贮藏蛋白组分对小麦面团流变学特性和食品加工品质的影响

中国农业科学2008,41(10):2937-2946ScientiaAgriculturaSinicadoi:10.3864/j.issn.0578-1752.2008.10.005收稿日期：2007-07-26；接受日期：2007-12-19基金项目：国家自然科学基金项目（30600393）；国家重点基础研究发展计划(973计划)项目（2002CB111300）；“863”重大专项（2006AA100102）；国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD01A02）和“948”重大国际合作项目（2006-G2）作者简介：唐建卫（1979-），男，河北邯郸县人，硕士，研究方向为小麦品质遗传育种。刘建军（1963-），男，山东威海人，研究员，研究方向为小麦品质遗传育种。通讯作者何中虎（1963-），男，陕西蒲城人，研究员，博士，研究方向为小麦遗传育种。Tel：[phone]；E-mail：[e-mail]贮藏蛋白组分对小麦面团流变学特性和食品加工品质的影响唐建卫1,2，刘建军3，张平平4，张艳1，肖永贵1，曲延英2，张勇1，何中虎1,5（1中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程/国家小麦改良中心，北京100081；2新疆农业大学农学院，乌鲁木齐830052；3山东省农业科学院作物研究所，济南250100；4江苏省农业科学院生物技术研究所，南京210014；5国际玉米小麦改良中心中国办事处，北京100081）摘要：【目的】贮藏蛋白组成与组分含量显著影响食品加工品质，研究贮藏蛋白组分含量对加工品质的影响，指导小麦品质改良。【方法】选用近几年北方冬麦区育成的优质品种和高代品系及山东省主栽品种为材料，采用反相高效液相色谱（RP-HPLC）和凝胶色谱（SE-HPLC）方法对贮藏蛋白组分进行量化，并分析它们与面团流变学特性、面包、面条和馒头加工品质的关系。【结果】谷蛋白总量（Glu）、高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）含量和低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）含量与反映面筋强度的和面时间、稳定时间、拉伸面积和最大抗延阻力呈1%显著正相关（r=0.61～0.83），与面包品质均呈显著正相关（r=0.34～0.85），而醇溶蛋白与谷蛋白含量比（Gli/Glu）与这些参数均呈显著负相关（r=-0.37～-0.85，P0.05）。SDS不溶性谷蛋白聚合体百分含量（%UPP）与面团稳定时间和最大抗延阻力呈对数关系，决定系数分别达0.84和0.86；与面包总分呈显著正相关（r=0.76，P＜0.001），决定系数为0.58。Glu、HMW-GS、LMW-GS和%UPP与面条的色泽、硬度、总分和馒头的光滑度呈5%显著负相关（r=-0.36～-0.63），而Gli/Glu与这些参数呈5%显著正相关（r=0.37～0.57）。醇溶蛋白总量及各组分含量与馒头的压缩张驰性呈1%显著正相关，与馒头的总评分呈显著负相关。【结论】贮藏蛋白组分含量对面团流变学特性和面包品质影响较大，当Glu和%UPP分别达到32.5AU和48.9%时，面筋强度（稳定时间大于10.0min）和面包品质较优，而对面条和馒头品质影响相对较小，且多为负向效应。关键词：普通小麦；贮藏蛋白；面包品质；面条品质；馒头品质EffectsofGlutenProteinFractionsonDoughPropertyandProductsQualityinCommonWheatTANGJian-wei1,2,LIUJian-jun3,ZHANGPing-ping4,ZHANGYan1,XIAOYong-gui1,QUYan-ying2,ZHANGYong1,HEZhong-hu1,5(1InstituteofCropSciences/NationalKeyFacilityforCropGeneResourceandGeneticImprovement/NationalWheatImprovementCenter,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081;2CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052;3CropResearchInstitute,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,Jinan250100;4AgriculturalBiologyandTechnologyInstitute,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,Nanjing210014;5CIMMYTChinaOffice,Beijing100081)Abstract:【Objective】Thequantityofglutenproteinfractionssignificantlyinfluenceswheatend-productsquality,therefore,understandingoftheeffectsofglutenproteinfractionsonproductsqualitywillbeveryusefulforqualityimprovement.【Method】Totally,43wheatgenotypesincludingnewlyreleasedhighqualitycultivarsandadvancedlinesinNorthChinawinterwheatregionandleadingcultivarsinShandongprovince,weregrowninJinanin2005-2006.Theirproteinfractionswerequantifiedbyreversed-phasehigh-performanceliquidchromatography(RP-HPLC)andsize-exclusionhigh-performanceliquidchromatography(SE-HPLC)methodstodeterminetherelationshipbetweenproteinfractionsanddoughpropertiesandend-products.【Result】The2938中国农业科学41卷quantityoftotalglutenin,HMW-GSandLMW-GSweresignificantlyandpositivelycorrelatedwithmixographpeakvalue,farinographstability,extensographextensionareaandmaximumresistance,withr=0.61-0.83(P＜0.001),andtheyweresignificantlyandpositivelyassociatedwithallbreadqualityparameters,withr=0.34-0.85(P＜0.05orP＜0.001).ButtheratioofGli/Gluwassignificantlyandnegativelycorrelatedwiththeseparameters,withr=-0.37--0.85(P＜0.05orP＜0.001).ThepercentofSDS-unextractablegluteninpolymericprotein(%UPP)showednaturallogarithmcorrelationwithdoughstabilityandmaximumresistance,R2=0.84and0.86,respectively,%UPPwassignificantlyandpositivelyassociatedwithbreadtotalscore,withr=0.76(P＜0.001).Thequantityoftotalglutenin,HMW-GS,LMW-GSand%UPPweresignificantlyandnegativelycorrelatedwithnoodlecolor,firmness,totalscoreandsteamedbreadsmoothness,withr=-0.36--0.63(P＜0.05orP＜0.001),buttheratioofGli/Gluwassignificantlyandpositivelyassociatedwiththeseparameters,withr=0.37-0.57(P＜0.05).Thequantityoftotalgliadinwassignificantlyandpositivelyrelatedwithsteamedbreadstressrelaxation,withr=0.54(P＜0.001),butwassignificantlyandnegativelycorrelatedwithsteamedbreadtotalscore,withr=-0.49(P＜0.001).【Conclusion】Glutenproteinfractionscontenthadstronginfluenceondoughpropertiesandbreadquality,buthadslighteffectonnoodlequalityandsteamedbread,andwerenegativelycorrelated.Whenthequantityoftotalgluteninand%UPPweremorethan32.5AUand48.9%,respectively,genotypesshowedverygooddoughpropertywithstabilityoftenminutesandbreadquality.Keywords:Commonwheat;Glutenprotein;Breadquality;Noodlequality;Steamedbreadquality0引言【研究意义】贮藏蛋白是小麦品质研究的重要内容。到目前为止，中国小麦加工品质改良仍以优质亚基的评价和利用为主[1,2]，而对贮藏蛋白组分含量与加工品质的关系研究较少。已有研究表明，贮藏蛋白组分含量及比例与加工品质关系密切[3~6]，因此，深入研究贮藏蛋白组分及其与中国食品加工品质的关系，对小麦品质改良具有重要的理论意义和实际应用价值。【前人研究进展】高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）对加工品质具有重要作用，其组成由基因型决定。优质亚基组合为N或1、7+8、5+10、Glu-A3d、Glu-B3d，而含有1、20、2+12、Glu-A3a、Glu-B3j等亚基组合面团品质较差[7]。然而，在实践中经常出现一些具有优质亚基的基因型，但其加工品质一般，这可能与其亚基表达量有关。Sutton和Kolster等研究显示，烘烤品质优良的小麦品种的HMW-GS绝对表达量和相对表达量均高于烘烤品质较差的品种[8,9]。朱金宝等认为提高HMW-GS表达量，有助于改良面包烘烤品质[10]。Huang和Khan表明，HMW-GS表达量与面包体积呈正相关[11]，但Hamer等认为，HMW-GS表达量并不能完全解释小麦烘烤品质的差异[12]，x和y型亚基表达量对沉降值的影响不同，y型亚基具有正向作用，x型亚基具有负向作用[10]。刘丽等认为，HMW-GS表达量与SDS沉降值的相关性并不高，HMW-GS的表达量可能是通过GMP（谷蛋白大聚体，gluteninmacro-polymer）含量间接影响加工品质[2]。醇溶蛋白含量占贮藏蛋白总量的50%，与面团的粘性和延伸性有关，醇溶蛋白总量及其与谷蛋白组分含量的比例对加工品质的影响更重要[13,14]。Uthayakumaran等表明，麦谷蛋白与醇溶蛋白