小麥HMW-GS對面粉及饅頭品質的影響*

張劍，馬冬云，張艷蘋，艾志錄

1(河南農業大學食品科學技術學院，河南鄭州，450002)

2(速凍面米及調制食品河南省工程實驗室，河南 鄭州，450002)3(國家小麥工程技術中心，河南 鄭州，450002)

國內外大量研究表明，由基因型決定的小麥面筋的2大組分——麥谷蛋白與醇溶蛋白，是影響小麥粉流變學特性的主要因素，尤其麥谷蛋白對小麥深加工品質起著決定性作用［1］。麥谷蛋白分為高分子質量麥谷蛋白亞基(HMW-GS)和低分子質量麥谷蛋白亞基(LMW-GS)。英國Payne等率先對高分量麥谷蛋白亞基(HMW-GS)進行了開創性研究，在亞基分離、定位、命名、譜系建立及品質評分系統確立等方面做了大量工作［2］。國內外學者在高分子質量麥谷蛋白亞基對小麥粉品質的影響方面做了大量的研究，Kolster等國內外學者研究了高分子質量麥谷蛋白亞基對面包品質及面包專用面粉品質指標的影響［3-7］;傅賓孝等研究了亞基評分與小麥粉品質的關系［8-10］;何中虎等主要研究了各個亞基或亞基組合對小麥粉與面條品質影響［11-16］。饅頭是我國的傳統主食，其品質受到HMW-GS較大的影響，但在這方面的研究較少。我國正在推行傳統主食產業化，不但要大力推進傳統主食工業化生產技術的研究，也要進行與工業化生產技術相關的基礎理論研究，所以加強HMWGS亞基類型及組合方式等對饅頭品質影響的研究具有重要的意義。因此，本研究以128種來自黃淮地區和少數國外的小麥品種為材料，分析不同類型的高分子質量麥谷蛋白亞基對小麥粉品質和饅頭品質的影響，以探討主要響小麥粉品質的亞基類型和適合饅頭生產的優質亞基。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料為128個小麥品種(系)，主要選擇的我國黃淮麥區大量推廣種植的品種(系)，也有8種國外小麥品種，于2013年與2014年購于河南省10個縣及部分小麥加工企業。

1.2 主要儀器與設備

DYY-12電泳儀，北京六一儀器廠;DYCZ-24DN電泳槽，北京六一儀器廠;Fariongraph-AT粉質儀，德國Brabender有限公司;Extengraph-E拉伸儀，德國Brabender有限公司;B5A型小型多功能攪拌機，廣州威爾寶酒店設備有限公司;TA-XT物性測試儀，英國Stable Micro Systems公司;快速智能馬弗爐，鶴壁市天弘儀器有限公司;CR-400色度儀，日本柯尼卡美能達傳感有限公司;1900型降落數值測定儀，瑞典波通有限公司;2200型面筋數量和質量測定系統，瑞典波通有限公司;InfratecTM 1241近紅外谷物品質分析儀，FOSS(北京)有限公司;FA2104A型電子天平，上海精天電子儀器廠

1.3 實驗方法

1.3.1 HMW-GS的測定及命名

參照張玲麗［17］等的方法，并稍加改進提取HMW-GS，利用SDS-PAGE電泳技術檢測小麥品種HMW-GS組成。

(1)HMW-GS的提取:從待測的小麥品種中隨機選出3粒研碎，放入已編好號的1.5mL離心管中。往離心管中加入1mL體積分數50%異丙醇，放入65℃水浴鍋浸提 30 min，期間振蕩 2次以上，2 000 r/min離心5 min，棄上清液，重復2次。然后往沉淀中按10 μL/mg的比例加入麥谷蛋白提取液(0.063mol/L Tris-HCl，pH 6.8，20% 甘油，2%SDS，1%DTT，0.01%溴酚藍)65℃水浴2 min，2 000r/min離心5 min，上清液即可加樣。

(2)SDS-PAGE電泳:采用SDS不連續緩沖系統［18］，10%分離膠(T=10%，C=3%，pH 8.8)和3%濃縮膠(T=5%，C=3%，pH 6.8)，用1倍的Tris-甘氨酸電極緩沖液(pH 8.3，0.025mol/L Tris-HCl，0.1%SDS，0.192mol/L 甘氨酸)，濃縮膠內電壓80V，分離膠內110V，電流恒為15mA電泳8h。

(3)染色、脫色:電泳結束后，取下膠板，把分離膠剝離并放到培養皿中，倒入0.25% 考馬斯亮藍R-250染色液。染色過夜，傾去染色液，加入含25%乙醇和8%冰乙酸的脫色液進行脫色，將脫色好的膠片掃描存盤。

(4)HMW-GS的命名:以中國春(N，7+8，2+12)為參照，按照Payne［19］的命名系統對亞基進行命名。

1.3.2 小麥粉品質指標的測定

(1)灰分的測定:按照GB/5509-2010的方法測定;濕面筋與干面筋含量測定:按照GB/T14608-2008和GB/T14607-2008的方法測定;蛋白質:采用近紅外法，由InfratecTM 1241近紅外谷物品質分析儀測定。

(2)面團粉質與拉伸特性測定:粉質參數按照GB/T14614-2006方法，用Fariongraph-AT粉質儀測定;拉伸參數按照GB/T14615-2006方法，用Extengraph-E-拉伸儀測定。

1.3.3 饅頭的制作及評分

饅頭的制作與評分按照原商業部行業標準《饅頭制作與評分》(SB/T10139-1993)進行，由5～6人組成品嘗評價小組進行評分。比容測定采用菜籽置換法。

1.3.4 數據處理

采用DPS7.05與SPSS13.0進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 供試小麥品種的面粉品質和饅頭品質的表現

從表1可以看出，受試小麥品種各蛋白性狀的相對標準偏差變化范圍為6.58% ～77.83%，除吸水率外(相對標準偏差為6.58%)，其余性狀的相對標準偏差均較大。其中，穩定時間、最大拉伸阻力、拉伸比例等反映面團流變特性指標的相對標準偏差均大于50%。饅頭品質各指標的相對標準偏差范圍為2.74%～20.82%，其中饅頭硬度的相對標準偏差最大(20.82%)，其次是比容為11.36%。因此，實驗用小麥品種面粉品質性狀和饅頭品質指標均有較大的差異，具有良好的代表性。

表1 小麥粉品質性狀參數統計Table1 Statistical Parmeters of wheat flour quality

2.2 供試材料的HMW-GS組成

表2 不同小麥品種HMW-GS變異類型統計Table2 The statistics of HMW-GS variation types in wheat varieties

表3 不同小麥品種HMW-GS組合類型統計Table3 The statistics of HMW-GS combination in wheat varieties

從表2可以看出，試驗用小麥品種亞基類型比較豐富，不僅包括了比較常見的亞基類型，也含有幾種比較稀有的亞基類型。Glu-A1主要出現1和Null 2種亞基類型，1亞基所占的比例較大。Glu-B1主要出現7、7+8、7+9等5種亞基類型，其中7+9所占的比例最大，為 56.3%，其次是7+8，所占比例為29.7%。Glu-D1主要出現2+12、4+12、5+10等4種亞基類型，5+10所占的比例最大，為48.4%，其次是2+12，所占比例為31.13%。

從表3可以看出，試驗所用小麥品種出現的亞基組合類型比較多，達到21種，但許多亞基組合所占的比例非常低。其中1/7+9/5+10亞基組合所占比例最大，為20.3%，其次是1/7+8/5+10亞基組合，占12.5%。排名前五的亞基組合類型所占比例之和為57.8%，剩余的16種亞基組合類型僅占42.4%。

2.3 HMW-GS對小麥粉品質性狀和饅頭品質指標影響

2.3.1 不同位點內的HMW-GS對小麥粉品質性狀的影響

不同位點內的HMW-GS對小麥粉品質性狀影響的方差分析見表4。Glu-A1位點內的1和Null亞基對小麥粉品質性狀影響的差異不顯著;但從各指標平均值來考察，除了灰分、吸水率和弱化度之外，1亞基的小麥粉品質指標值都大于Null亞基，這說明Glu-A1的亞基對小麥粉品質影響大小為:1＞N，這與張影全［15］等研究結果一致。

Glu-B1的幾種亞基類型在多項指標中都有顯著性差異。7亞基的面團吸水率、穩定時間、拉伸面積、面筋指數等小麥品質指標都顯著高于13+16亞基，弱化度顯著低于13+16亞基，灰分、濕面筋含量、干面筋含量的差異不顯著。7亞基的面團形成時間、穩定時間、拉伸面積顯著高于7+8或7+9亞基;7+8或7+9亞基的吸水率和弱化度顯著低于13+16亞基，拉伸面積和最大拉伸阻力顯著高于13+16亞基;7+8亞基的各個小麥粉品質指標與7+9亞基均沒有顯著差異，但7+8亞基的面筋指數、形成時間、吸水率、穩定時間、拉伸面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉阻、拉伸比例的均值都大于7+9亞基。7+9亞基的蛋白質含量、干面筋含量、面筋指數、形成時間、穩定時間、拉伸面積、拉伸阻力、延伸度、最大拉阻、拉伸比例的均值都大于13+16亞基。綜上所述，Glu-B1的亞基類型對小麥粉品質的影響大小為7＞7+8＞7+9 ＞13+16，這與馬冬云［7］、張影全［15］研究結果基本一致。

Glu-D1的幾種亞基類型中，5+10亞基的蛋白質含量、穩定時間、拉伸面積、最大拉伸阻力均顯著高于3+12亞基，濕面筋含量顯著高于4+12亞基;2+12和3+12亞基的弱化度顯著高于5+10亞基，與4+12亞基間差異不顯著;3+12亞基的吸水率顯著高于4+12亞基，與2+12、5+10亞基間差異不顯著。4+12亞基的灰分、蛋白質含量、面筋指數、形成時間、穩定時間、拉伸面積、拉伸阻力、延伸度和最大拉伸阻力的均值都大于2+12亞基，2+12亞基的蛋白含量、面筋指數、形成時間、穩定時間、拉伸面積、拉伸阻力、最大拉阻、拉伸比例的均值都大于3+12亞基。綜上所述，Glu-D1的亞基類型對小麥粉品質影響大小為:5+10＞4+12＞2+12＞3+12，這與張影全研究結果5+10＞2+12＞4+12［15］稍有不同。

表4 不同位點內的HMW-GS間小麥粉品質的差異比較Table 4 Difference comparison fou wheat flour quality among types of subunit at different loci

2.3.2 不同位點內的HMW-GS對饅頭品質的影響

從表5可以看出，Glu-A1位點上1和N亞基對饅頭的各個品質指標的影響差異不顯著。Glu-B1位點上，13+16亞基的饅頭L*值、比容、色澤、綜合評分顯著小于含有7、7+8、7+9亞基;其他饅頭品質指標的差異雖不顯著，但13+16亞基的指標均小于7、7+8、7+9亞基，這說明13+16亞基不是生產饅頭的優質亞基。7、7+8、7+9這3種亞基在饅頭品質指標上雖然差異性不顯著，但7+8亞基除了比容外的其他感官評分都大于7和7+9亞基，這說明在Glu-B1位點上7+8亞基對饅頭品質影響最大。

在Glu-D1上的亞基類型主要影響饅頭的色澤和氣味。5+10亞基的饅頭L*值和色澤顯著高于3+12亞基，質構彈性和比容、結構、感評總分的均值都大于2+12、3+12與4+12;3+12亞基的饅頭氣味得分顯著高于4+12亞基。綜上所述，在Glu-D1上5+10亞基對饅頭品質的影響最大，4+12亞基生產饅頭的品質較差，這與張春慶［20］、Zhu［21］的研究結果基本一致。

表5 不同位點內的HMW-GS間饅頭品質差異比較Table 5 Difference comparison fou Man-tou quality among types of subunit at different loci

3 結論

(1)HWM-GS不同位點上亞基對小麥粉品質影響大小為:Glu-A1上的為1＞N，Glu-B1上亞基7＞7+8＞7+9＞13+16，Glu-D1上的為5+10＞4+12＞2+12＞3+12。

(2)HWM-GS不同位點上亞基對饅頭品質影響為:Glu-A1上的1和N兩種亞基對饅頭各項指標的差異不明顯;Glu-B1上的7+8亞基為做饅頭的優質亞基，而13+16亞基使饅頭品質最差;Glu-D1上的5+10亞基是做饅頭的優質亞基，4+12亞基對饅頭品質影響較差。

［1］ Kasarda D D.Advance in cereal science and tech nology［M］.St Paul:AACC，1976:156-236.

［2］ Payne P I，Corfiled K G，Blackman J A.Identification of high molecule weight subunits of glutenin and bread making quality in wheat of related pedigree［J］.Theor Appl Genet，1979，5(5):153-159.

［3］ Kolster P，Vereiken J M.Evaluating HMW glutenin subunits to improve bread making quality of wheat［J］.Cereal Foods World，1993，38:76-82.

［4］ Huang D Y，Khan K.Quantitative determination of high molecular weight glutenin subunit of hard red spring wheat by SDS-PAGE:I.Quantitive effects of total amounts on bread making quality characteristics［J］.Cereal Chem，1997，74(6):781-785.

［5］ Lagudah E S，O'Brien L，Halloran G M.Influence of gliadin composition and high molecular weight subunits of glutenin on dough properties in an F3population of a bread wheat cross［J］.J Cereal Sci，1988，7(1):33-42.

［6］ Branlard G，Dardevet R，Saccomano F，et al.Genetics diversity of wheat storage proteins and bread wheat quality［J］.Euphytica，2001，9:157-169.

［7］ 馬冬云，朱云集，郭天財，等.小麥HMW-GS及其評分與部分品質關系的研究［J］.揚州大學學報，2002，23(3):61-64.

［8］ 傅賓孝.儲藏蛋白電泳分析鑒定小麥基因型及其應用［J］. 中國農學通訊，1993，9(1):44-46.

［9］ 趙友梅，王淑儉.HMW麥谷蛋白亞基的SDS-PAGE圖譜在小麥品質研究中的應用［J］.作物學報，1990，16(3):208-218.

［10］ 趙和，李少源，李宗智.小麥高分子量麥谷蛋白亞基遺傳變異及其與品質和其他農藝性狀的關系的研究［J］.作物學報，1994，20(1):67-75.

［11］ HE Z H，YANG J，ZHANG Y，et al.Pan bread and dry white Chinese noodle quality in Chinese winter wheats［J］.Euphytica，2004，139(3):257-267.

［12］ HE Z H，LIU L，XIA X C，et al.Composition of HMW and LMW glutenin subunits and their effects on dough properties，pan bread，and noodle quality of Chinese bread wheats［J］.Cereal Chem，2005，82(4):345-350

［13］ 雷振生，劉麗，王美芳，等，.HMW-GS和 LMW-GS組成對小麥加工品質的影響［J］.作物學報，2009，35(2):203-210.

［14］ 高翔，仝勝利，張改生.150個小麥品種高分子量麥谷蛋白亞基組成與蛋白質含量和沉淀值關系的研究［J］.西北植物學報，2005，25(2):299-303.

［15］ 張影全.小麥籽粒蛋白質特性與面條質量關系研究［D］.楊凌:西北農林科技大學，2012.

［16］ 趙京嵐，李斯深，范玉頂，等.小麥品種蛋白質性狀與中國干面條品質關系的研究［J］.西北植物學報，2005，25(1):144-149

［17］ 張玲麗，李秀全，楊欣明，等.小麥優良種質資源高分子量麥谷蛋白亞基組成分析［J］.中國農業科學，2006，39(12):2 406-2 414.

［18］ 周先碗，胡曉倩.生物化學儀器分析與實驗技術［M］.北京:化學工業出版社，2002.

［19］ Payne P I，Lawrcnce C J.Catalogue of alleles for the complex gene loci ，Glu-Ai，and Glu-Di ，and Glu-D1 which code for high molecular weight subunits of glutenin in hexaploid wheat［J］.Cereal Research Communications ，1983，11:29-35.

［20］ 張春慶李晴祺.影響普通小麥(T.aestivum)加工饅頭質量的主要品質性狀的研究［J］.中國農業科學，1993，26(3):39-46.

［21］ ZHU J，HUANG S，KHAN K，et al.Relationship of protein quantity，quality and dough properties with Chinese steamed bread quality［J］，Journal of Cereal Science，2001，33(2):205-212.