面粉中淀粉结合蛋白在冻藏过程的性质变化及其对冷冻面团品质的影响

Starch granule-associated proteins (SGAPs) are tightly-bound surface and integral components of the starch granule, which is an important factor affecting the grain hardness and starch physicochemical properties. Our previous research indicated that the loss of SGAPs induced by freezing treatment changed starch properties and processing quality of dough. However, effect of property changes in freezing-treated SGAPs on the quality of frozen dough is unclear. Thus, the project plans to investigate the regularity of molecular size, subunits composition, secondary structure, hydrophobic groups and microscopic morphology of unfractionated wheat starch, A- and B-type granules from frozen dough with proteomic, and to elucidate the mechanism of SGAPs deteriorations during frozen storage. Furthermore, reconstitution dough method will be used to explore the effects of different SGAPs on the quality of frozen dough and its bakery products. The microscopic morphology, gluten secondary structure, rheological properties, freezable water of dough will be measured by SEM, FTIR, Farinograph, Rheometer and DSC while the specific volume, texture and distribution of porosity and water in bread will be detected with TPA, Image J. and LF-NMR, respectively. All these will give reference information to improve the quality of frozen dough.

小麦淀粉结合蛋白是指紧密结合在淀粉颗粒表面和内部通道的蛋白质，决定小麦籽粒的硬度和淀粉的理化性质。申请人前期研究发现冻藏可通过诱导小麦淀粉结合蛋白损失改变淀粉的理化性质和面粉的加工品质。然而，不同淀粉结合蛋白的冻藏品质差异及其对冷冻面团品质的影响尚不明确。本项目拟以冷冻面团中的小麦淀粉、A型和B型淀粉为研究对象，采用蛋白质组学技术，系统研究淀粉结合蛋白在冻藏过程中的分子量分布、亚基组成、二级结构、亲/疏水性能及微观结构的变化规律，阐明冻藏淀粉结合蛋白品质劣变的机理；采用重组面团法，分别利用显微镜成像、FT-IR、粉质仪、流变仪和DSC检测面团的微观结构、面筋结构、流变学特性和可冻结水含量，并结合物性分析仪、图像分析仪、低场核磁共振仪检测面包的比容、质地、气孔分布和水分分布等关键参数，探索不同结合蛋白影响冷冻面团及最终焙烤面包品质的作用机制，以期为冷冻面团品质的提升奠定理论基础。

小麦粉组成与结构是导致冷冻面制品体积小、硬度高等问题的重要因素之一，制约了主食工业化的应用，而淀粉作为小麦粉的主要原料，其冻藏稳定性及其影响因素是解决该问题的关键。申请人前期发现，冻藏过程中冰晶膨胀压力可诱导小麦淀粉结合蛋白溶出，但关键结合蛋白类型及其作用机理尚不明确。本项目以冷冻面团中的小麦淀粉，A型和B型淀粉为研究对象，通过对比不同小麦淀粉结合蛋白在冻藏过程中的分子量分布、二级结构、亲/疏水性能及微观结构的变化，提出淀粉结合蛋白品质劣变的机理。并通过分析淀粉中结合蛋白的差异与重组面团中淀粉/蛋白质相互作用及面筋微观结构和流变学特性的相关性。结合面包焙烤体积、质构、气孔分布和水分分布状态等参数的差异，反向揭示淀粉结合蛋白对冷冻面团结构和烘焙品质的贡献。结果表明，冻藏会诱导淀粉表面蛋白损失和疏水性增强，而内部蛋白基本保持不变。其中，B型淀粉比A型淀粉具有显著的冻藏损伤，与淀粉表面蛋白的损失成正相关性。冻藏小麦淀粉基于表面蛋白损失降低了淀粉颗粒对面筋基质的粘附性，从而促进淀粉吸水膨胀和面筋蛋白的自聚集倾向，加速储藏期间水分子迁移和直链淀粉/支链淀粉聚合，使得分子重新排列的速率加快，加快重结晶进程。目前以第一/通讯作者发表标注SCI论文6篇，其中ESI高被引论文2篇，以第一完成人身份获中国商业联合会科学技术奖一等奖，并后续获得国家自然科学基金面上项目。