适度高温对不同筋力冬小麦蛋白组分、面粉品质和面条加工品质的影响.pdf

2006年 8月 第 21卷第 4期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals andO ilsAssociation Vo. l 21 , No . 4 Aug. 2006 适度高温对不同筋力冬小麦蛋白组分、 面粉品质和 面条加工品质的影响 邓志英 1 田纪春 1 胡瑞波 1 赵 亮 1 盛 峰 1 王延训 1 张永祥 1 孙国兴 2 孙彩玲 1 (山东农业大学农学院小麦品质育种研究室, 山东省作物生态学重点实验室 1, 泰安 271018) (山东宝来利来生物工程股份有限公司 2, 泰安 271000) 摘 要 采用 2个面筋强度不同的冬小麦品种为材料, 在其籽粒灌浆的不同时期 (开花后 15天、 20天和 25天 )进行适度高温日平均温度 处理 1 处理 2 处理 3 , 大田与处理 3达显著差异。就醇溶蛋白而 言, 表现为处理 1 处理 3 处理 2 大田, 处理 1与 处理 2和处理 3达显著差异, 与大田达极显著差异。 而谷蛋白却表现为大田 处理 2 处理 3 处理 1 , 即适度高温处理降低了谷蛋白的含量, 且大田与处 理 3达显著差异, 与处理 1达极显著差异。 以上分析表明, 适度高温对筋力强的小麦的结 合蛋白和谷蛋白的影响是负向作用, 而对醇溶蛋白 却是正向作用; 且醇溶蛋白和谷蛋白呈现互相消长 现象, 即醇溶蛋白含量最低的时候, 而谷蛋白含量最 高。结合 HMW - GS 亚基表达量和面粉品质的分 析 15, 可知, 尽管谷蛋白含量降低了, 但其品质却变 优。 2 . 1 . 2 不同处理对山农 11号蛋白组分的影响 适度高温处理对筋力弱的小麦清球蛋白的影响 是负向作用 (表 2), 且处理 2的影响最大; 对结合蛋 表 2 不同处理间蛋白组分平均值的差异比较 平均值 (% )清球蛋白结合蛋白醇溶蛋白谷蛋白 PH3259 大田2. 24bA0. 26aA2. 59cB5 . 76aA 处理 12 . 74aA0. 22abA3. 35aA4. 61cB 处理 22 . 65aA0. 18abA3 . 24bA5 . 61abA 处理 32. 23bA0. 15bA3 . 25bA5 . 28bA 山农 11号 大田2 . 69aA0. 20bA2. 54bB2. 95cC 处理 12 . 34bB0 . 18cB3. 23aA4 . 21aA 处理 22 . 03cC0 . 17cB2 . 98aAB4 . 14aA 处理 32. 49abAB0. 23aA2. 94bB3 . 38bB 大写字母表示 1 % 差异; 小写字母表示 5% 差异 白的影响是处理 3大田 处理 1 处理 2 , 且处理 1 和处理 2未达显著水平; 对醇溶蛋白和谷蛋白的影 响是一致的, 即处理 1 处理 2 处理 3 大田, 且处 理 1与大田达极显著差异。结合 HMW - GS表达量 和面粉品质的分析 15, 可知, 适度高温不仅增加了醇 溶蛋白和谷蛋白的含量, 也使它们的品质变优。 由此可知, 尽管适度高温处理对筋力不同的小 麦的醇溶蛋白影响趋势是一致的, 但对谷蛋白的影 响却正好相反; 这说明不同筋力小麦蛋白组分对温 度处理的反应不同, 相对而言, 筋力弱的小麦比筋力 强的小麦适于适度高温处理, 特别是在开花后 15天 时开始处理。 2 . 2 适度高温处理对面团品质的影响 表 3 不同处理间面团揉混仪参数的比较分析 品种大田处理 1处理 2处理 3 PH3259 峰值时间 (m in)2. 82dD4. 77bB5. 48aA4. 56cC 峰值高度49 . 5aA45. 66dD46. 33bB46. 31cC 峰值宽度15 . 42cC18. 64aA15 . 11dD16 . 17bB 峰值面积110. 39dD177 . 29cC216 . 4aA177 . 34bB 8分钟尾高39. 47D42. 23C44 . 04A43 . 7B 8分钟宽度5. 91D9. 38C11 . 14A10 . 45B 山农 11号 峰值时间 (m in)2. 77D4. 42B4 . 75A3 . 86C 峰值高度39. 5B46 . 3A38 . 75C38 . 24D 峰值宽度9. 3C14 . 2A9 . 8B8 . 89D 峰值面积92. 96D174 . 82A156 . 52B126 . 48C 8分钟尾高31. 59D40 . 91A35 . 91B33 . 12C 8分钟宽度4 . 64C5. 63B6 . 77A4 . 39D 大写字母表示 1 % 差异; 小写字母表示 5% 差异 适度高温处理对面团揉混仪各参数的影响程度 存在差异 (表 3)。就峰值时间而言, 无论是 PH3259 27 中国粮油学报2006年第 4期 还是山农 11 , 各处理都比大田要高, 且达极显著差 异; 以处理 2峰值时间最高, 其次是处理 1 , 最后是处 理 3 , 且各处理间达显著和极显著差异。就 8m in带 宽而言, 都以处理 2最高; PH3259中处理 3 处理 1 大田, 而山农 11中处理 1 大田 处理 3 。峰值时 间和 8m in带宽是面团揉混仪参数的重要指标, 反映 了面团品质的优劣。除峰值高度外, 其它多数揉混 仪参数各处理优于大田。因此, 在小麦开花后 20天 时进行适度高温处理利于优质面团品质的形成, 而 面团品质又是淀粉和蛋白质共同作用的结果, 可能 是这种处理改善了淀粉和蛋白质的品质。 2 . 3 适度高温对面粉品质的影响 2 . 3 . 1 不同处理对小麦 PH3259面粉品质的影响 表 4 不同处理间小麦面粉品质的比较分析 品种 蛋白质 (% ) 总湿面筋 (% ) 面筋指数 (% ) SDS- 沉淀值 ( mL) PH3259 大田13. 13bB37aA75cC37bB 处理 112. 97cB34 . 8bB88 . 14bB41aA 处理 213. 53aA34. 4cC95 . 06aA42. 75aA 处理 313. 17bB33 . 4dD93 . 18aA41. 25aA 山农 11号 大田9 . 6dD26 . 7dD36. 43dD21. 05dC 处理 111. 9aA33 . 5aA77 . 53aA36. 05aA 处理 211. 43bB31 . 4bB71 . 82bB33. 35bB 处理 310. 87cC30. 5cC58 . 37cC22 . 6cC 大写字母表示 1% 差异; 小写字母表示 5 % 差异 由表 4可知, 除湿面筋含量外, 蛋白质、 面筋指 数和沉淀值都是以处理 2最高, 其次是处理 3 ; 湿面 筋则是大田最高, 其次是处理 1 , 而面筋指数反映的 残留面筋占湿面筋的大小, 结合面筋指数, 则是处理 2残留面筋最多, 过网的较少, 即多聚体蛋白含量较 多; 虽然大田条件下湿面筋含量较高, 但面筋指数最 低, 也就是多聚体蛋白含量相对较低, 因此, 面筋指 数比湿面筋更能反映面粉品质的优劣。三种处理的 沉淀值都高于大田, 且达极显著差异, 而三种处理间 未达显著差异, 沉淀值反映的是蛋白质的质和量, 说 明三种处理都有不同程度的改善强筋小麦蛋白质的 品质。 大写字母表示 1 %差异; 小写字母表示 5 % 差异 由表 5可知, 淀粉的黏度参数也受温度的影响, 且影响程度不同; 除低谷黏度和糊化温度外, 其余指 标各处理明显高于大田, 且达显著和极显著差异; 各 处理间以处理 2值最高, 其次是处理 1 , 最后是处理 3 。这说明适度高温对筋力较强小麦淀粉的品质有 有利影响, 且开花后 20 天时开始处理, 淀粉品质效 表 5 不同处理间快速黏度仪参数的比较 品种大田处理 1处理 2处理 3 PH3259 降落值 ( s)330dD456aA443bB422cC 峰值黏度178. 67dD223. 08bB224. 17aA221. 42cC 低谷黏度105. 33dD153. 92bB155. 25aA146. 75cC 稀懈值73 . 33bB69 . 17cC68 . 92dD74 . 67aA 最终黏度192. 42dD264. 52bB266. 33aA253. 08cC 回冷值87. 08dD110. 58bB111. 08aA106. 33cC 峰值时间5 . 93cC6 . 27aA6. 27aA6 . 2bB 糊化温度83. 9a83 . 95a83 . 95a83. 1a 山农 11号 降落值 ( s)345cC326dD357bB374aA 峰值黏度202 . 5cC195. 25dD214. 33bB231 . 5aA 低谷黏度146 . 58cC131. 42dD150. 03bB163 . 83aA 稀懈值55. 92dD63 . 83cC64. 33bB67 . 67aA 最终黏度255. 5bB222. 83dD254. 33cC273 . 25aA 回冷值108 . 92bB91. 42dD104. 33cC109 . 42aA 峰值时间6 . 33aA6 . 07cC6. 27bB6 . 33aA 糊化温度85 . 55aA83. 13dD84. 1bB83. 95cC 大写字母表示 1 % 差异; 小写字母表示 5% 差异 果最佳, 其次是开花后 15天时开始处理; 导致这种 现象的原因可能是温度的适度升高影响了颗粒结合 型淀粉合成酶的活性、 淀粉颗粒的结构以及直链淀 粉 /支链淀粉的比例。 2 . 3 . 2不同处理对山农 11号面粉品质的影响 无论是蛋白质、 湿面筋还是面筋指数和沉淀值 都是处理 1 处理 1 处理 3 大田, 且都达显著和 极显著差异 (表 4)。这说明适度高温能够改善筋力 较弱小麦的面粉品质, 且从开花后 15天时进行处 理, 效果较好。 由表 5可知, 适度高温对筋力较弱小麦淀粉品 质也有影响: 除糊化温度外, 其余参数以处理 3值最 高, 其次是处理 2 、 大田, 最后是处理 1; 而且各处理间 平均值达显著和极显著差异。说明开花后 15天时 进行适度高温处理直至成熟, 造成淀粉品质变差; 而 在开花后 20天和开花后 25天时开始处理直至成熟, 却使淀粉品质比大田的淀粉品质好, 且后者比前者 处理使淀粉品质变优的程度更大。造成这种现象的 原因有待进一步研究。 2 . 4 适度高温对面条加工品质的影响 2 . 4 . 1 适度高温对 PH 3259面条加工品质的影响 大写字母表示 1 % 差异; 小写字母表示 5 %差异 由表 6可知, 适度高温对干面条柔韧性的影响 较小, 且各处理间无显著性差异; 对干面条断裂强度 以处理 1最高, 处理 3最低, 二者之间达显著性差异, 而处理 2和大田无显著性差异; 干面条断裂强度反 映了折断干面条时所用的力, 该值越小, 干面条越容 28 第 21卷第 4期 邓志英等 适度高温对不同筋力冬小麦蛋白组分、 面粉品质和面条加工品质的影响 表 6 不同处理对面条品质的影响 品种大田处理 1处理 2处理 3 PH3259 干面条断裂强度 ( g)25. 08ab31 . 09a25. 46ab20b 干面条柔韧性 ( mm)87. 43a88 . 11a90 . 9a88. 93a 湿面条拉伸 ( g)18 . 57cC21 . 42bB26. 86aA27 . 48aA 湿面条剪切力 ( g)40926 . 78cC51616 . 4bB50796. 11bB61441. 73aA 作功面积 ( g* sec)145231. 45cC226863 . 66bB220757. 52bB341939. 13aA 面条评分87 . 3cC91 . 03bB85. 7dD94. 3aA 山农 11号 干面条断裂强度 ( g)33. 65abAB38 . 45aA36. 48aAB27. 02bB 干面条柔韧性 ( mm)87 . 64aA84 . 04abA80. 52bB84 . 86abA 湿面条拉伸 ( g)13 . 72bB19 . 31aA19. 65aA14. 07bB 湿面条剪切力 ( g)59068. 22aA57425 . 95aA48840 . 8bAB44733. 54bB 做功面积 ( g* sec)318976. 61aA293758. 1aAB203996 . 33bBC171132. 73bC 面条评分85 . 43cC89 . 83bB93. 23aA90. 2bB 大写字母表示 1% 差异; 小写字母表示 5 % 差异 易断裂, 说明处理 1对干面条品质的影响是正向作 用。湿面条拉伸表现为处理 3 处理 2 处理 1 大 田, 处理 3和处理 2间无显著性差异, 但与后两者达 极显著性差异; 湿面条拉伸特性反映的是面条的弹 性, 拉伸力越大, 拉伸距离越长, 则面条的弹性越好, 说明处理 3对面条的弹性有正向作用。适度高温对 湿面条剪切力和做功面积的影响趋势是一致的: 处 理 3 处理 1 处理 2 大田; 处理 3与其它处理间 达极显著差异, 而处理 1和处理 2间无显著性差异; 做功面积反映了湿面条的韧性, 面积越大, 湿面条的 韧性越好; 湿面条的剪切力反映了切面条时所用的 力, 该值越大, 切面条时所用力越大; 因此, 处理 3对 PH 3259面条的韧性效果最好。各处理间对面条评 分的影响较大, 且达极显著水平, 表现为处理 3 处 理 1 大田 处理 2 , 以处理 3最高。 以上分析表明, 就干面条品质而言, 以处理 1效 果最好, 也就是在筋力强的小麦开花后 15天时进行 适度高温处理直至成熟; 就湿面条品质而言, 以处理 3效果最好, 即在小麦开花后 25天时进行适度高温 处理直至成熟。 2 . 4 . 2 适度高温对山农 11号面条加工品质的影响 就干面条断裂强度而言 (表 6), 表现为处理 1 处理 2 大田 处理 3 , 且处理 1与处理 3达极显著 差异。干面条柔韧性表现为大田 处理 3 处理 1 处理 2 , 且大田与处理 2达极显著差异, 说明适度高 温处理不利于干面条的柔韧性。湿面条拉伸以处理 2最高, 其次是处理 1 , 二者之间无显著性差异, 再次 是处理 3, 最后是大田, 后二者之间也无显著性差异, 前两者与后两者之间达极显著性差异, 这说明适度 高温处理利于湿面条的弹性, 且以处理 2效果最好。 就面条剪切力和做功面积以大田最高, 各处理对面 条剪切力和做功面积的影响都呈负面作用, 但处理 1 影响的程度较小, 与大田未达显著性差异, 而处理 2 和处理 3与大田都达显著性差异, 说明高温处理不 利于湿面条的韧性。面条评分以处理 2最高, 其次 是处理 3和处理 1 , 二者无显著性差异, 但三者与大 田都达极显著差异, 可知, 面条品质综合表现以处理 2最高。 因此, 就干面条断裂强度而言, 不同筋力小麦都 是处理 1效果最好, 而干面条的柔韧性对适度高温 的反应却不同; 就湿面条品质而言, 适度高温处理都 利于面条的弹性, 而影响程度不同; 就湿面条的韧性 而言, 适度高温处理对筋力强的小麦是正向作用, 对 筋力弱的小麦是负向作用; 对不同筋力小麦进行适 度高温处理都有利于面条评分, 但不同处理对其影 响的程度不同。 3 讨论 前人一般将蛋白组分分为四种, 即清蛋白、 球蛋 白、 醇溶蛋白和谷蛋白, 但本研究测定了五种蛋白, 除以上四种蛋白外, 还有一种结合蛋白, 它主要包括 脂肪结合蛋白以及非脂肪结合蛋白如与硬度有关的 软质蛋白等。对结合蛋白的形成和积累以及与加工 品质的关系研究甚少。有研究认为 16 开花后前 14 天气温高于 30e 导致醇溶蛋白增加, 谷蛋白下降。 本研究表明, 适度高温对强筋小麦和中弱筋小麦蛋 白组分的影响有差异。就强筋小麦而言, 温度对其 结合蛋白和谷蛋白的影响是负向作用, 对醇溶蛋白 的影响是正向作用, 且醇溶蛋白和谷蛋白呈现相互 消长现象, 这与前人的研究相同 3, 5- 6。结合以上对 29 中国粮油学报2006年第 4期 HMW- GS表达量和面粉品质的分析可知, 谷蛋白含 量降低但其品质变优可能是适度高温处理改变了分 子量的分布。而适度高温不仅增加了中弱筋小麦醇 溶蛋白和谷蛋白的含量, 也使其品质变优。因此, 筋 力弱的小麦比筋力强的小麦更适于适度高温处理, 特别是在开花后 15天时进行。 无论是筋力强的小麦还是筋力弱的小麦, 开花 后 20天时处理利于优质面团品质的形成, 而面团品 质 17是蛋白质和淀粉共同作用的结果, 这可能说明 了适度高温处理改善了淀粉和蛋白质的相互作用。 有研究表明面筋蛋白的热稳定性影响湿面条的 质地结构 18, 粉质仪的耐揉指数和弱化度与干白中 国面条参数呈负相关 23。本研究发现, 不同筋力小 麦的干面条断裂强度都是以开花后 15天时处理效 果较好, 而干面条的柔韧性对温度的反应不同。适 度高温处理对湿面条的弹性都是正向作用, 二者处 理的时期不同; 而不同筋力小麦湿面条的韧性对适 度高温的反应不同, 这可能是由于适度高温增加了 筋力弱的小麦中醇溶蛋白的含量, 从而使面筋蛋白 的热稳定性增强, 发生变性的时间增长, 淀粉吸水过 多, 造成面条质地变软, 适口性差; 虽然适度高温也 增加了谷蛋白含量, 但其高分子量谷蛋白亚基含量 可能相对较少, 低分子量的谷蛋白亚基可能较多。 筋力强的小麦中的醇溶蛋白虽然略有增多, 谷蛋白 略有下降, 但面筋蛋白却变优, 这说明 HMW - GS亚 基含量占优势, 造成面筋蛋白热稳定性变差, 发生变 性的时间变短, 此时, 淀粉未来得及吸入过多的水 分, 这样面条的质地较好, 有咬劲, 适口性好。 参 考 文 献 1 田志会, 孙彦, 郭玉琴. 主要生态因素对小麦营养品质 及烘烤品质的影响 北京农学院学报, 2000, 15( 2): 67- 71 2 Stone P . 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AnnalsofBotany , 2002, 90: 469- 30 第 21卷第 4期 邓志英等 适度高温对不同筋力冬小麦蛋白组分、 面粉品质和面条加工品质的影响 476 17 LarssonH. , Eliasson A. C. ,Johansson E. , et a. lInflu- ence of added starch on mix ing of doughmade w ith three wheat flours differing in high molecular weight subunit co mposition:rheological behavior .Cereal Chemistry , 2000, 77(5):633- 639 18 KovacsM. I . P. ,Fu B. X. , W oods S. M. ,et a. l Ther - mal stability ofwheat gluten protein:its effect on dough properties and noodle texture . Journal of Cereal Sc- i ence ,2004 , 39: 9- 19 19 Liu J . J . , He Z . H. , Zhao Z . D. ,Pena R . J . , Rajaram S. W heat quality traits and quality para meters of cooked dry white Chinese noodles. Euphytica , 2003, 131: 147 - 154 Effects ofModerateH igh Te mperature on Protein Components , FlourQuality and NoodleM aking Quality fro m W interWheat Cultivarsw ith DifferentGluten Strength Deng Zhiying 1 Tian Jichun 1 Hu Rui bo 1 Zhao L iang 1 Sheng Feng 1 W ang Yan