燕麦抗冻蛋白对冻藏面筋蛋白GMP解聚行为的调控机理研究

The phenomenon of depolymerization of gluten-glutenin macropolymer (GMP) occurs during frozen storage, which seriously affects the quality of frozen dough and subsequent products. The applicant’s previous study found that the addition of oat antifreeze protein can effectively slow down the process during the frozen storage. However, the mechanism of oat antifreeze proteins on GMP depolymerization is not yet clear. Based on the quality deterioration of frozen dough during the freezing process, this project will take the most important component to dough characteristics-GMP as the entry point. And the GMP depolymerazation degree will be characterized by SE-HPLC.The relation model will be established between the depolymerazation degree and the oat antifreeze protein. So the effects of antifreeze protein on the changes of depolymerazaion of GMP will be more clear. The molecular modeling will be applied in this project to study the relations of antifreeze protein, GMP and ice crystal. So that the merchanism of antifreeze protein and GMP's depolymerazation will be explored. The project study is of great significance for understanding the mechanism of deteriorating gluten protein quality, improving the quality of frozen dough and exploiting the application of antifreeze protein in frozen foods.

冻藏过程中面筋蛋白麦谷蛋白大聚体（GMP）会发生解聚现象，严重影响了冷冻面团及后续产品的品质。项目申请人前期研究发现，燕麦抗冻蛋白的加入能够有效减缓冻藏过程中GMP的解聚，但燕麦抗冻蛋白对GMP解聚的作用机制尚不明确。因此，本研究针对冻藏过程中冷冻面团发生品质劣变这一现象，以GMP这一对面团特性贡献最大的组成部分为切入点，采用SE-HPLC对GMP解聚度进行分析测定，建立燕麦抗冻蛋白与GMP解聚度之间的关系模型，明确燕麦抗冻蛋白对GMP解聚度变化的作用规律；采用分子模拟技术进一步研究燕麦抗冻蛋白与GMP之间，以及与冰晶之间的作用关系，分析燕麦抗冻蛋白对GMP解聚行为的作用机制。项目研究对于了解面筋蛋白品质劣变的机制、提高冷冻面团的品质、开拓抗冻蛋白在冷冻食品中的应用具有重要意义。

冷冻面团技术解决了传统面食货架期短、易老化的难题，是食品工业最具发展潜力的技术之一。然而冻藏过程中面筋蛋白麦谷蛋白大聚体（GMP）的解聚现象严重影响了冷冻面团及后续产品的品质。本项目首先将燕麦抗冻蛋白加入到面筋蛋白中，测定其在5次冻融循环中的持水性、持油性、乳化性和乳化稳定性、二级结构和弛豫时间等，结果表明燕麦抗冻蛋白可以减少水分流失和疏水键的暴露，抑制面筋蛋白变性，减少结合水向自由水的转变。以面筋蛋白为主要材料，通过测定每次冻融循环和每7天GMP的含量、自由巯基含量、粒径分布、二级结构和热力学稳定性等指标，研究燕麦抗冻蛋白对GMP解聚的影响。结果表明，随着冻融冻藏处理的加深，GMP的含量逐渐减少，自由巯基含量逐渐增加，粒径逐渐向小粒径转变，二级结构中的α-螺旋和β-折叠比例逐渐减少，热稳定性和焓值逐渐减少，说明冻融冻藏处理会使得GMP发生解聚作用，而燕麦抗冻蛋白的添加可以有效延缓GMP的解聚的发生。为了进一步确定影响GMP解聚的因素，将面筋蛋白中的麦谷蛋白和麦醇溶蛋白分离开来，再将其按照1:0、2:1、1:1、1:2和0:1的比例混合。将不同比例混合的麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的重组面筋蛋白进行5次冻融循环和56天冻藏处理，以添加燕麦抗冻蛋白作对比，测定每次冻融循环和每7天GMP的含量、自由巯基含量、二级结构和热力学稳定性。结果表明，随着麦谷蛋白和麦醇溶蛋白比例的增加，GMP的含量增加、自由巯基含量减少、小粒径逐渐减少、二级结构的α-螺旋和β-折叠比例逐渐增加，热稳定性和焓值逐渐增加，说明麦谷蛋白含量增加有助于形成GMP。该研究明确了燕麦抗冻蛋白的添加对冻藏面筋蛋白GMP解聚度的变化差异，从理论的基础上说明了燕麦抗冻蛋白对GMP的解聚具有一定的延缓作用，对于了解面筋蛋白品质劣变的机制、提高冷冻面团的品质、开拓抗冻蛋白在冷冻食品中的应用具有重要意义。