小麦麦谷蛋白的韦恩分类分离及纯化研究

贾 峰，秦逸飞，解亮邦，李敬文，王衎麟，王金水

(河南工业大学生物工程学院，河南 郑州 450001)

小麦麦谷蛋白的韦恩分类分离及纯化研究

贾 峰，秦逸飞，解亮邦，李敬文，王衎麟，王金水

(河南工业大学生物工程学院，河南 郑州 450001)

利用蛋白质的溶解性差异，从郑麦379和郑麦004小麦中的麦谷蛋白分离出8种组分，并对相应的蛋白质含量进行检测。结果表明，郑麦379小麦中的组分6为盐和SDS二溶蛋白，其含量最多，达到26%左右，组分8为水、SDS和醇溶三溶蛋白，组分10为盐、SDS和醇溶三溶蛋白，这两种组分相对较少，分别占5.8%和2.4%。郑麦004小麦中分离纯化的组分6(盐和SDS二溶蛋白)最多，达到35%，组分7 (SDS单溶蛋白)和组分8(水、SDS和醇溶三溶蛋白)含量较少，分别占2.8%和2.1%。

小麦；麦谷蛋白；韦恩分类；纯化

麦谷蛋白是小麦储藏蛋白和面筋蛋白的主要组成成分之一，与醇溶蛋白共同决定了小麦面团或面筋的黏弹性[1]，其蛋白质的性质较其含量对小麦粉的烘焙质量具有更重要的决定作用[2]。麦谷蛋白为聚合蛋白质，具有分子内二硫键的亚基通过非共价键连接成分子，再通过分子间二硫键形成聚合体[3]。麦谷蛋白含量占总蛋白总量的30%～40%，溶于稀酸或稀碱，使用还原剂疏基乙醇(ME)或二硫苏糖醇(DTT)等可以把麦谷蛋白多聚体解离成单个亚基[4]。在面团的搅拌过程中麦谷蛋白大聚体的变化及其二硫键的变化会导致面团流变学特性的变化[5-7]。在馒头的加工过程中，麦谷蛋白之间可能发生交联使其含量增加[8]。表明麦谷蛋白结构比较复杂，且容易产生聚合等变化，对其分离和纯化有一定的影响。另外，麦谷蛋白的含量与质量，特别是高分子量亚基对面包的制作品质影响较大[9]。

本研究旨在从小麦粉中通过韦恩分类的方法分离、纯化麦谷蛋白组分，将其分为8种组分，以期为小麦麦谷蛋白的深度开发和利用提供有效的材料和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

郑麦379小麦(水分为9.8%，蛋白质质量分数为14.96%，灰分为0.62%)和郑麦004小麦(水分为9.6%，蛋白质质量分数为11.38%，灰分为0.65%)种子为原料，粉碎，70目筛子过筛2遍，收集小麦粉备用。

质量分数0.5%SDS溶液；体积分数70%乙醇溶液；0.5 mol/L NaCl溶液。

1.2 方法

1.2.1小麦蛋白的韦恩分离方法

根据Osborne的水溶、盐溶、醇溶和麦谷蛋白的分类方法，分别采用蒸馏水、0.5 mol/L NaCl溶液、体积分数70%乙醇和质量分数0.5%SDS溶液作为提取液，从小麦粉中分离四种蛋白，再根据溶解性的差异，分为单溶、二溶、三溶和四溶共15种类型[10]，如图1所示。由图1可知，小麦麦谷蛋白组分为组分4至组分11，根据溶解性，将组分4至组分11进行分离。

图1 小麦粉中Osborne可溶性蛋白质的韦恩分类结果图

1.2.2麦谷蛋白组分分离与含量检验方法

将郑麦379和郑麦004小麦种子粉碎、过70目筛子，各取100 g小麦粉，按照麦谷蛋白的提取液(质量分数0.5%的SDS溶液)∶小麦粉=5∶1的比例添加溶液，用玻璃棒搅拌，使小麦粉和溶液充分混合，加入磁力转子，在磁力水浴锅中(30℃恒温)搅拌30 min，4 500 r/min离心20 min，取上清，有NaCl或者SDS的溶液需要装入透析袋透析12 h后，40℃烘干，称重，即得到麦谷蛋白组分；随后，依次采用蒸馏水、体积分数70%乙醇和0.5 mol/L的NaCl溶液进行提取上清和分离沉淀，得到8种麦谷蛋白组分(4,5,6,7,8,9,10,11)。小麦蛋白提取液中蛋白质含量的检测参考贾峰等[11]方法进行计算。

1.2.3统计分析

本试验所有结果重复3次，求平均值。实验设计及计算分析采用Excel 2007及SPSS16.0软件处理与分析，应用Excel 2007软件制图。

2 结果与分析

2.1 小麦麦谷蛋白8种组分的溶解性特征

根据小麦蛋白的溶解性差异，提取得到的小麦麦谷蛋白韦恩分离的组分结果如表1所示。

由表1可以看出，8种麦谷蛋白组分有着不同的溶解性。可以分为：单溶蛋白组分(组分7)、双溶蛋白组分(组分4、6、11和12)、三溶蛋白组分(组分5、8和10)和四溶蛋白组分(组分9)。

表1 小麦蛋白溶解性韦恩分类表

2.2 郑麦379小麦麦谷蛋白提取与分离的结果

郑麦379小麦麦谷蛋白提取与分离的结果如表2所示，用蛋白质提取后逐步分离的方法，从100 g小麦粉中提取出的能溶于SDS溶液的为1.535 6 g，其中，蛋白质质量分数为59.40%，有约40.60%的物质为非蛋白质组分。随着逐步进行蛋白质提取，提取液中的麦谷蛋白含量有减少的趋势。

表2 郑麦379小麦麦谷蛋白提取过程蛋白质含量表

郑麦379小麦麦谷蛋白组分质量如图2所示。

图2 郑麦379麦谷蛋白8种组分质量

由图2可以看出，麦谷蛋白分离出的8种组分含量存在很大差异，最多的是组分6，为盐、SDS二溶蛋白组分，占总麦谷蛋白含量的26%左右；最少的是组分10和8，分别为盐、SDS和醇溶三溶麦谷蛋白组分，以及水、SDS和醇溶三溶麦谷蛋白组分，分别占麦谷蛋白总量的2.4%和5.8%。

2.3 郑麦004小麦麦谷蛋白提取与分离的结果

郑麦004小麦麦谷蛋白提取与分离的结果如表3所示。

由表3可以看出，弱筋小麦中麦谷蛋白含量比强筋小麦中麦谷蛋白含量减少约三分之二，仅占小麦粉的0.562 0%。对比两种小麦麦谷蛋白含量可以看出，麦谷蛋白的含量与小麦筋力较弱有关。

表3 郑麦004小麦麦谷蛋白提取过程蛋白质含量表

郑麦004小麦麦谷蛋白组分质量如图3所示。

由图3可以看出，郑麦004与郑麦379在麦谷蛋白组分含量最多的组分均为组分6，为盐、SDS二溶蛋白组分，占总麦谷蛋白含量的35%左右；组分7为SDS单溶蛋白，占总麦谷蛋白含量的2.8%左右；组分8为水、SDS和醇溶三溶蛋白，含量最少，仅占总麦谷蛋白含量的2.1%左右；组分10为盐、SDS和醇溶三溶蛋白，占总麦谷蛋白含量的5%左右。

通过2种小麦蛋白质分离的结果可以看出，2种小麦粉在麦谷蛋白总含量及不同组分含量上存在着较大的差异，即不同小麦粉种类中所含麦谷蛋白的某些组分含量存在着差异。

图3 郑麦004麦谷蛋白8种组分质量

3 结论

利用蛋白质的溶解性差异，可以将郑麦379和郑麦004小麦中的麦谷蛋白分离出8种组分。其中，郑麦379小麦中的组分6为盐和SDS二溶蛋白，其含量最多，达到26%左右，组分8为水、SDS和醇溶三溶蛋白，组分10为盐、SDS和醇溶三溶蛋白，这两种组分相对较少，分别占5.8%和2.4%。郑麦004小麦中分离纯化的组分6(盐和SDS二溶蛋白)最多，达到35%，组分7 (SDS单溶蛋白)和组分8(水、SDS和醇溶三溶蛋白)含量较少，分别占2.8%和2.1%。

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[3] 汪 恺. 小麦麦谷蛋白基因调控区的分离与功能鉴定[D]. 济南: 山东大学, 2013.

[4] 段淑娥,赵文明. 小麦谷蛋白亚基的快速提取分离及SDS-PAGE分析[J]. 陕西师范大学学报, 2004, 32(1):77-79.

[5] 司学芝, 王金水, 陈万义. 面团搅拌过程中麦谷蛋白大聚体的变化Ⅱ.麦谷蛋白大聚体对面团流变学特性的影响[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2005, 26(1):7-10.

[6] 陈万义, 司学芝, 王金水. 面团搅拌过程中麦谷蛋白大聚体的变化Ⅲ.麦谷蛋白大聚体中二硫键的变化研究[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2005, 26(2):12-15.

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[8] 范丽霞. 馒头加工过程中麦谷蛋白提取率变化研究[J]. 食品研究与开发, 2012, 33(9):41-44, 55.

[9] 王金水. 小麦麦谷蛋白与面包品质之间的关系[J]. 郑州粮食学院学报, 1997, 18(2):51-58.

[10] 贾 峰, 刘效谦, 王震磊, 等. 小麦粉蛋白质溶解性差异的韦恩分类研究[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2017, 38(1):1-4, 11.

[11] 贾 峰, 周晓配, 秦梦梦, 等. 一种微量有效检测小麦面粉筋力的方法[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2016, 37(1):1-4.

IsolationandpurificationofwheatgluteninbasedonVennclassificationdiagram

JIA Feng, QIN Yi-fei, XIE Liang-bang, LI Jing-wen, WANG Kan-lin, WANG Jin-shui

(College of Bioengineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

The eight components were isolated from wheat gluten in Zhengmai 379 and Zhengmai 004 according to the solubility differences of proteins, and the corresponding protein contents were detected as well. The results showed that the component 6th in the Zhengmai 379 was salt and SDS two-soluble protein and its content was the most about 26%. The component 8th was water, SDS and alcohol three-soluble component, and the component 10th was salt, SDS and alcohol three-soluble component. They were relatively few, accounting for 5.8% and 2.4%,respectively. The most component in Zhengmai 004 was component 6th (salt and SDS two-soluble protein) and its content reached 35%, and the contents of component 7th (SDS single dissolution) and component 8th (water, SDS and alcohol three-soluble component) were less, accounting for 2.8% and 2.1%, respectively.

wheat；gluteinin；Venn classification diagram；purification

2017-08-08；

2017-11-20

国家重点研究和发展计划项目(2016YFD0400200)；国家自然科学基金项目(31571780)；河南工业大学校基础研究重点培育基金(2013JCYJ05)。

贾 峰(1974-)，男,讲师，博士，研究方向为食品生物技术。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.002

TS201.2+1;S512.1

A

1003-6202(2017)12-0004-03

赵琳琳)