小麦籽粒蛋白质品质空间分布规律的研究
毕业论文关键词：小麦；蛋白质；品质；空间分布
Research on the spatial distribution of the protein quality in wheat grain Student majoring in agronomy
Abstract：In order to study the spatial distribut ion pattern of protein quality, medium-gluten wheat cultivar Yangmai 16 was used by determining the contents of protein and its components, GMP contents, glutenin subunits contents and gliadin components and their contents in different fractionsof mature wheat grains. The results showed that the distribution of the contents of protein and its components, GMP, gluteninsubunits , gliadin components was the same trend of increasing first and then decreasing from outside to inside in different fractions of wheat grains, but there are some differences in the peak distribut ion:the total protein, albumin and globulin contents were the highest in aleurone layer; the contents of LMW-GS, gliadin and its components were the highest in sub-aleurone layer; the contents of GMP, gluteninand HMW-GS were the highest in outer endosperm. Key words: Wheat; Protein; Quality; Spatial distribution
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料与实验设计2
1.2 测定项目与方法2
1.2.1 蛋白质及其组分含量测定2
1.2.2 GMP 含量测定2
1.2.3 麦谷蛋白亚基和醇溶蛋白组分含量的测定3
1.3 数据分析3
2 结果与分析3
2.1 蛋白质及其组分含量3
2.1.1 总蛋白含量3
2.1.2 蛋白组分含量4
2.2 GMP 含量4
2.3 麦谷蛋白亚基含量5
2.4 醇溶蛋白组分含量6
3 讨论7
3.1 小麦籽粒不同部位总蛋白含量及其组分含量分布规律7
3.2 小麦籽粒不同部位GMP含量分布规律8
3.3 小麦籽粒不同部位麦谷蛋白亚基含量分布规律8
3.4 小麦籽粒不同部位醇溶蛋白组分含量分布规律8
4 结论8
致谢9
参考文献9
引言 小麦是世界上种植面积最大、分布范围最广的粮食作物之一，全世界约有35%-40%的人口以小麦作为主要粮食[1,2]，是人类最主要的植物性蛋白质和热量来源[4]。小麦籽粒从外到内可分为果皮、种皮、糊粉层、亚糊粉层、胚乳和胚。籽粒中的营养成分不均匀的分布在不同部位：果种皮中的主要成分是纤文素，糊粉层含有的主要成分为脂肪、蛋白质和糖类，胚中含有蛋白质、脂肪、纤文素、糖类等营养成分，胚乳主要由淀粉和蛋白质构成，是籽粒的主要储能部位[26]。 蛋白质是小麦籽粒中重要的贮藏成分之一，其含量和质量在小麦的食用品质和加工品质中起重要作用。根据不同溶剂中的溶解性可将其分：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。可溶性的清蛋白和球蛋白为代谢蛋白和结构蛋白，主要存在于糊粉层、胚和种皮中[23]，具有较高的营养价值。醇溶蛋白和麦谷蛋白为贮藏蛋白，是面筋的主要成分，约占小麦籽粒蛋白质总量的80%左右，二者的数量和比例关系与面团的弹粘性和延展性密切相关，决定着面筋的质量，对面粉的食品加工品质有重要影响[28]。 麦谷蛋白是面筋的主要成分之一，对面团流变学特性和面包烘焙品质有重要决定作用[29]。麦谷蛋白分为可溶性谷蛋白和不溶性谷蛋白，其中不溶性谷蛋白的分子量较大，被称为谷蛋白大聚合体（GMP）[13]。GMP 含量对面筋和面包烘烤品质具有重要影响，其含量反映了谷蛋白聚合体的粒度分布情况。根据麦谷蛋白亚基在 SDS-PAGE的迁移率，可将麦谷蛋白分为HMW-GS 和 LMW-GS[13]。HMW-GS 对品质的影响主要取决于各亚基的含量和组成，HMW-GS 与面团形成时间、最大抗延阻力和拉伸面积等呈显著正相关[34]。LMW-GS 含量影响着小麦的黏弹性，与面筋的延展性和抗性密切相关[35]。 醇溶蛋白约占蛋白总量的40%-50%， 其组成具有高度的异质性和复杂性，对和面时间、面团筋力和面团稳定时间等有重要影响[39,40]，主要决定的是面筋的粘性、延展性及膨胀性。在低PH值条件下，依据电泳迁移率的不同，醇溶蛋白可分为α-、β-、γ-、ω-四种类型[41]。因基因型和环境的不同醇溶蛋白及其组分含量和比例存在差异，且与麦谷蛋白相比，醇溶蛋白对加工品质的作用并不如麦谷蛋白重要。醇溶蛋白主要通过影响面筋的延展性来调控小麦的面包烘焙品质和加工品质[3]。研究表明[3]， ω-醇溶蛋白对硬度、弹性不利，α/β-醇溶蛋白与其作用相反，尤其是对弹性的影响较为显著，γ-醇溶蛋白对粘聚性作用较为显著，对弹性、硬度等影响不大。 近年来， 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对小麦品质的要求越来越高，小麦品质形成机理与调控的研究逐渐受到重视，但是对于小麦籽粒不同部位的蛋白质品质性状研究报道较少。为此，本研究通过对小麦籽粒进行分层制粉，研究小麦籽粒不同部位蛋白质品质性状空间分布规律，进一步深化小麦籽粒品质形成机理，并为小麦籽粒品质调优提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料与实验设计 选用中筋品种扬麦16，挑选饱满、大小一致的成熟籽粒，采用分层制粉技术，用AEVF 型籽粒分层碾米机（STRECKEL SCHRADER，德国）将其从外向内分成P1-P9用于室内分析，各层所占比例为依次为7%、6%、7%、10%、10%、10%、10%、15%、25%。其中，P1层为果皮种皮，P2层为糊粉层；P3层为亚糊粉层；P4和 P5层主要是外胚乳，P6和 P7层为中胚乳，P8和 P9层主要为内胚乳和胚。 1.2 测定项目与方法 1.2.1 蛋白质及其组分含量测定 采用连续提取[36]，半微量凯氏定氮法[37]测定籽粒氮素含量，含氮量乘以系数5.7 为蛋白质含量，分别测定总蛋白、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白。 1.2.2 GMP 含量测定 参照Weegels[16]等、孙辉[17]等和蔡铁[18]等的方法，稍作改进。 0.05g全麦粉加1.5%SDS提取液 1mL，常温下 15500×g 离心 15 min，弃上清液，用 2mL1.5%SDS 溶液清洗2 次，沥干后加入2mL0.2%NaOH溶液，摇匀静置30min，用双缩脲法测定残余物中氮含量作为 GMP 的近似值。 双缩脲法：用移液管加入 10mL双缩脲试剂（在 500 mL容量瓶中依次加入30mL4% 的 CuSO4，100mL2.5%的酒石酸钾钠，再慢慢加入30mL5NKOH，用去离子水定容，使用时将此液与等体积透明的异丙酸混合，若溶液出现浑浊或沉淀，则不宜使用）。充分搅拌，于 40℃水浴放置15 min，然后 6000 rmin-1 离心 10 min，取上清液用550nm波长比色测定光吸值，最后查标准曲线即得蛋白质含量。 1.2.3 麦谷蛋白亚基和醇溶蛋白组分含量的测定 参照 Zhou[23]的方法分离提取麦谷蛋白亚基和醇溶等蛋白组分，略有改动。称取 0.08g样品，加入 1.5ml异丙醇（A液），振荡 5min，于 65℃空气浴30min， 10000rpm离心 5min，收集上清，重复三次，置于65oC 烘箱中蒸发至干燥，加入400μl样品醇溶蛋白提取液（2%SDS+40%蔗糖+0.02%溴酚蓝+1M Tris- HCl， pH8.0），振荡 5min， 100oC 水浴 5min，10000rpm离心5min，得醇溶蛋白组分样品。沉淀加入200μl的 B1 液（50%异丙醇+2%SDS+2%DTT+0.08M Tris-HCl，PH8.0）65oC 水浴 30min，振荡5min后加入200μl的 B2 液（50%异丙醇+2%SDS+1.4%4-VP+0.08M Tris-HCl，PH8.0），65℃水浴 15min，振荡后， 10000rpm离心5min，转移 200μl上清，加入谷蛋白提取液 200μl （0.2%SDS+5%β-巯基乙醇+40%蔗糖+0.02%溴酚蓝+0.5M Tris- HCl，pH6.8），100oC 水浴 5min，10000rpm离心 5min，最终得到麦谷蛋白亚基样品。 SDS-PAGE电泳采用DYY-28D型电泳仪（北京优尔一仪器厂）进行。分离胶溶度为12%，浓缩胶浓度为4%，隔孔上样，麦谷蛋白上样量为10μl，醇溶蛋白上样量为8μ l。用 β-半乳糖苷酶定量，用PagePuler预染蛋白 Ladder来区分醇溶蛋白组分和麦谷蛋白亚基。电泳结束后下胶，12%三氯乙酸固定过夜，用染色液（0.1%考玛斯亮蓝 R250+40%无水乙醇+7%冰醋酸）染色 4~6h，用脱色液（25%无水乙醇+8%冰醋酸）脱色 3h，采用GS-800 光密度仪（Biorad）扫描成像后用Quantity One 软件进行分析。 1.3 数据分析 用 Excel2007 对实验结果进行处理，用SPSS2.0进行统计分析，用SigmaPlot12.5 科学制图软件进行作图。