小麦粉蛋白质溶解性差异的韦恩分类研究

贾 峰，刘效谦，王震磊，岳媛媛，张 滨，毕乐乐，王金水*

（1.河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001；2.华环国际烟草有限公司，安徽 滁州 233121）

小麦粉蛋白质溶解性差异的韦恩分类研究

贾 峰1，刘效谦1，王震磊1，岳媛媛1，张 滨1，毕乐乐2，王金水1*

（1.河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001；2.华环国际烟草有限公司，安徽 滁州 233121）

以高筋和低筋小麦面粉为原料，用4种提取液按不同顺序分别提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白，利用韦恩图法进行分类、计算，并制作成韦恩图。结果表明：不同的提取顺序获得的蛋白含量不同，在前面提取的量高于在后面提取的量，即小麦面粉蛋白的提取存在前位顺序优势和绝对位置优势。由韦恩图可直观地把蛋白细分为单溶、二溶、三溶或四溶共15种类型。另外，不同的提取顺序对麦谷蛋白和醇溶蛋白的提取率影响较大，这可能是不同的提取顺序对结果影响较大的原因之一。

小麦蛋白质；韦恩图；清蛋白；球蛋白；醇溶蛋白；麦谷蛋白

0 前言

小麦蛋白质是影响小麦品质的重要指标之一，与小麦的加工品质[1]、面团特性、烘焙品质[2-3]以及面条[4-5]和饺子皮[6-7]的品质关系密切。根据溶解性可以把小麦蛋白质分为5类：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、麦谷蛋白和残渣蛋白（不溶解）[8-9]。清蛋白俗称水溶蛋白，可用蒸馏水提取[10]；球蛋白俗称盐溶蛋白，可用2%～3%NaCl提取[10-11]；醇溶蛋白可用70%～75%乙醇提取[10-12]；麦谷蛋白可用0.5% KOH或2.0%SDS提取[10，13]。其中，水溶性蛋白的电泳图谱存在明显差异，可作为品种鉴定和遗传纯度分析的指标[14]。醇溶蛋白和麦谷蛋白含量在发芽过程中下降，而清蛋白和球蛋白含量增加[15]；SDS溶解的单体蛋白质，在小麦受到热和干旱胁迫时、在面团混合过程中会显著增加[16-17]；另外，小麦面筋蛋白经过微波处理之后可改变其溶解特性[18]。因此，小麦蛋白的溶解特性是鉴定小麦品种、影响其生长及加工品质等的主要指标之一。

贾峰等[19]研究发现不同的提取顺序对小麦蛋白的提取量影响达到68.5%～74.6%；夏百根等[9]的研究结果表明，小麦蛋白的提取结果（清蛋白和球蛋白∶醇溶蛋白∶麦谷蛋白=1∶1∶1）与报道的数据（清蛋白3%～5%、球蛋白6%～10%、醇溶蛋白40%～ 50%和麦谷蛋白30%～40%）相差较大；苏佩等[10]连续提取小麦籽粒蛋白质的结果为清蛋白∶球蛋白∶醇溶蛋白∶麦谷蛋白∶残留蛋白=17.72%∶14.90%∶21.46%∶32.34%∶13.64%，其中的清蛋白和球蛋白含量分别是报道的3.0～5.0倍和1.5～2.0倍。这些结果表明提取蛋白质顺序的不同影响蛋白质提取的最终结果。

作者用4种提取液以不同先后顺序组合提取小麦面粉中的蛋白质，并采用韦恩图进行分类，该方法能够较好地分析4类蛋白质含量的关系及其蛋白质提取时存在的差异性，对其他作物中蛋白质的分类也有借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 材料

高筋小麦粉（水分含量为12.78%，蛋白质（干基）含量为15.12%）：郑州金苑面业有限公司。低筋小麦粉（水分含量为13.09%，蛋白质(干基)含量为10.10%）：南顺（山东）食品有限公司。

1.2 方法

1.2.1 小麦面粉中蛋白质的提取条件

分别准确称量0.500 0 g面粉放入不同的试管中，按照W面粉:V提取液=1∶20添加溶液，提取液及提取条件见表1。

表1 小麦面粉中4类蛋白质提取液及提取条件Table 1 Extraction solutions and extraction conditions of four kinds of proteins in wheat flour

1.2.2 小麦蛋白质的提取顺序

小麦蛋白质的提取顺序如表2所示，蛋白质提取组别分为A、B、C、D组，每组按照1—4的次序提取上清液用于蛋白质含量的检测。

表2 小麦面粉中4类蛋白质的提取顺序Table 2 Extraction sequence of four kinds of proteins in wheat flour

1.2.3 小麦蛋白质提取液中蛋白质含量的检测方法

小麦蛋白质提取液中蛋白质含量参考贾峰等[19]的方法进行检测与计算。

1.2.4 统计分析

所有试验重复3次，求平均值。试验设计及计算分析采用Excel 2007及SPSS 16.0软件处理，高筋和低筋小麦粉蛋白质提取的结果应用 Excel 2007软件进行归一化处理，韦恩分类图利用Venny 2.1(By Juan Carlos Oliveros)软件制作。

2 结果与分析

2.1 高筋和低筋小麦粉蛋白质含量及占面粉的比例

表3为高筋和低筋小麦粉蛋白质含量及占面粉的比例。从表3可以看出，高筋粉中A—D组中提取的蛋白质总量存在差异，A组中提取蛋白质24.01 mg，占提取面粉质量的4.80%；B组提取了28.37 mg，占提取面粉质量的5.67%，是A组提取量的1.18倍；而C组和D组提取的蛋白质分别是A组的1.06倍和1.10倍。在低筋小麦粉中，A组提取蛋白质24.04 mg，占面粉质量的4.81%；B组提取蛋白质25.87 mg，占面粉质量的5.17%，是A组提取量的1.08倍；C组和D组提取的蛋白质分别是A组的1.11倍和1.09倍。结果表明，不同提取顺序影响面粉中蛋白质的提取率。

在高筋小麦粉蛋白质提取过程中，A组醇溶蛋白占面粉的比例为0.14%（第4），B组醇溶蛋白占面粉的比例为0.26%（第3），C组醇溶蛋白占面粉的比例为0.22%（第2），D组醇溶蛋白占面粉的比例为3.61%（第1）；在低筋小麦粉的蛋白质提取过程中，A组水溶蛋白占面粉的比例为1.73%（第1），D组水溶蛋白占面粉的比例为0.67%（第2），C组水溶蛋白占面粉的比例为0.20%（第3），B组水溶蛋白占面粉的比例为0.18%（第4）。另外，从提取的结果可以看出，每组中第1次提取蛋白的量明显较高，A组的水溶蛋白（高筋和低筋面粉中占该组总蛋白质的比例为32.65%和36.02%）、B组的盐溶蛋白（高筋和低筋面粉中占该组总蛋白质的比例为55.48%和55.43%）、C组的麦谷蛋白（高筋和低筋面粉中占该组总蛋白质的比例为90.42%和91.57%）和D组的醇溶蛋白（高筋和低筋面粉中占该组总蛋白质的比例为68.31%和47.49%）。结果表明，不同提取过程（A—D组）的相同提取物（如醇溶蛋白），在前面提取的量高于在后面提取的量，即小麦面粉蛋白的提取存在前位顺序优势，且在提取顺序方面存在绝对位置优势。

2.2 高筋和低筋小麦粉蛋白质的韦恩图分类结果

高筋和低筋小麦粉蛋白质的韦恩分类结果分别如图1（A）和图1（B）所示，由韦恩分类图可以把蛋白质共分为15个集合，水溶蛋白为集合1、2、4、5、8、9、12和13，高筋和低筋粉中分别为33.70%和33.35%；盐溶蛋白为集合 2、3、5、6、9、10、13和14，高筋和低筋粉中分别为38.10%和77.92%；麦谷蛋白为集合4、5、6、7、8、9、10和11，高筋和低筋粉中分别为53.90%和39.54%；醇溶蛋白为集合8、9、10、11、12、13、14和15，高筋和低筋粉中分别为89.00%和38.42%。单溶蛋白质为集合1（水溶）、集合3（盐溶）、集合7（麦谷）和集合15（醇溶），高筋和低筋粉中单溶蛋白质的含量分别为27.30%和25.48%；双溶蛋白质为集合2（水溶和盐溶）、集合4（水溶和麦谷）、集合6（盐溶和麦谷）、集合11（麦谷和醇溶）、集合12（水溶和醇溶）和集合14（盐溶和醇溶），高筋和低筋粉中双溶蛋白质的含量分别为46.60%和59.93%；三溶蛋白质为集合5（水溶、盐溶和麦谷）、集合8（水溶、麦谷和醇溶）、集合10（盐溶、麦谷和醇溶）和集合13（水溶、盐溶和醇溶），高筋和低筋粉中三溶蛋白质含量分别为10.20%和14.46%；四溶蛋白质为集合9，高筋和低筋粉中四溶蛋白质含量分别为15.90%和 0.13%。结果表明不同的提取顺序对4种蛋白的提取率影响不同，高筋粉为：麦谷蛋白＞醇溶蛋白＞盐溶蛋白＞水溶蛋白；低筋粉为：麦谷蛋白＞盐溶蛋白＞醇溶蛋白＞水溶蛋白；这可能是不同蛋白提取顺序对蛋白质提取结果差异较大的原因之一。

表3 高筋与低筋小麦粉不同提取顺序的蛋白质含量及占面粉的比例Table 3 Protein contents and proportions of high and low gluten wheat with different extraction sequence

图1 小麦粉中4类蛋白质的韦恩分类图Fig.1 The Venn classification diagram of four kinds of proteins in wheat flour

3 结论

作者对高筋和低筋小麦粉蛋白质的不同提取顺序对4种蛋白质提取率的影响进行了研究，结果表明：小麦面粉蛋白的提取存在前位顺序优势和绝对位置优势。这可能是提取顺序对小麦蛋白质提取结果影响较大的原因之一。韦恩分类的方法把蛋白质分为单溶、二溶、三溶或四溶共15种类型，可直观地分析蛋白质间的溶解关系。当不同顺序提取的结果差异显著时，则不可使用韦恩分类的方法，但是，从方法学角度来看，该方法不仅可用于小麦面粉蛋白质的分类，也可以对其他作物中相关蛋白质的分类提供借鉴。

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VENN CLASSIFICATION DIAGRAM OF WHEAT PROTEINS ACCORDING TO SOLUBILITY PROPERTIES

JIA Feng1，LIU Xiaoqian1，WANG Zhenlei1，YUE Yuanyuan1，ZHANG Bin1，BI Lele2，WANG Jinshui1
（1.School of Biological Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Huahuan International Tobacco Co.，Ltd.，Fengyang 233121，China）

Albumin，globulin，gliadin and glutenin were extracted respectively by four kinds of solutions in different orders using high gluten and low gluten flour as raw material.The composition and distribution of wheat proteins（albumin，globulin，gliadin and glutenin）were studied by Venn classification diagram.The results showed that the protein content with different extraction order was different.The protein amount extracted in front order was higher than that in later extraction，which implying that the extraction of wheat flour protein had the advantages of the previous sequence and absolute position.The protein could be divided detailedly into 15 varieties including bi-，tri-or tetra-soluble proteins by Venn diagram.In addition，the effect of extraction order on the extraction rate of glutenin and gliadin was obvious，which might be one of the reasons that extraction order had greater influence on the results.This method could provide a reference for the classification of related proteins in other crops.

wheat protein；Venn diagram；albumin；globulin；glutenin；gliadin

TS211.2

B

1673-2383(2017)01-0001-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170222.1116.002.html

网络出版时间：2017-2-22 11:16:11

2016-08-19

国家自然科学基金项目（31571780）；郑州市普通科技攻关计划项目（N2013G0077）；河南省教育厅科学技术研究重点项目（13A550166）；河南工业大学校基础研究重点培育基金（2013JCYJ05）作者简介：贾峰（1974—），男，河南禹州人，博士，讲师，研究方向为食品生物技术。

*通信作者