小麥面筋蛋白又稱谷朊粉，被認為是控制小麥制品的最重要的組成部分，并對其加工性能起主要作用。谷蛋白和麥醇溶蛋白是小麥面筋蛋白中兩種主要蛋白，占小麥總蛋白的85%以上，其充分吸水可形成蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其面筋蛋白具有彈性及黏性等特質(zhì)，并直接影響面制品品質(zhì)。谷蛋白是由多個亞基通過鏈外二硫鍵聚合形成的聚合體蛋白，分子質(zhì)量約40～300ku，其中包含低分子質(zhì)量（LMW）和高分子質(zhì)量（HMW）谷蛋白亞基，同時谷蛋白在控制面團彈性和強度方面起著關(guān)鍵作用?，F(xiàn)階段有研究表明，冷凍面團中面筋蛋白的劣變可能是谷蛋白聚合物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量分布以及因冷凍引起的構(gòu)象重排和水再分配等原因所致。先前的研究也表明凍藏期間谷蛋白大分子（GMP）會出現(xiàn)不同程度的解聚現(xiàn)象，從而影響面團特性及其制品品質(zhì)。

γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是由D-谷氨酸和L-谷氨酸通過α-氨基和γ-羧基聚合而成的直鏈氨基酸聚合物，因具有良好的增稠性、吸水性、抗凍性及可食用性等特點而被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。Lim等在美式甜甜圈中添加γ-PGA使得甜甜圈吸油量降低5倍左右，且孔隙度及感官等多方面體現(xiàn)出更好的狀態(tài)。姬曉月等的研究發(fā)現(xiàn)γ-PGA可減少可凍結(jié)水的增加，阻礙淀粉結(jié)晶，從而保護冷凍面團微觀結(jié)構(gòu)，使煮后的速凍水餃皮具有較佳的質(zhì)構(gòu)特性，改善速凍水餃的感官特性，γ-PGA還可抑制面筋蛋白在凍藏期間的劣變。為明確γ-PGA在凍藏期間在面筋蛋白中的作用機制，本試驗通過核磁共振儀器（NMR）、傅里葉紅外儀（FIＴR）、差示掃描量熱儀（DSC）、動態(tài)流變儀（DHR）和掃描電子顯微鏡（SEM）測定凍藏過程中谷蛋白的保水力、水分子分布、蛋白二級結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)及流變學(xué)特性、微觀結(jié)構(gòu)，研究γ-PGA在凍藏期間對谷蛋白水合及結(jié)構(gòu)的影響，為探究γPGA在減緩面筋蛋白凍藏中劣變機理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

面筋蛋白，購自一加一天然面粉有限公司，蛋白質(zhì)含量82%；γ-聚谷氨酸，購自西安四季生物科技有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

Flexi-Dry冷凍干燥機，美國FＴSSYSＴEM公司；DHR-2旋轉(zhuǎn)流變儀，美國ＴA儀器有限公司；MicroMR型核磁共振儀，上海紐邁電子科技有限公司；QUANＴAFEG250型場發(fā)射掃描電鏡，美國FEI公司；ＴENSORⅡ型傅里葉紅外光譜儀（FIＴR），布魯克科技有限公司；DSC-214型差示掃描量熱儀，耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)（上海）有限公司。

1.3方法

1.3.1樣品制備及凍藏

采用Wang等的方法制得谷蛋白，將其冷凍干燥后粉碎備用。將1g谷蛋白粉與1.5mL的水均勻混合（谷蛋白與水按4∶6質(zhì)量比混合），整個混合過程為避免蛋白局部結(jié)塊現(xiàn)象采用混漩渦振蕩的方式。試驗設(shè)置空白組和γ-PGA組，γ-PGA組中加入占谷蛋白質(zhì)量1%的γ-PGA。將制得的濕谷蛋白塊置于4℃保溫箱平衡1h后于-40℃低溫速凍2h，后置于-18℃下凍藏0，1，3，5和7周，即為冷凍谷蛋白。在凍藏不同周期后，部分樣品于室溫解凍2h后直接測定，部分樣品采用冷凍干燥處理后經(jīng)粉碎、研磨，過120目篩后放置于干燥器中備用。

1.3.2谷蛋白保水力測定

谷蛋白保水力計算公式為：M=m₁-m₂

式中M——谷蛋白保水力，g；m₁——不同凍藏周期的谷蛋白質(zhì)量，g；m₂——不同凍藏周期谷蛋白在105℃烘箱內(nèi)烘至恒重后質(zhì)量，g。

1.3.3谷蛋白中水分分布測定

谷蛋白弛豫時間T2測定參考Zhang等的方法稍作修改，參數(shù)設(shè)置：共振頻率22MHz，磁體溫度32℃，90°脈沖時間P90為18μs，180°脈沖時間P180為36μs，采樣點數(shù)ＴD為416616，累加次數(shù)NS為32，回波個數(shù)NECH為5000，數(shù)字增益DRG為3。

1.3.4谷蛋白二級結(jié)構(gòu)測定

采用傅里葉紅外儀對蛋白二級結(jié)構(gòu)進行測定，參數(shù)設(shè)置：掃描范圍400～4000cm^-1；掃描256次；分辨率4cm^-1。其中1615～1637cm^-1和1682～1700cm^-1為β-折疊；1646～1664cm^-1為α-螺旋；1637～1645cm^-1為無規(guī)卷曲；1664～1681cm^-1為β-轉(zhuǎn)角。

1.3.5谷蛋白熱力學(xué)特性測定

準確稱取5mg谷蛋白凍干后的樣品，密封在DSC專用坩堝內(nèi)，以空坩堝作為對照。程序設(shè)定為：初始溫度20℃，升溫速度5℃/min，最終溫度100℃，面筋蛋白變性起始溫度（T0）、變性峰值溫度（Tp）及焓變（ΔH）通過耐馳公司系統(tǒng)軟件分析計算。

1.3.6谷蛋白流變學(xué)特性測定

將凍藏不同周期的谷蛋白于室溫下解凍2h后，采用旋轉(zhuǎn)流變儀測定動態(tài)流變學(xué)特性。平板直徑為40mm，測量間隙為1.2mm，下壓平板后用塑料刀對多余谷蛋白進行切除修邊處理，表面涂硅油防止水分揮發(fā)。掃描頻率范圍為0.01～100Hz，應(yīng)力設(shè)置為1%，測定溫度為25℃。

1.3.7谷蛋白微觀結(jié)構(gòu)觀察

取冷凍干燥后樣品的中心部位，制成5mm×5mm×5mm體積后表面噴金，在掃描電鏡進行1000倍觀察。

1.3.8數(shù)據(jù)分析

用SPSS22.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1γ-PGA對谷蛋白保水力的影響

γ-PGA對谷蛋白保水力影響如圖1所示?？芍鹊鞍孜磧霾貢r，其添加1%的γ-PGA能有效提升其保水能力。隨著凍藏時間延長，兩組均呈現(xiàn)保水力下降，空白組在凍藏0至1周期間保水力急劇下降至0.003g左右，之后下降趨勢趨于平緩。而γ-PGA組的谷蛋白在凍藏7周后其保水力僅下降了0.015g左右，相比空白組保留了更多水分。這是因為γ-PGA中大量羧基使其具有極強的吸水性，凍藏期間很好地鎖住了水分，抑制了水分流失。Shyu等通過在面團中添加γ-PGA得知其可有效增強面團持水性能，在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)面筋蛋白持水能力隨γ-PGA濃度的增大而提升。試驗結(jié)果表明γ-PGA可促使谷蛋白保留更多水分。

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