冻藏过程中面筋蛋白网络劣变的构象解析与光诱导修复机制研究

The destruction of the gluten network structure during the freezing process is a key factor affecting the quality of the flour products. In this paper, the important functional group - disulfide bond, which maintains the gluten conformation in the dough, is used as the research object. Through the analysis and characterization of the distribution and localization of SS, the composition of the broken product and subunit, the existence state of cysteine, the secondary structure, GMP depolymerization, the pore size and micro-morphological changes of gluten protein, the influence of fractured sites and number of disulfide bond on the degradation of gluten protein network during freezing and freeze-thawing were investigated. The effects of disulfide bond on the stability, flexibility, molecular structure compactness, helix and folding transformation of gluten conformation were studied by means of molecular dynamics simulation. Based on the principle of photoreaction induction, the effects of disulfide bond on the repair and reconstitution of the gluten network structure were explored. The mechanism of light-induced chemical and structural changes in gluten protein was discussed, and the relationship between the reaction conditions and reaction degree of the safe green photo-reactive technology and the repair and reconstruction of gluten protein network structure was clarified in order to realize the precise regulation of gluten network structure during the process of frozen storage. This research provides a theoretical basis and technical method for solving the problem of dough quality deterioration.

冻藏过程中面筋蛋白网络结构的破坏是影响面制品质量的关键因素。本项目以维持面团中面筋蛋白构象的重要官能团—二硫键为主要研究对象，通过分析和表征二硫键的分布与定位、断裂产物与亚基组成、半胱氨酸的存在状态、二级结构变化，以及谷蛋白聚合体解聚度、面筋蛋白网络孔径与微观形态变化，解析冻藏和冻融过程中二硫键断裂情况对面筋蛋白网络结构劣变的影响规律。借助分子动力学模拟技术，研究二硫键对面筋蛋白网络构象的稳定性、柔性、分子结构紧密度、螺旋与折叠转变的影响机制。同时，研究光反应诱导对二硫键和面筋蛋白网络结构的修复与重构作用，探讨面筋蛋白中光诱导的化学和结构变化机理，阐明安全绿色的光反应条件和反应程度与面筋蛋白网络结构修复和重构之间的关系，以期在冻藏过程中实现面筋蛋白网络结构的精确调控，为解决面团品质劣变问题提供理论基础和技术方法。

小麦面筋蛋白具有独特的持水性、粘弹性和起泡性，对面团强度、延展性和持气性起到决定性作用。蛋白质具有丰富内源生色团，因此可以通过蛋白的光诱导结构修饰来产生新的产品特征或改善蛋白质的功能。此外，有机酸等小分子物质可以与面筋蛋白分子相互作用而影响面团品质。本项目①采用光反应处理技术探讨面筋蛋白中光诱导的理化性质和结构变化机理，阐明光反应条件和反应程度与面筋蛋白结构和功能性质关系；通过设计不同的光照强度、光照温度、光照时间来研究面筋蛋白的持水性、持油性、溶解度、起泡性和泡沫稳定性、乳化性和乳化稳定性、以及二级结构和微观结构的变化。②针对面团储藏过程中添加有机小分子成分对其品质特性的影响以及有机小分子对面筋蛋白功能性质的影响进行研究。探讨了通过添加不同种类和不同浓度的有机酸对储藏过程中面团色泽的影响机制，发现添加醋酸的面团在储藏过程中白度较高，是一种能够有效抑制面团褐变的有机分子；③通过测定不同浓度有机酸处理的面团中的多酚氧化酶活性，荧光强度、自由巯基含量、紫外吸收强度，以及分子对接技术、红外光谱和扫描电镜分析有机酸对多酚氧化酶抑制机制及对面团中蛋白质二级结构、显微结构的影响。结果表明，随着储存时间延长，多酚氧化酶活性与面团白度呈负相关，有机酸能够降低酶解反应的pH值，抑制多酚氧化酶活性。有机酸处理对β-折叠变化明显，减缓蛋白分子间氢键、二硫键等键的破坏速度，尤其添加醋酸后，蛋白呈现圆润光滑的形态，内部结构也相对紧密。本研究为提高食品蛋白质原料附加值及面团品质调控提供理论依据。