籼米中蛋白质影响其糊化特性的机理研究

Pasting properties are the quality index of non-waxy rice and its deep-processing products, such as staple food rice and rice noodles, which affected by the composition and structure of its proteins. In this project, the relationship between pasting properties of non-waxy rice and its composition with subunit of protein is studied to find the key peptide which impact pasting properties most. The difference and variation rule of molecular weight, secondary structure and location of disulphide bridges are analyzed through high performance liquid chromatography (HPLC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), diagonal electrophoresis and matrix-assisted laser desorption/ ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS), respectively, in different time of pasting process, confocal laser scanning microscopy (CLSM) and nanogold labeling granule-bound starch synthase (GBSS) to observe the distribution of protein in pasting process of non-waxy rice, clarify the mechanism of proteins on pasting of non-waxy rice. This study would provide scientific guidance and theoretical basis for developing techniques to control and evaluate the pasting properties of non-waxy rice.

籼米的糊化特性是评价籼米主食米饭及米粉等米制品品质的重要指标，受籼米蛋白的组成及结构影响。本项目拟通过分析籼米糊化特性与籼米蛋白组份及亚基组成的内在关联，确定影响籼米糊化特性的关键蛋白肽链，采用高效液相色谱（HPLC）、傅立叶红外光谱（FTIR）、对角线电泳和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）分析关键蛋白肽链的分子质量、二级结构及二硫键的位置在不同糊化时间点的差异及变化规律，共聚焦激光扫描显微技术（CLSM）及纳米金标记结合粒淀粉合成酶（GBSS）技术观察籼米蛋白在籼米糊化过程中的分布及变化规律，阐明籼米中蛋白质对其糊化特性的影响机理。项目的顺利实施，为淀粉糊化控制技术理论的创新以及纳米金标记技术在食品生化中的应用提供科学指导及理论依据。

籼米的糊化特性是评价籼米主食米饭及米粉等米制品品质的重要指标，受籼米蛋白的组成及结构变化影响。本课题首先采用碱提蛋白的方法分离了9种不同籼米品种的贮藏蛋白，将它们与同一种籼米淀粉重组以测定蛋白质对籼米糊化特性的影响。结果表明，蛋白质的总量、结构和组成均极显著的影响籼米粉的糊化特性（p<0.01）。其中，谷蛋白的33 ku亚基和球蛋白的17 ku亚基对籼米粉的峰值粘度有极显著影响（p<0.01）。考虑淀粉和蛋白质之间的内在相互作用，课题进一步通过逐一去除蛋白组分的方法研究了蛋白质在籼米糊化过程中的作用。结果表明，蛋白组分对籼米糊化特性的影响机理差异较大：谷蛋白通过与纤维素类物质的紧密结合，在糊化过程中阻碍淀粉粒的溶胀；醇溶蛋白通过蛋白体自身的溶胀与淀粉相互作用而影响；清、球蛋白通过酶的活性作用水解或合成籼米成分而影响；淀粉粒结合蛋白则可能对籼米的基础糊化特性影响较大。基于这个发现，我们将籼米蛋白分为可提取蛋白（含醇溶蛋白、谷蛋白等贮藏蛋白及具有酶活性的清、球蛋白）和不可提取蛋白（淀粉结合粒蛋白Starch granule-associated protein, SGAPs等）进行分类研究，前述分离重组法针对的是可提取蛋白对籼米糊化特性的影响。不可提取蛋白（淀粉结合粒蛋白）中，60 ku的亚基对淀粉（包括黄淀粉和白淀粉）的糊化特性有极显著影响，经LC-MS-MS分析表明其主要成分是淀粉粒合成酶、它与淀粉的相互结合共同决定籼米粉的基本糊化特性。本项目的实施，为淀粉糊化控制技术理论的创新提供了理论依据。