記者近日獲悉，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)揭示了小麥基因型、灌溉條件、儲(chǔ)存方式及制粉工藝影響面團(tuán)流變特性及產(chǎn)品質(zhì)量的微觀和介觀機(jī)制。該研究首次明確蛋白質(zhì)分子間二硫鍵與氫鍵的比率是關(guān)鍵調(diào)控指標(biāo)，從而為優(yōu)質(zhì)專用小麥品種選育和面制品精準(zhǔn)加工提供了新的理論依據(jù)。相關(guān)研究成果已于近期在國(guó)際食品領(lǐng)域期刊《Food Chemistry》（食品化學(xué)）上發(fā)表。
面包、面條、饅頭等面制品質(zhì)地、彈性和口感，從根本上取決于小麥面粉中面筋蛋白形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而，在育種、栽培、儲(chǔ)存和加工過(guò)程中，多種因素如何影響蛋白質(zhì)分子間的相互作用，進(jìn)而決定面團(tuán)的筋力、延展性和持水性，一直是學(xué)界和產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
為了解析這一復(fù)雜過(guò)程，研究團(tuán)隊(duì)選取了具有代表性小麥基因型（帶有“5+10”亞基的強(qiáng)筋品種和帶有“2+12”亞基的中筋品種），結(jié)合不同灌溉處理、儲(chǔ)存條件及制粉粉路，開(kāi)展了系統(tǒng)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
基因是“基礎(chǔ)”。攜帶“5+10”亞基的強(qiáng)筋小麥品種，其蛋白質(zhì)和二硫鍵含量更高，形成的面團(tuán)更筋道、粉質(zhì)儀揉混時(shí)的稠度更大，但面筋網(wǎng)絡(luò)過(guò)于致密，持水能力相對(duì)較弱。
水分是“調(diào)節(jié)器”。生長(zhǎng)季不灌溉（干旱脅迫）促使小麥在灌漿期形成了更多二硫鍵，實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的“預(yù)聚集”，使得面團(tuán)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)更緊密，后續(xù)和面需要更多攪拌能量。
儲(chǔ)存是“再塑造”。與常溫有氧儲(chǔ)存相比，4°C無(wú)氧儲(chǔ)存能顯著抑制二硫鍵的過(guò)度形成，同時(shí)促進(jìn)氫鍵的增加。氫鍵有助于面筋網(wǎng)絡(luò)的延伸，并提升持水能力。表明儲(chǔ)存過(guò)程主要發(fā)生非共價(jià)鍵主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)重組。
加工是“精細(xì)篩”。即使同一批小麥，由于麥粒不同部位（心磨、渣磨、皮磨）蛋白質(zhì)組成與狀態(tài)不同，其面粉特性也存在梯度差異。皮磨粉蛋白質(zhì)通過(guò)更緊密的疏水堆積來(lái)增強(qiáng)面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)，而非依賴更多二硫鍵。
研究最具突破性的發(fā)現(xiàn)，是提出了一個(gè)可量化衡量蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)聚集狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)：二硫鍵與氫鍵的比率。形象地說(shuō)，二硫鍵如同堅(jiān)固的“鋼釘”，負(fù)責(zé)建立牢固的共價(jià)交聯(lián)，決定面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度；氫鍵則像靈活的“魔術(shù)貼”，主導(dǎo)可逆的非共價(jià)結(jié)合，影響面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)的彈性和持水性。研究表明，該比率與粉質(zhì)儀面團(tuán)揉混峰值稠度呈顯著正相關(guān)，比率越高，蛋白質(zhì)聚集越緊密，面團(tuán)筋力越強(qiáng)；而面筋持水能力則與達(dá)到粉質(zhì)儀攪拌峰值所需的能量呈負(fù)相關(guān)。
該研究從蛋白質(zhì)互作的微觀和介觀尺度揭示了面團(tuán)質(zhì)量形成的核心機(jī)制，對(duì)產(chǎn)業(yè)實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義：在育種上，可針對(duì)性地選擇調(diào)控關(guān)鍵相互作用比例的基因型；在栽培上，可科學(xué)管理水分以平衡產(chǎn)量與蛋白質(zhì)質(zhì)量；在儲(chǔ)運(yùn)和加工上，可通過(guò)控制儲(chǔ)存條件（如低溫低氧）和科學(xué)配粉，精準(zhǔn)調(diào)控面粉的加工性能，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)面制品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
“這項(xiàng)研究為理解從田間小麥品種到桌上食品的全鏈條質(zhì)量調(diào)控打開(kāi)了新視角。”論文通訊作者張波研究員表示，“未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將利用更先進(jìn)的微觀、介觀和宏觀分析技術(shù)，繼續(xù)深入探索面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)構(gòu)建過(guò)程。”
該研究得到了新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。
