■制期工业 2013.N0.6搏铷饲料工CEREAL FEED NDUSTRY RY、 —j- CEREAL&FEEDINDUST 硬质小麦不同发芽阶段面筋蛋白质 功能特性的研究 李桂杰 ,吴存荣。,唐怀建。,卞科。 450001;3.河南工业大学粮食 (1.沈阳师范大学粮食学院,辽宁沈阳 110034;2.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州储运工程中心,河南郑州450001) 摘 要:动态研究了硬质小麦发芽过程中在露白、芽长占粒长四分之一、芽长占粒长二分之一三个阶段面筋蛋白 质的主要功能特性。结果显示,随着小麦发芽程度的增加,可溶性蛋白质含量有所增加,蛋白质的水化作用略有 增强,但变化幅度不大;蛋白质的持油力提高了91 左右,起泡性增大了50 ,失水率降低了22.6 ,乳化性提高 了15.6 ;乳化稳定性提高了21 ;但在小麦芽长达到粒长四分之一之后,乳化性能变化幅度明显减缓。 关键词:发芽小麦;面筋蛋白质;持油力;乳化性 中图分类号:TS210。1 文献标识码:A 文章编号:1003—6202(2013)06—0006—03 Study on the functional properties of hard wheat gluten in different germination period Li Guijie ,Wu Cunrong ,Tang Huaijian3,Bian Ke (1.Grain College of ShenYang Normal University,Shenyang 110034,China;2.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China;3.Grain Storage and Transportation Engineering Center of Henan Univer— sity of Technology,Zhengzhou 450001,China) ABSTRACT:The major functional properties of hard wheat gluten in three germination period were studied,such as germina— ting,malt length accounted for 1/4 of the grain length,malt length accounted for 1/2 of the grain length.The result showed that the content of soluble protein increased with the degree of germination,the hydration of proteins were slightly enhanced, but the variation was small;and the oil holding capacity,foam ability,emulsifying ability and emulsion stability increased by 91%,5O ,15.6 ,04 and 21 ,respectively,the water loss rate decreased by 22.6%;but the change of emulsification property was slow after the malt length accounted for 1/4 of the grain length. KEYWORDS:germinated wheat;gluten;oil holding capacity;emulsification 在小麦成熟和收获期间频繁发生阴雨天气,则 麦粉发黏且颜色较差,严重影响食用品质 。由 会使小麦在收获期间穗发芽。尤其是我国长江中下 游及黄淮的小麦产区,本就属于多雨的天气,因此发 芽情况十分严重[1。]。小麦在收获后,未能及时干燥 或放置在晾晒场院时,就可能受阴雨天气或是水分 过高影响而导致小麦发芽。储藏时也会由于管理不 当,粮堆发热,使小麦发芽 ]。在小麦发芽过程中, 淀粉和蛋白质都会被分解、消耗。研究表明,小麦发 于蛋白质的功能特性在各个方面都有广泛的应用, 例如:利用其持水性可以作为香肠等肉制品的保水 剂,由于其独特的黏合性可以作为一些产品的黏结 剂;利用其成膜的特性可以作为包装膜具,使其具有 可食性和可降解性;利用其疏水性可以作为胶囊壁 材,使其包裹的物质能够缓慢释放等。那么发芽小 麦中未完全被水解的面筋蛋白质,是否拥有与未发 芽小麦面筋蛋白质相似的性质,则值得深入研究。 本课题正是利用发芽小麦蛋白质被水解的特点,研 究其剩余蛋白质功能特性的变化情况,为拓宽其开 发利用空间,减少由于小麦发芽而带来的损失提供 定的理论依据。 一芽时蛋白酶含量增加,能使部分蛋白质水解成氨基 酸或者转化为酰胺等,导致蛋白质含量降低;由于部 分蛋白质被水解,使形成的面筋网络结构松散,面筋 品质劣化,手洗面筋时缺乏黏性,难以成团;水解破 坏了面筋蛋白质原本的结构,使面团的持气能力减 弱,降低了制品的烘焙品质;使用发芽小麦加工的小 收稿日期:2013—01—07;修回日期:2013—05—21 作者简介:李桂杰(1959一),女,副教授,主要从事粮食及饲料加工和资源利用研究工作。 通讯作者:卞科(1960一),男,教授,博导。研究方向为农产品储藏与加工工程。 李桂杰等:硬质小麦不同发芽阶段面筋蛋白质功能特性的研究/2o13年囊6期 ■ 1 材料与方法 以1:10的比例混匀,用磁力恒温搅拌器搅拌提取 1.1材料 1 h。在4 000 r/min下离心20 min,上清液移入旋 试验所用材料为矮丰68小麦品种,采自河南丰 转蒸发器烧瓶中蒸发浓缩,最后将浓缩液放入冷冻 悦种业有限公司,硬度指数为68 ,系硬质白小麦。 干燥机中冻干,即为可溶性蛋白质。 1.2仪器设备 1.3.2测定方法 DT一2000型电子天平,BS210S型电子分析天 1.3.2.1可溶性蛋白质含量的测定 平,DHG一9246A型鼓风干燥箱,DHG-9076A电热 采用双缩脲反应法口 。 恒温鼓风干燥箱,LD5-2A型离心机,冷冻干燥机, 1.3.2.2面筋蛋白质持油力的测定[1 78—1磁力恒温搅拌器,RE-52A旋转蒸发器,电热恒 称取4.00 g样品( ),放入100 ml离心管中, 温水浴锅,MLV MLU202型实验磨,FA25型高剪 将转子放人后称出总质量( );然后加入2O m1大 切分散乳化机,A88型高速组织捣碎机,733光栅分 豆色拉油,磁力搅拌30 min后,在2 000 r/min下离 光光度计。 心30 min,除去上层的大豆色拉油后称出样品质 1.3试验方法 量(rn3)。 1.3.1样品制备 样品的持油力一(m。一 )/m ×100 。 1.3.1.1发芽小麦的培养 1.3.2.3面筋蛋白质起泡性及泡沫稳定性的测定 将供试小麦样品过筛,清理去杂,用适当蒸馏水 根据刘大川改良Lin M J Y等的方法[1 。其 清洗后,放在衬有纱布的托盘上,并置于光照培养箱 中,记录均质停止30 min后泡沫的体积,用来衡量 中,保持90 的相对湿度,在2O℃条件下恒温培养。 泡沫稳定性。 根据露白、芽长占粒长四分之一、芽长占粒长二分之 1.3.2.4面筋蛋白质乳化性及乳化稳定性的测定 一特征,选定这三个阶段的发芽小麦进行试验。 根据刘大川改良Dipk K Dev的方法[1 。 1.3.1.2储藏 将处理好的发芽小麦沥去水分,在3O~40℃进 2结果与分析 行鼓风干燥,使其水分降至13%以下,在3O℃环境 蛋白质产品的功能特性是指在食品加工、保存、 条件下储藏10 d后取样。 制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中性能的那 1.3.1.3制粉 些蛋白质物理和化学性质[1 。这些性质具体表现 取出储藏10 d的发芽小麦,调节水分润麦后用 为溶解性、吸油性、吸水性、乳化性及乳化稳定性、起 实验磨进行制粉。 泡性及泡沫稳定性等。本试验利用小麦发芽后蛋白 1.3.1.4可溶性蛋白的提取 质本身的变化来检测可溶性蛋白主要功能特性的改 将发芽小麦粉和质量分数为2%的NaC1溶液 变,试验结果见表1。 表1面筋蛋白质主要功能特性测定结果 注:*均为双试验结果的平均值。 2.1 可溶性蛋白质含量的变化 质内部的极性基团和疏水基团暴露,使得蛋白质分 试验结果显示,随着发芽程度的增大,小麦可溶 子(颗粒)的表面电荷密度增大,围绕着新暴露的极 性蛋白质含量呈略微上升趋势,从原始样品的 性基团的结合水增多,蛋白质的水化作用和溶解性 2O.17 mg/g到芽长占粒长二分之一样品的 得到一定的改变。 22.87 mg/g,变化幅度微弱。 2.2 不同发芽阶段面筋蛋白质持油力的变化 这种微弱的变化说明:一方面,小麦发芽过程 蛋白质持油力反映了蛋白质与脂类的结合能 中,部分不溶性蛋白质被吸收或分解破坏,转化为可 力。蛋白质具有吸油性,能够与甘油三酸酯形成复 溶性成分。另一方面,因为蛋白质的溶解性是蛋白 合物。研究表明,蛋白质持油力与蛋白质的种类、分 质水化作用的重要体现,蛋白质和水分子的相互作 子质量、加工方法、温度等因素有关。而不同的油脂 用是通过它们的肽键(偶极一偶极或氢键)或者是它 作用能力也不相同_】 。从微观角度讲,蛋白质持油 们的氨基酸侧链(离子化,极性基团甚至非极性基团 力与其蛋白质分子表面亲脂亲水基团的性质、蛋白 的相互作用)。小麦发芽过程中,凝聚的蛋白质逐渐 质分子的物理截留作用等有关。不溶性的和较为疏 解聚,蛋白质分子解聚成一些更小的亚基单位,蛋白 水性的蛋白质能结合最多数量的油,低密度的蛋白 一 李桂杰等:硬质小麦不同发芽阶段面筋蛋白质功能特性的研究/2013年Il 6期 质比高密度蛋白质能吸收或截留较多数量的油。 由表1可知,蛋白质持油力随着小麦发芽程度 的增大而显著增大,从原始样品到芽长占粒长二分 之一的样品,其持油力从33.83 上升到125.06 , 提高了269 左右。说明在小麦发芽过程中,蛋白 质逐渐被吸收或分解破坏,使蛋白质分子结构变得 越来越疏松,疏水基团暴露增多,会导致结合更多数 量的油,促使持油力增强。 2.3 不同发芽阶段面筋蛋白质起泡能力的变化 蛋白质的起泡能力是指蛋白质能降低气一液界 面的表面张力而帮助形成气泡的能力;泡沫稳定性 是指蛋白质维持泡沫稳定存在的能力。作为起泡剂 的蛋白质必须具有快速吸附至新产生的界面,并随 即将界面张力下降至低水平的能力。界面张力的降 低取决于蛋白质分子在界面上快速展开、重排和暴 露疏水基团的能力。分子柔性的增加和疏水基团的 充分暴露有利于改进起泡性质。研究表明,蛋白质 分子表面疏水性氨基酸残基暴露得越多对应的起泡 能力也就越强,即蛋白质的疏水性与其起泡能力有 着直接的关系。而泡沫稳定性与表面疏水性之间没 有直接联系,它与蛋白质分子之间的相互作用力,如 范德华力、氢键以及疏水相互作用等有关【=2 。 从表1可以看出,随着小麦发芽程度的增大,起 泡性呈增大趋势,从原始样品的78 ml上升到 1l7 ml,幅度增大了50 ;随着小麦发芽程度的增 大,失水率逐渐降低,即泡沫稳定性增强,降低幅度 达22.6 9/6。 2.4 不同发芽阶段面筋蛋白质乳化性的变化 从表1可以看出,随着小麦发芽程度的增大,乳 化性和乳化稳定性呈缓慢上升趋势。从原始样品到 芽长占粒长二分之一的样品,其乳化性从56.25 上升到65.O0 ,变化幅度达15.6 ;乳化稳定性从 53.75 上升到65.O0 ,变化幅度达2l ;并且小 麦芽长达到粒长四分之一之后,乳化性能变化趋于 平缓。 蛋白质的乳化性和乳化稳定性与蛋白质分子的 亲水和亲油基团在分子表面的分布有关。小麦发芽 程度越大,蛋白质片段基团被破坏的程度越大,导致 蛋白质内部疏水基团暴露的越多,小麦蛋白质疏水 性愈强,在界面的蛋白质浓度愈高,界面张力愈低, 乳状液愈稳定。但是,小麦发芽到一定程度后,蛋白 质基团的破坏达到一定的极限,乳化性和稳定性不 会再大幅提高。 3讨论 小麦面筋蛋白质是一种良好的添加剂,可应用 于很多行业。本实验结果表明,随着发芽程度的增 加,小麦面筋蛋白质的功能特性都在发生或大或小 的变化。我们可以利用其功能特性阶段性变化的特 点,跟据有关行业对其功能特性的实际需要,有选择 地加以利用发芽小麦粉,使发芽小麦物尽其用,节约 粮食资源。 [参考文献] [1]金善宝.中国小麦学[M].北京:中国农业出版社,1996:780. 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