贮藏蛋白氧化对大米陈化中质构特性的影响机理

The most important quality characteristic changes are texture properties during rice aging: hardness rise and the pasting decreases after cooking. But this mechanism of texture properties changes is unclear. More and more studies show that the protein plays an important role in rice quality. The project is based on the point of protein oxidation exploring the oxidation mechanism of the four rice storage protein (albumin, globulin, glutelin and prolamin), including changes of structure and conformation in the process of rice ageing, and the impact of these changes on the texture properties of rice is also studied. Japonica paddy is as the test material. Different types of storage protein oxidation law will be studied with lipid oxidation system and radical oxidation system. Under different storage conditions, changes of protein molecular characteristics and conformation caused by oxidation will be researched, including amino acid side chain , subunits composition, disulfide bonds and surface hydrophobicity etc. The mechanisms of these changes affecting the interaction of the protein and starch will also be discussed. Thus it will be revealed the texture properties changes mechanism during rice ageing related to protein oxidation. This research would provide a theoretical basis for further elucidating the mechanism of rice aging and the regulation of the quality of stored rice.

大米陈化后最主要的品质变化就是质构特性的变化：蒸煮后硬度上升，粘度下降，但这种质构特性变化的机理尚不明确。越来越多的研究表明蛋白质在大米陈化品质中起到了重要的作用，本项目基于蛋白质氧化的角度，探讨大米陈化过程中，氧化作用导致大米四种贮藏蛋白（清蛋白、球蛋白、谷蛋白及醇溶蛋白）组成、结构的变化规律，以及这些变化对大米质构特性的影响。以粳稻为试验材料，通过脂质氧化和自由基氧化两种模拟体系研究不同类型贮藏蛋白氧化规律，在不同储藏条件下氧化作用引起的贮藏蛋白氨基酸侧链、亚基组成、二硫键，表面疏水性等分子结构和构象的变化，以及这些变化对蛋白质与淀粉相互作用的影响机制，从而揭示蛋白氧化作用对大米陈化中质构特性影响的分子机理，为进一步阐明大米陈化机理和为大米储藏品质的调控提供科学依据。

为了研究贮藏蛋白氧化与大米陈化中质构特性的关系以及贮藏蛋白的氧化机制，将大米在高温高湿环境中储藏，检测蛋白质的氧化指标和质构特性，分析得到蛋白质氧化与质构特性的关系，并通过建立超氧阴离子氧化体系和脂肪氧合酶-亚油酸氧化体系，对贮藏蛋白的氧化进行了分析，最后还通过高效液相色谱法建立谷蛋白快速鉴定的方法。主要研究结果如下：（1）对稻谷进行高温高湿快速储藏，然后测其糊化特性并分析其与氧化指标的相关性，发现两种蛋白的羰基化合物含量及表面疏水性指标均对糊化指标有显著影响，醇溶蛋白总巯基及活基无明显影响，谷蛋白的总巯基及活性巯基有显著影响。（2）在0-50mmol/L范围内，邻苯三酚自氧化反应产生的超氧阴离子（O2-）逐渐增多。谷蛋白的羰基化合物含量明显高于醇溶蛋白，其含量和表面疏水性均呈现上升趋势；醇溶蛋白活性巯基含量呈现先上升后下降又上升的趋势；谷蛋白则先上升后下降；醇溶蛋白总巯基含量呈上升趋势，变化幅度不大，而谷蛋白则先上升后又下降，变化幅度较大。（3）稻谷醇溶蛋白及谷蛋白在脂肪氧合酶-亚油酸氧化体系中，随着亚油酸浓度的增大（0-0.856mmol/mL），氧化强度逐渐增大，产生的脂质自由基或部分中间产物使得稻谷醇溶蛋白及谷蛋白的羰基含量和表面疏水性均呈现上升趋势；醇溶蛋白的活性巯基呈现先下降后上升的趋势，谷蛋白则相反；醇溶蛋白总巯基也略有下降，而谷蛋白总巯基含量变化趋势与活性巯基基本相同。（4）谷蛋白在液相色谱检测中，最佳检测波长是210nm，洗脱梯度为：0-10min 4%B，10-25min 12%B，25-45min 24%B，50min 0%B，且不同产地、不同品种大米谷蛋白的出峰情况一致，均在20min和30min左右，所以，在本文所述液相色谱方法中，可将这两个峰视为鉴定谷蛋白的标识峰。