food Science and Technology, Schoo

4、l of Food Science and Technology, Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety,</p><p>　　Jiangnan University, 1800 Lihu Avenue, Wuxi 214122, Jiangsu Province, PR China</p>&

5、lt;p>　　摘要：研究了中國饅頭生產(chǎn)過程中谷蛋白的聚合作用和麥谷蛋白聚合物的變化，為改善和控制CSB質(zhì)量提供理論依據(jù)。在面團(tuán)的準(zhǔn)備階段，蛋白質(zhì)的可萃取性和自由巰基（SH）的含量會(huì)增加到一定程度，但是在通入蒸汽后會(huì)有顯著降低（P<0.05）。同時(shí)，在十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳（SDS-PAGE）模式下，觀測(cè)到大量的蛋白質(zhì)聚合物。通過激光掃描共聚焦顯微鏡，對(duì)氣泡微觀結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的研究，進(jìn)一步揭示了連續(xù)和三維面筋網(wǎng)絡(luò)

6、的形成。在面團(tuán)的加工過程中，GMP濕重的損失和恢復(fù)是至關(guān)重要的（P<0.05）。而麥谷蛋白的解聚作用與GMP濕重以及高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）和低分子量麥谷蛋白亞基（LMW-GS）的含量成負(fù)相關(guān)。谷蛋白的聚合作用會(huì)導(dǎo)致GMP的G'和G''減少，而谷蛋白的解聚作用誘導(dǎo)GMP的G'和G''略有增加。</p><p><b>　　1 介紹<

7、/b></p><p>　　中國是世界上最大的小麥生產(chǎn)國和消費(fèi)國。中國饅頭（CSB），也被稱為中國的饅頭，是一個(gè)基于小麥發(fā)酵的傳統(tǒng)中國食品，占中國小麥消費(fèi)量的40％以上(Kim, Huang, Zhu, & Rayasduarte, 2009)。作為主食，尤其是在中國北方它被廣泛食用，饅頭已經(jīng)獲得了越來越多的興趣和關(guān)注。雖然CSB和西方的面包有相似之處，但是CSB的加工完全不同于西方的面包。CSB可

8、以通過面粉、酵母和水進(jìn)行簡(jiǎn)單配制，不含蔗糖和氯化鈉，而這兩者總是出現(xiàn)在西式面包的配方(Lagrain, Thewissen, Brijs, & Delcour, 2007)。CSB與西方的面包相比，除了有著獨(dú)特的口感和風(fēng)味之外，還有著筋道、有彈性、質(zhì)地致密、以及耐嚼的食用特點(diǎn)。而CSB的這些特點(diǎn)主要?dú)w因于面團(tuán)的加工過程，例如：混合、發(fā)酵、揉捏和醒發(fā)。消費(fèi)者喜歡饅頭有一個(gè)白色、光滑且較薄的表皮，以及一個(gè)柔軟、濕潤(rùn)且均勻的碎片，而不

9、是西方傳統(tǒng)的棕色皮面包(Su, Ding, Li, Su, & Zheng, 2005)。另外，CSB和西方面包兩者之間產(chǎn)品質(zhì)量的差異，主要由于CSB的制作是通過蒸制發(fā)酵好的面團(tuán)這一獨(dú)特的加工方</p><p>　　面筋蛋白主要包括兩大類蛋白質(zhì)：麥醇溶蛋白單體和麥谷蛋白聚合物。雖然麥谷蛋白也存在鏈內(nèi)鍵，但其含有的低分子量鏈間二硫鍵（LMW）和（或）高分子量麥谷蛋白亞基（HMW）形成了具有不同分子量的麥谷蛋

10、白聚合物(Aussenac, Carceller, & Kleiber, 2001)。如果麥醇溶蛋白存在的話，僅通過分子內(nèi)二硫鍵就能形成。現(xiàn)已報(bào)道麥谷蛋白的主要作用是使面團(tuán)筋道和有彈性(Wang et al., 2014)，而麥醇溶蛋白則賦予面團(tuán)有粘性的特點(diǎn)(Bruneel, Pareyt, Brijs, & Delcour, 2010)。此外，麥谷蛋白和麥醇溶蛋白之間不同的反應(yīng)在面筋網(wǎng)絡(luò)的形成中起到了關(guān)鍵作用。盡管其他

11、的反應(yīng)類型也存在，但這兩種反應(yīng)類型對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的形成來說是至關(guān)重要的。一種是氧化，其中自由巰基（SH）基團(tuán)被氧化成二硫鍵（SS），從而導(dǎo)致大的蛋白質(zhì)聚合物的形成(Bruneel, Lagrain, Brijs, & Delcour, 2011)。另一種是巰基-二硫鍵（SH-SS）交換，其中麥醇溶蛋白鏈接麥谷蛋白，它涉及到切割或改造二硫鍵，并且由面筋蛋白的自由巰基基團(tuán)介導(dǎo)，這也將導(dǎo)致麥谷</p><p>　　麥

12、谷蛋白組分，即所謂的麥谷蛋白大聚合物（GMP），在發(fā)揮面團(tuán)特性和面包制作質(zhì)量中已經(jīng)被證明起到了顯著作用，且GMP可以分離成由HMW-GS和LMW-GS組成的SDS不溶性凝膠層。一些研究已經(jīng)表明GMP的數(shù)量和流變學(xué)特性，以及面團(tuán)特性和面包制作質(zhì)量它們之間的相關(guān)性(Pritchard, 1993, Sapirstein & Suchy, 1999)。由于HMW-GS對(duì)GMP粒子的影響，因此對(duì)面粉的質(zhì)量也進(jìn)行了研究(Don, Mann

13、, Bekes, & Hamer, 2006)。GMP特性包括數(shù)量、流變學(xué)和GMP的結(jié)構(gòu)特征，它似乎在評(píng)估面團(tuán)性質(zhì)和預(yù)測(cè)面包制作質(zhì)量上起到了重要作用。此外，GMP與各種工藝參數(shù)密切相關(guān)，因此，對(duì)于技術(shù)反應(yīng)來說是重要的組成部分。多項(xiàng)研究表明，GMP直接與面團(tuán)加工的某些工藝參數(shù)相關(guān)(Skerritt, Hac, & Bekes, 1999; Skerritt, Hac, Lindsay, & Bekes, 1999)

14、。例如，一些研究混合能源(使用曲拐式攪拌機(jī)和銷式混合器)對(duì)GMP的物理性質(zhì)的影響，表明GMP含量和麥谷蛋白的大小取決于在兩種混合系統(tǒng)中輸入的機(jī)械能。有</p><p>　　小麥面筋網(wǎng)絡(luò)的形成對(duì)于許多以小麥為主的食品來說是至關(guān)重要的，例如：面包(Lagrain et al., 2007)，意大利面(Bruneel et al., 2011)，披薩餅，椒鹽卷餅(Rombouts, Lagrain, Brijs, &a

15、mp; Delcour, 2012a)，磅蛋糕(Wilderjans, Pareyt, Goesaert, Brijs, & Delcour, 2008)和餅干(Pareyt, Van Steertegem, Brijs, Lagrain, & Delcour, 2010)。許多產(chǎn)品的特點(diǎn)都受到了面筋網(wǎng)絡(luò)形成的影響，例如：面包的體積和筋道(Aussenac et al., 2001)，蛋糕的塌陷和面食烹飪損失(Brune

16、el et al., 2010)。制作CSB時(shí)，連續(xù)粘彈性的面筋網(wǎng)絡(luò)在調(diào)節(jié)面團(tuán)發(fā)酵和蒸制過程中的擴(kuò)張起到了最重要和決定性的作用，此外，它在產(chǎn)品的尺寸規(guī)格和質(zhì)量上也至關(guān)重要。強(qiáng)韌的網(wǎng)絡(luò)包裹了酵母發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w，并直接有助于形成一個(gè)典型的擴(kuò)張氣泡和蜂窩結(jié)構(gòu)(Zhu, 2014)，蒸制后，賦予典型的碎屑紋理。然而，具我們所知，谷蛋</p><p><b>　　2 材料和方法</b>&

17、lt;/p><p><b>　　2.1 材料</b></p><p>　　小麥面粉（品牌：金龍魚，由益海嘉里糧油工業(yè)有限公司，濟(jì)寧，中國制造）來自當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。水分，蛋白質(zhì)含量(N*5.7)和灰分含量分別為13.24±0.01％，11.19±0.05％和0.42±0.03％。新鮮，購買安琪干酵母（湖北，中國）。</p><p&

18、gt;　　在實(shí)驗(yàn)中使用的所有化學(xué)品、溶劑和試劑最少都要分析等級(jí)，分析至少要完成一式兩份。</p><p>　　2.2 CSB的準(zhǔn)備</p><p>　　制作CSB的基本配方包含：面粉400克、蒸餾水200克、活性干酵母2克。和面前，將新鮮酵母溶解在溫水中(35-40℃)，并放置3分鐘以便于激活酵母。把配料放入攪拌機(jī)（雷鳥，加拿大）內(nèi)攪拌4分鐘（低速3分鐘，然后再中速1分鐘）。然后，把面團(tuán)放

19、在25℃和55%相對(duì)濕度的環(huán)境中發(fā)酵60分鐘。發(fā)酵后，將40克（在第一步驟混合中使用小麥面粉的基礎(chǔ)上加入10克/100克小麥面粉）小麥面粉和發(fā)酵面團(tuán)再混合，并用低速攪拌五分鐘。將混合面團(tuán)分割，并以手工成型圓潤(rùn)的面團(tuán)。然后，在38℃和85%相對(duì)濕度的環(huán)境中醒發(fā)30分鐘。最后，將醒發(fā)過的面團(tuán)在蒸籠上蒸30分鐘。保留每個(gè)階段面團(tuán)的樣本（混合、發(fā)酵、混合、揉面、醒發(fā)），并將在蒸饅頭過程中，不同時(shí)間的面團(tuán)狀態(tài)立即用液氮冷凍，冷凍干燥和粉碎。<

20、;/p><p>　　2.3 高效液相凝膠色譜法(SE-HPLC)</p><p>　　蛋白質(zhì)萃取和SE-HPLC是根據(jù)Lagrain, Brijs, Veraverbeke,和Delcour (2005)的方法做了一些調(diào)整。所有樣品（含1.0毫克蛋白質(zhì)）均用1.0毫升含有2.0％（重量/體積）十二烷基硫酸鈉（SDS）的一個(gè)0.05M磷酸鈉緩沖液（PH=6.8）萃取，以下簡(jiǎn)稱SDS緩沖液，并在室

21、溫下震蕩60分鐘。確定在還原條件下蛋白質(zhì)的可萃取性，將樣本用1.0毫升含有2.0M尿素和1.0%重量/體積）二硫蘇糖醇(DTT)的SDS緩沖液來萃取，并將懸浮液以7690的加速度離心10分鐘，再通過一個(gè)0.45微米的隔膜過濾后，得到干凈的上清液。把蛋白質(zhì)提取物裝載到一個(gè)分離范圍從15到500kDa (300 mm *7.8 mm, Phenomenex, Torrance, CA, USA)的Biosep-SEC-S4000柱上，并顯現(xiàn)

22、在一個(gè)液相色譜(LC)系統(tǒng)上（日本島津，日本京都）。洗脫溶劑為乙腈/水（1：1，V/V）含有0.05％（體積/體積）三氟乙酸（TFA）與1.0毫升/分鐘的流速且柱溫為30℃。監(jiān)測(cè)在214nm下蛋白質(zhì)的洗脫。洗脫曲線被分成三個(gè)部分，使用最低的吸光度讀數(shù)</p><p>　　2.4 SDS-PAGE（十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳）分析</p><p>　　用12％分離膠（PH=8.8）和

23、5％積層凝膠（PH=6.8）在垂直電泳細(xì)胞中進(jìn)行蛋白質(zhì)的SDS-PAGE分析。蛋白質(zhì)萃取緩沖液是0.01M的Tris-鹽酸（PH=6.8），含有10％（重量/體積）SDS，10％（體積/體積）甘油和0.1％（重量/體積）溴酚藍(lán)。每個(gè)樣品60毫克，邊加入樣品邊攪拌于1.0毫升提取緩沖液10分鐘并在室溫下放置1小時(shí)。為了減少蛋白質(zhì)，提取緩沖液含有5％（V/V）2-巰基乙醇（2-ME）。將樣品在100℃ 下加熱5分鐘后，以7690加速度離心1

24、0分鐘。在每個(gè)泳道上放置體積為10微升的樣品，且在電泳運(yùn)行期間以100V的恒定電壓進(jìn)行。然后，將凝膠用0.25％（重量/體積）考馬斯亮藍(lán)R-250染色，并用7％（體積/體積）乙酸滴定至褪色。</p><p>　　2.5 自由巰基含量的測(cè)定</p><p>　　樣品中巰基含量的測(cè)定方法是根據(jù)Rombouts, Jansens, Lagrain, Delcour, and Zhu (2014)

25、所報(bào)道的方法進(jìn)行了一些調(diào)整。把0.200g樣品首先懸浮在5.0毫升含有2.0％（重量/體積）SDS，3.0M的尿素和1.0毫摩爾/升乙二胺四乙酸四鈉的0.05摩爾/升的磷酸鈉緩沖液（樣品緩沖液，PH=6.5）中，將混合物震蕩60分鐘。然后，再加入500微升5,5'-二硫-2-硝基苯甲酸(DTNB)試劑（0.1％w/v的樣品緩沖液），并將懸浮液在黑暗中略微震蕩10分鐘。接著，將懸浮液以11000加速度離心10分鐘。等到完全加入DT

26、NB試劑45分鐘后，將上清液的吸光度在412nm空白處測(cè)定（不含DTNB試劑或樣品）。吸光度值用還原性谷胱甘肽的校準(zhǔn)曲線轉(zhuǎn)化為自由巰基(1mol/gdm 蛋白質(zhì))的水平。</p><p>　　2.6 激光掃描共聚焦顯微鏡（CLSM）</p><p>　　CLSM是一種能夠更深層次的了解CSB內(nèi)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的微觀結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)的有價(jià)值的方法，由于它在食品體系內(nèi)有選擇和區(qū)分特定結(jié)構(gòu)的能力(D&

27、#252;rrenberger, Handschin, Conde-Petit, & Escher, 2001)，因此被應(yīng)用于染色程序。從CSB的中間部分取饅頭片(0.5*0.5*0.2 cm)，浸入2.5％戊二醛的定影液后，放入0.1M磷酸鹽緩沖液(PH=7.0)中24小時(shí)，并用CLSM制造商推薦的脫水乙醇（型號(hào)LSM710，德國萊卡）。部分饅頭片在旋轉(zhuǎn)切割機(jī)(PM2245, 萊卡)上用鋼刀被消減為10微米厚之后，再轉(zhuǎn)移到載玻

28、片上。分別將異硫氰酸熒光素(FITC, 3.5*10-4 g/ml)和羅丹明B (1.3*10-5 g/ml)的溶液用于非共價(jià)標(biāo)記的淀粉（綠色）和蛋白質(zhì)（紅色）。獲得了一個(gè)像素分辨率為1024*1024的CLSM圖像后，使用ZEN2012軟件來分析確定面團(tuán)和CSB樣品的微觀結(jié)構(gòu)。FITC和羅丹明B的吸收光譜分別為488nm和561nm。</p><p>　　2.7 GMP的分離</p><p&

29、gt;　　GMP的分離是根據(jù)Don等人(2003a, 2003b)描述的方法進(jìn)行了一些調(diào)整。將質(zhì)量為1.4克的面粉懸浮于28毫升1.5％（重量/體積）SDS，并在4℃下以20000加速度離心20分鐘。倒出上清液，并在淀粉頂部的凝膠層收集GMP，將其立即稱重作為GMP的濕重。取CSB制作不同階段的凍干面團(tuán)進(jìn)行GMP分離作為面粉描述。在蒸CSB過程中，GMP以凝膠的形式分離導(dǎo)致蒸出的饅頭品質(zhì)不好。其原因可能是在蒸饅頭的過程中，麥醇溶蛋白通過

30、一個(gè)SH/SS交換反應(yīng)并入麥谷蛋白中，并導(dǎo)致形成了一個(gè)永久的面筋網(wǎng)絡(luò)。因此，由于在CSB中麥谷蛋白和麥醇溶蛋白之間的交聯(lián)，面筋網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)性降低，麥谷蛋白組分不能被分離出凝膠層。此外，嵌入式淀粉的糊化降低了GMP凝膠分離的可能性。</p><p>　　表1：在含有十二烷基硫酸鈉的緩沖液中萃取蛋白</p><p>　　數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=2）。在同一列中的不同小寫字母表示

31、顯著差異為P＜0.05。蛋白質(zhì)在SDS中的可萃取性（％）總是由相應(yīng)的峰面積計(jì)算，并表示為還原條件下小麥面粉的峰面積的百分比，，由于減少的谷蛋白是完全萃取，該百分比代表SDS-萃取面粉中蛋白質(zhì)的總值。</p><p>　　2.8 GMP的粒度分析</p><p>　　將新鮮制備濕的GMP（1克）樣品分散在10毫升1.5％（重量/體積）SDS上，輕輕旋轉(zhuǎn)得到GMP的分散體，使其呈現(xiàn)出目視均勻和

32、乳光。GMP分散體的粒度分布通過范圍為0.1-1000微米的激光粒度（S3500，Microtrac Inc.公司，美國）來確定。</p><p>　　2.9 GMP凝膠的流變學(xué)</p><p>　　GMP凝膠的流變學(xué)是根據(jù)Don等人(2003a, 2003b)的方法來進(jìn)行測(cè)定的。從凝膠的頂部小心的取出GMP（1克），并在旋轉(zhuǎn)流變儀（AR-G2，TA儀器）的平行板（平行板直徑20毫米）上進(jìn)

33、行分析。測(cè)量是在20℃，0.03-10赫茲的頻率掃描模式，線性粘彈性范圍內(nèi)以0.5％的固定應(yīng)變下進(jìn)行，通過動(dòng)態(tài)應(yīng)變掃描測(cè)量確定。</p><p><b>　　2.10 統(tǒng)計(jì)分析</b></p><p>　　在研究中所得到的所有數(shù)據(jù)均表示為至少兩個(gè)重復(fù)測(cè)定的平均值。方差分析（ANOVA）是使用SPSS16.0（SPSS公司，芝加哥，IL，美國）軟件進(jìn)行單項(xiàng)方差分析（AN

34、OVA）和Duncan的多重范圍測(cè)試。P <0.05是用來定義采樣之間的差值顯著性。</p><p><b>　　3 結(jié)果與討論</b></p><p>　　3.1 面筋蛋白的可萃取性</p><p>　　在含有介質(zhì)的SDS中，蛋白質(zhì)的可萃取性是交聯(lián)程度的良好指示(Hayta & Schofield, 2004)。如表1所示，面筋

35、蛋白的可萃取性，在CSB加工過程中，2%的SDS中的麥谷蛋白和麥醇溶蛋白差異十分顯著。與小麥面粉相比，蛋白質(zhì)混合后的可萃取性略有下降，這與Jazaeri等人(2015)的研究相符合。相比之下，Lagrain等人(2007)觀察到面包面團(tuán)在混合過程中蛋白質(zhì)的可萃取性增加。其原因可能是，額外的鹽誘導(dǎo)面筋蛋白(Fu, Sapirstein, & Bushuk, 1996)通過非共價(jià)相互作用發(fā)生解聚。麥醇溶蛋白的可萃取性降低表明，在面團(tuán)

36、混合過程中，部分麥醇溶蛋白通過疏水相互作用與麥谷蛋白相互聯(lián)系。然而，由于增加了蛋白質(zhì)的流動(dòng)性，并通過水合作用改變了結(jié)構(gòu)，SDS可萃取的蛋白質(zhì)水平有顯著的增加且高于小麥面粉混合時(shí)的值。觀察到在發(fā)酵過程中谷蛋白和麥谷蛋白的可萃取性略有增加。再次混合和混合期間，由于機(jī)械能的輸入使蛋白質(zhì)的可萃取性有定性增加，可萃取的蛋白質(zhì)和麥谷蛋白的數(shù)量在面團(tuán)醒發(fā)時(shí)又再次減少，驗(yàn)證假設(shè)麥谷蛋白聚合物發(fā)生再聚合。總的來說，SDS可萃取蛋白質(zhì)的改變，表明在面團(tuán)加工

37、中</p><p>　　許多科學(xué)家已經(jīng)研究了面筋蛋白承受相對(duì)較高溫度的性能(Deng, Tian, Zhao, Zhang, & Sun, 2008)。小麥面筋蛋白的熱處理導(dǎo)致二硫鍵通過SH-SS交換反應(yīng)和自由巰基的氧化后交聯(lián)，從而導(dǎo)致大的蛋白質(zhì)聚集物的形成及相應(yīng)的流變和功能的變化(Lagrain et al., 2005)。表1顯示，在蒸饅頭時(shí)面筋蛋白的可萃取性有顯著的降低(P<0.05)，表明了

38、蛋白質(zhì)的聚集和密集面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，這是由于增加了巰基（SH）-二硫鍵（SS）的交換反應(yīng)。蒸制對(duì)谷蛋白的可萃取性有很大的影響，且麥谷蛋白比麥醇溶蛋白更容易受到熱處理。在蒸制的前十分鐘內(nèi)，大部分麥谷蛋白變?yōu)椴蝗苄?，且可萃取性顯著降低95%以上，然后，即使在更長(zhǎng)的蒸制時(shí)間內(nèi)保持不變（表1）。蒸制10分鐘麥醇溶蛋白的可萃取性減少43.9%，而蒸制20分鐘導(dǎo)致麥醇溶蛋白的可萃取性減少75.6%（表1）。蒸制10分鐘與蒸制5分鐘相比，可萃取的麥醇溶

39、蛋白大幅度減少了16.45%，這表明大量的麥醇溶蛋白通過SH-SS交換機(jī)制并入了麥谷蛋白。麥谷蛋白具有熱敏感性，可以優(yōu)先通過氧化自由巰基成為SS產(chǎn)生聚合，且部分與麥醇溶蛋白發(fā)生結(jié)合。</p><p>　　3.2 谷蛋白的電泳概要分析</p><p>　　為了評(píng)估谷蛋白分子大小分布的變化，進(jìn)行非還原的SDS-PAGE。圖1所示，當(dāng)蒸制5分鐘和10分鐘時(shí)，高分子量麥谷蛋白(90–124 KD)

40、 (Marchetti, Cardós, Campaña, & Ferrero, 2012)對(duì)應(yīng)的分離凝膠頂部的譜帶強(qiáng)度明顯減少，與表1所示SDS萃取蛋白質(zhì)的顯著減少相對(duì)應(yīng)。這與早期報(bào)道(Don et al., 2006)顯示特定的高分子量麥谷蛋白亞基和產(chǎn)品性能的相關(guān)性一致。蒸制時(shí)間越長(zhǎng)，分離凝膠頂部的譜帶將消失，表明有較大尺寸的蛋白質(zhì)聚合物的形成，且在非還原條件下無法進(jìn)入凝膠。對(duì)于較低的分子量范圍，α/β-

41、麥醇溶蛋白(28–40 KD)、γ-麥醇溶蛋白(38–42KD)和低分子量麥谷蛋白(LMW-glutenins, 36–44 KD)相對(duì)應(yīng)的譜帶強(qiáng)度在蒸制時(shí)間內(nèi)逐漸減少，這與麥醇溶蛋白和麥谷蛋白在SDS中可萃取性的變化相一致。在蛋白質(zhì)中，觀測(cè)到ω-麥醇溶蛋白(55–79 KD)的范圍沒有顯著變化，這表明缺乏巰基基團(tuán)，因此無法通過二硫鍵聚合。低分子量亞基的范圍多達(dá)20KD，也被觀測(cè)到在蒸制時(shí)蛋白質(zhì)帶的強(qiáng)度有顯著減少，表明白蛋白和球蛋白廣泛

42、參與到蛋白</p><p>　　圖1.饅頭生產(chǎn)過程中谷蛋白的SDS-PAGE分析：1、面粉；2、混合面團(tuán)；3、醒發(fā)面團(tuán)；4、再次混合面團(tuán)；5、揉面團(tuán)；6、再次醒發(fā)面團(tuán)；7、面團(tuán)蒸制5分鐘；8、面團(tuán)蒸制10分鐘；9、面團(tuán)蒸制15分鐘；10、面團(tuán)蒸制20分鐘；11、面團(tuán)蒸制25分鐘；12、中國饅頭</p><p>　　3.3 CSB加工引起自由巰基（SH）的變化</p><

43、p>　　一般來說，自由巰基水平的改變最有說服力的指標(biāo)是二硫鍵(Wang et al., 2014)的變化，這有助于一個(gè)三維蛋白網(wǎng)絡(luò)的行成?；旌虾腿嗄髮?dǎo)致自由巰基的水平下降，表明機(jī)機(jī)械變形導(dǎo)致形成的結(jié)構(gòu)內(nèi)，自由巰基被埋在可溶性或不溶性蛋白質(zhì)(Jazaeri et al., 2015)形成的難以接近的結(jié)構(gòu)區(qū)域中，除非再次混合。再次混合使自由巰基的含量增加（圖2）。大概水與添加面粉的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致面團(tuán)的流動(dòng)性更大，且蛋白質(zhì)在SDS中的可萃取性

44、增加（表1），并因此顯露了自由巰基。面團(tuán)發(fā)酵和醒發(fā)的目的是通過酵母活動(dòng)讓面團(tuán)達(dá)到最佳蒸制條件，使面團(tuán)膨脹和延展。圖2表明，在面團(tuán)發(fā)酵和醒發(fā)期間，自由巰基的水平略有增加。面團(tuán)延展性的增加可能與自由巰基的顯露有關(guān)。</p><p>　　如圖2所示，蒸制5分鐘自由巰基的含量顯著降低，表明自由巰基快速氧化成二硫鍵，在某種程度上伴隨著SH-SS交換反應(yīng)。在蒸制的不同階段，自由巰基表現(xiàn)出逐步減少的趨勢(shì)，并在蒸制20分鐘后幾乎

45、保持不變，表明鏈內(nèi)/鏈間二硫鍵鏈接聚合物形成的增加。</p><p>　　圖2.中國饅頭生產(chǎn)過程中自由巰基的水平：1、面粉；2、混合面團(tuán)；3、醒發(fā)面團(tuán)；4、再次混合面團(tuán)；5、揉面團(tuán)；6、再次醒發(fā)面團(tuán)；7、面團(tuán)蒸制5分鐘；8、面團(tuán)蒸制10分鐘；9、面團(tuán)蒸制15分鐘；10、面團(tuán)蒸制20分鐘；11、面團(tuán)蒸制25分鐘；12、中國饅頭</p><p>　　3.4 激光掃描共聚焦顯微鏡（CLSM）&l

46、t;/p><p>　　CLSM是為了可視化蛋白網(wǎng)絡(luò)中氣囊的形成，并且更深入的了解CSB加工過程中蛋白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化。在面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)和氣泡的形態(tài)（暗區(qū)域）中觀察到明顯的區(qū)別。在蒸制之前，蛋白質(zhì)組成了無定型矩陣，這是由嵌入式集群的淀粉顆粒和空隙組成的一個(gè)瞬態(tài)網(wǎng)絡(luò)。4分鐘的混合產(chǎn)生具有可見淀粉顆粒（綠色）的粗糙和不均勻的面筋結(jié)構(gòu)（圖3A-M）。這與Peighambardoust, VanderGoot, VanVliet

47、, Hamer, and Boom (2006)的發(fā)現(xiàn)意見一致，他們觀察到面團(tuán)混合的早期階段首先生成粗蛋白纖維。發(fā)酵使其形成一個(gè)均勻的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)（圖3A-F），并伴有較大的淀粉顆粒。然而，與混合和發(fā)酵時(shí)形成的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相比，再次混合使其形成不均勻和更緊致的結(jié)構(gòu)。據(jù)報(bào)道，再次混合面粉限定了水的供應(yīng)，并阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化發(fā)展，這與Li, Deng, Li, Liu, and Bian (2015)用掃描電鏡觀察研究的相一致。再次混合和

48、隨后揉捏的過程中，能量輸入和限定水的供應(yīng)導(dǎo)致了面團(tuán)系統(tǒng)的重排，從而使不均勻氣泡越來越小且相互接近，形成一個(gè)更緊致的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步擴(kuò)大面筋結(jié)構(gòu)引起的延展和</p><p>　　圖3.用CLSM精心制作饅頭屑（放大40倍）每個(gè)階段的2D圖片：（M）混合；（F）發(fā)酵；（RE）再次混合；（K）揉捏；（R）醒發(fā)；（S5–S25）蒸制面團(tuán)5 分鐘，10分鐘，15分鐘，20分鐘，25分鐘；（CSB）中國饅頭</p&g

49、t;<p>　　塌陷，有利于連續(xù)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展。隨后面團(tuán)的醒發(fā)使其形成一個(gè)更加均勻的面筋結(jié)構(gòu)，這意味著充分發(fā)展面團(tuán)是為了準(zhǔn)備蒸制。</p><p>　　一些作者已經(jīng)通過CLSM研究了面團(tuán)和面包的微觀結(jié)構(gòu)(Dürrenberger et al., 2001; Renzetti, Dal Bello, & Arendt, 2008)，但不是根據(jù)CSB生產(chǎn)中的蒸制時(shí)間。在這項(xiàng)研究

50、中，觀察到蒸制過程中蛋白質(zhì)和淀粉在兩種染色通道中的變化。在蒸制期間，同時(shí)在面筋網(wǎng)絡(luò)和淀粉顆粒中觀察到明顯的區(qū)別。面筋網(wǎng)絡(luò)變得連續(xù)，并要求在一定程度上蒸制5分鐘，淀粉顆粒更可能從較小的顆粒膨脹成較大的顆粒。然而，它能清楚的看到面筋分子不均勻分布（圖3B-S5）。蒸制10分鐘，通過交聯(lián)生成更均勻的和連續(xù)的蛋白網(wǎng)絡(luò)（圖3B-S10），這是由蛋白質(zhì)在SDS中可萃取性的結(jié)果證實(shí)（表1）。同時(shí)，完整的淀粉顆粒在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中完全膨脹（圖3B-S10）

51、。隨著蒸制時(shí)間的增長(zhǎng)，這是可以看到完全膨脹和淀粉糊化形成的三維蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。氣泡趨向一個(gè)較大的直徑，使其有足夠的氣體來支撐面筋網(wǎng)絡(luò)。由于蒸制時(shí)淀粉糊化，淀粉顆粒的輪廓變得模糊。</p><p>　　3.5 分析GMP的濕重和GMP的粒度</p><p>　　一些研究已經(jīng)表明，不溶性蛋白質(zhì)聚合物的特性、面團(tuán)的延展性和面包制作質(zhì)量(Weegels, Hamer, & Schofiel

52、d, 1997; Zhang et al., 2008)它們之間的關(guān)系密切。在選定的面團(tuán)加工階段，觀察到面粉的GMP濕重有顯著差異（P＜0.05）?；旌鲜笹MP濕重（圖4A）和GMP粒度（圖4B）明顯降低。在混合時(shí)GMP的損失，伴隨著可萃取麥谷蛋白的增加，這與先前的研究一致(Ong et al., 2010)。在發(fā)酵期間，GMP粒度減少，同時(shí)也觀測(cè)到GMP濕重進(jìn)一步損失。這是由于發(fā)酵過程中麥谷蛋白顆粒的溶解，且與蛋白質(zhì)在SDS中可萃取性

53、的發(fā)酵驅(qū)動(dòng)增加相符合（表1）。再次混合的最后階段，GMP濕重達(dá)到最低值，且GMP粒度再次下降。原因可能是再次混合與能量輸入使麥谷蛋白顆粒進(jìn)一步溶解（表1）。在CSB面團(tuán)加工時(shí)的混合、發(fā)酵和再次混合中，GMP濕重連續(xù)下降而可萃取的蛋白質(zhì)逐漸增加（表1）。在隨后的醒發(fā)中，由于麥谷蛋白聚合物的重組(Weegels et al., 1997)，GMP的濕度和粒度顯著增加（P<0.05），這與先前觀察到的面團(tuán)特性一致(Aussenac et

54、 </p><p>　　圖4.在面團(tuán)加工時(shí)，分析GMP的濕重（A）和GMP的粒度分布（B）：（FL）面粉；（M）混合；（F）發(fā)酵；（RM）再次混合；（R）醒發(fā)。</p><p>　　3.6 GMP的流變特性</p><p>　　圖5所示，GMP的動(dòng)態(tài)流變特性。儲(chǔ)能模量G'是凝膠彈性成分的測(cè)量，而損耗模量G''是粘度的測(cè)量。GMP凝膠的G

55、9;（圖5A）高于G''（圖5B）的整個(gè)線性區(qū)域，呈現(xiàn)出卓越的彈性特性，并在面團(tuán)加工的每個(gè)階段遵循類似的趨勢(shì)?；旌鲜惯@兩個(gè)模量的G'和G''減少，表明該凝膠的削弱。在發(fā)酵過程中，GMP的G'和G''與混合時(shí)相比有一定程度的增加，但仍低于對(duì)照組的GMP。再次混合使G'降低，但G''略有增加。再次混合后，醒發(fā)使這兩個(gè)模量的G'和G'

56、9;再次減少。在混合和醒發(fā)期間，大量可萃取蛋白質(zhì)的減少表明谷蛋白發(fā)生聚合，但另一方面發(fā)酵和再次混合期間發(fā)生解聚，這由可萃取蛋白質(zhì)的增加來證實(shí)。簡(jiǎn)單的說，在蒸制CSB時(shí)谷蛋白的聚合作用導(dǎo)致GMP的G'和G''減少。在CSB體系的發(fā)酵和再次混合期間，蛋白質(zhì)發(fā)生解聚，并誘導(dǎo)GMP凝膠的G'和G''略有恢復(fù)。</p><p>　　圖5.（A）和（B）在CSB系統(tǒng)中面團(tuán)加工時(shí)

57、，GMP凝膠的（G'和G''）流變學(xué)性質(zhì)：（FL）粉；（M）混合；（F）發(fā)酵；（RM）再次混合；（R）醒發(fā)。（C）在不同階段GMP亞基的SDS-PAGE分析：（1）面粉；（2）混合；（3）發(fā)酵；（4）再次混合；（5）醒發(fā)。</p><p>　　3.7 GMP亞基的分析</p><p>　　在還原條件下，采用SDS–PAGE描述GMP蛋白質(zhì)亞基的特性（圖5C）。HMW

58、-GS已經(jīng)報(bào)道在GMP粒子的形成中起著重要作用(Ong et al., 2010)，并與不溶性麥谷蛋白的大小和數(shù)量密切相關(guān)。分離凝膠頂部的譜帶強(qiáng)度略有增加。在面團(tuán)的加工階段，觀察到HMW-GS的譜帶強(qiáng)度降低，與之相應(yīng)的是三個(gè)估計(jì)分子量為90-100KD的譜帶，這與GMP濕重的減少相一致，并證實(shí)了之前的研究(Don et al., 2006; Weegels et al.,1997)，該報(bào)道稱GMP的數(shù)量肯定與HMW-GS的內(nèi)容相關(guān)。在混

59、合和再次混合期間，觀察到LMW-GS的降低，相當(dāng)于范圍為36-44KD的 MW的譜帶強(qiáng)度?？偟膩碚f，在CSB體系的面團(tuán)加工過程中，谷蛋白的較少解聚與GMP內(nèi)HMW-GS和LMW-GS的含量成負(fù)相關(guān)?；蛟S，谷蛋白的聚合和重聚合引起GMP內(nèi)HMW-GS和LMW-GS的損失，并導(dǎo)致GMP濕重、粒度分布和G'/G''的變化。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b><

60、;/p><p>　　在這項(xiàng)研究中，檢測(cè)CSB生產(chǎn)期間谷蛋白的聚合反應(yīng)。在面團(tuán)加工過程中，觀察到谷蛋白的較少解聚，并伴隨GMP特性的改變。結(jié)果表明，麥谷蛋白解聚作用與GMP濕重和GMP內(nèi)HMW-GS和LMW-GS的含量成負(fù)相關(guān)。此外，谷蛋白聚合作用導(dǎo)致GMP的G'和G''減少，而谷蛋白解聚作用誘導(dǎo)GMP的G'和G''略有恢復(fù)。谷蛋白的較少解聚和GMP凝膠的削弱可能平衡面團(tuán)

61、的強(qiáng)度和彈性以達(dá)到最佳條件。在蒸制時(shí)，蛋白質(zhì)在SDS中的可萃取性顯著減少。首先，麥谷蛋白聚合，然后麥醇溶蛋白通過SS交聯(lián)并入面筋網(wǎng)絡(luò)。不僅是發(fā)面團(tuán)存在一定的強(qiáng)度和延展性，而且在蒸制期間促進(jìn)面筋蛋白聚合，這對(duì)于保留發(fā)酵、醒發(fā)和蒸制時(shí)產(chǎn)生的氣體是至關(guān)重要的，從而提供抵抗粒子和限制淀粉膨脹。這個(gè)研究結(jié)果的目的是，豐富在CSB生產(chǎn)過程中對(duì)谷蛋白交聯(lián)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并為進(jìn)一步研究控制CSB的質(zhì)量提供理論依據(jù)。</p><p>

62、<b>　　致謝</b></p><p>　　這項(xiàng)工作是由中國國家自然科學(xué)基金資助(No. 31371849)，江蘇省“協(xié)同創(chuàng)新中心的食品安全和質(zhì)量控制”產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目，青藍(lán)工程，江蘇省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)）工程（BE2015327），中國博士后科學(xué)基金（批準(zhǔn)號(hào)：2014年M560396）和江蘇省規(guī)劃的項(xiàng)目為博士后研究基金（批準(zhǔn)號(hào)：1402072C）。</p><p>

63、;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　Aussenac, T., Carceller, J.-L., & Kleiber, D. (2001). Changes in SDS solubility of glutenin polymers during dough mixing and resting. Cereal Chemistry, 78(1),39–45.<

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