恒温冻藏对面筋蛋白结构及热力学特性的影响赵雷1，于亚楠1，胡卓炎1，李冰2,3，李琳2,3（1.华南农业大学食品学院，广东广州 510642）（2.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640）（3.广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室，广东广州 510640）摘要：本研究采用凝胶渗透色谱与光散射连用仪（SEC-MALLS ）、扫描电子显微镜（SEM ）和热重分析器（TGA ）探讨了恒温冻藏（-18 ℃）过程中对小麦面筋蛋白分子量及其分布、微观结构与热力学特性的影响。
实验发现，随着冻藏时间的增加，由于二硫键的断裂，自由巯基含量增加，面筋蛋白发生了解聚现象，产生了小分子量的蛋白质。
分子量较高的面筋蛋白（分子量范围：106 u~4×108 u ），在冻藏120 d 后分子量下降，而分子量较低的面筋蛋白（分子量范围：105 u~106 u ），在冻藏60 d 后分子量就开始发生了明显的下降。
冻藏后面筋蛋白的网络状结构明显疏松，冻藏120 d 后有直径超过100 μm 的孔洞的出现，且分布不均一。
热分析结果表明，面筋蛋白与麦谷蛋白的裂解温度都随着冻藏时间的增加而呈现下降的趋势，热稳定性下降。
说明，冻藏过程中在水分的迁移和重结晶的作用下导致面筋蛋白高聚物发生了解聚现象，造成了面筋蛋白分子间二硫键的断裂，从而使得其网络结构疏松，面筋蛋白与麦谷蛋白热稳定性下降。
关键词：冻藏；面筋蛋白；分子量及其分布；微观结构；热力学特性文章篇号：1673-9078(2016)5-161-166 DOI: 10.13982/j.mfst.1673-9078.2016.5.025Effect of the Duration of Frozen Storage on the Structure andThermodynamic Properties of Gluten ProteinZHAO Lei 1, YU Y a-nan 1, HU Zhuo-yan 1, LI Bing 2,3, LI Lin 2,3(1.College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) (2.College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China) (3.Guangdong Province KeyLaboratory for Green Processing of Natural Products and Product, Guangzhou 510640, China)Abstract: The effects of frozen storage (-18 ℃) on the molecular weight, the distribution of molecular weight, microstructure and thermodynamic properties of wheat gluten protein were studied by size-exclusion chromatography in conjunction with multi-angle laser light scattering (SEC-MALLS), scanning electron microscope (SEM) and thermogravimetric analyzer (TGA). With increasing storage time, free thiol content increased due to the cleavage of disulfide bonds. Depolymerisation of the gluten proteins occurred, and low molecular weight proteins were produced. The molecular weight of the gluten proteins with relatively high molecular weight (106 u ~ 4 × 108 u) was decreased after 120 days of storage, and that of the relatively low molecular weight (105 u ~ 106 u) gluten proteins exhibited a significant decline after 60 days of storage. The mesh like structure of gluten proteins became significantly loose, and unevenly distributed pores with a diameter over 100 μm could be seen after 120 days of storage. Thermal analysis indicated that the degradation temperatures of the gluten and glutenin showed a downward trend with increasing storage time and their thermal stability decreased. To summarize, during frozen storage, moisture migration and recrystallization led to the depolymerization of the gluten polymers, and the disulfide bonds between gluten protein molecules were broken, so that the mesh like structure became loose and the thermal stability of the gluten and glutenin decreased.Key words: frozen storage; gluten protein; molecular weight and its distribution; microstructure; thermodynamic properties;目前，在食品行业中，冷冻面制品以其安全、方便并保持食品本身营养价值等优点而得到了迅速发161收稿日期：2015-10-15基金项目：国家自然科学基金资助项目（31301412、31130042）；国家科技支撑计划（2012BAD37B01）；广东省自然科学基金资助项目（S2013040014403） 作者简介：赵雷（1982-），男，博士，副教授，研究方向：天然高分子改性 通讯作者：李琳（1962-），男，博士，教授，研究方向：食品与生物化工展。
冷冻面制品的质量很大程度上取决于冷冻面团的品质[1]。
研究表明，构成面团的主要成分面筋蛋白的特性影响着面团的品质。
面筋蛋白是自然界中发现的分子量最大的蛋白质[2]，由醇溶蛋白（gliadin ）和麦谷蛋白（glutenin ）组成。
由这两种蛋白质所形成的面筋蛋白网络结构使面制品具有粘弹性，大分子的谷蛋白聚合物赋予面筋蛋白弹性性能，而单体的醇溶蛋白赋予面筋蛋白粘性性能。
这些特性决定面粉是可以用来制作面包、馒头等食品的原料。
研究发现，在冻藏过程中，面团以及最终产品会发生一系列的变化，如：面团强度的下降，面包馒头发酵时间的延长、体积的下降等[3]。
究其原因是由于面筋蛋白在冻藏过程中受到水分迁移和重结晶现象所引起了性质上的变化所造成的[4]。
面制品在焙烤和加热过程中体积和延伸性能与面筋蛋白分子量的大小以及分布存在着密切联系，面团拉伸强度的大小与分子量高于临界值（1×106 u ）的面筋蛋白含量正相关[5]；而面筋蛋白网络结构的完整性与热变性在面团焙烤过程中发挥着重要的作用，决定了面团对气体保持的能力，及最终产品体积与质构的强弱[6, 7]。
同时，研究也发现面筋蛋白热力学特性的变化，与蛋白质的微观结构的变化（面筋蛋白的网络结构），以及与蛋白质分子量大小与分布之间都存在一定的联系。
因此，本实验采用凝胶渗透色谱与光散射（SEC-MALLS ）、扫描电子显微镜（SEM ）和热重分析器（TGA ），探讨在恒温冻藏过程中面筋蛋白分子量及其分布的变化与微观结构及热力学特性之间的关联性。
1621 材料与方法 1.1 实验材料和仪器材料：高筋粉（加拿大硬红冬麦），广州南方面粉厂；牛血清白蛋白（BSA ），美国Sigma 公司；其他化学试剂均为国产分析纯。
1.2 实验方法1.2.1 面筋蛋白的制备和冷冻处理准确称取10.0 g 小麦面粉缓慢倒入面筋洗涤仪（JJJM54S ，上海嘉定粮油仪器有限公司）的洗涤杯中进行和面与洗涤。
洗涤分为两次，第一次采用5%的氯化钠溶液去除淀粉和球蛋白，第二次采用蒸馏水去除氯化钠和清蛋白。
整个和面以及洗涤过程在10 min 内完成，洗涤完成后，小心取出面筋洗涤杯（不要让面筋遗留在搅拌轴上）。
将湿面筋蛋白在60000 r/min 的转速下离心10 min ，水分含量控制在55~65%之间，如果水分含量低于55%，样品可能不均一，而水分含量高于65%会产生明显的缩水现象。
用镊子取出面筋放入超低温冰箱（ULT1386-5- V39，Revco.，America ）进行速冻，将速冻后的样品转移至特制的铝盒中放置于温度可控的冰箱（BCD-245，BOSCH.，Germany ）中冻藏，温度控制在-18±1 ℃。
以60 d 作为一个冻藏的周期，在0、60和120 d 分别取样。
将取出的样品进行冷冻干燥（Wizard2.0，VirTis.，American ），最后将干燥后的面筋在粉碎机里粉碎，过120目的筛，得到不同冻藏时间后的样品。
1.2.2 面筋蛋白溶液的制备取0.5 g 样品溶解于50 mL 500 mM 的乙酸溶液中，整个过程采用磁力搅拌器搅拌24 h 。
将溶解后的样品超声处理15 s 后在12500 r/min 的转速下离心30 min ，将离心后的上清液采用凯氏定氮测定蛋白质含量，然后配制为3 mg/mL 的蛋白溶液。