加热糊化过程中小麦Glu-D1和Glu-B1位点HMW-GS组成影响面团粘度的机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    31801460
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    王晓龙
  • 依托单位：
    陕西师范大学
  • 学科分类：
    C2001.食品原料学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The rheological properties of wheat dough during flour mixing and heating gelatinization are closely related to the quality of Chinese steamed bread and noodles. The association between HMW-GS composition and dough characteristics during flour mixing has been well studied and certain achievements were obtained. However, the rules and mechanism for the effect of HMW-GS composition on dough viscosity under thermal stress has been rarely reported. In this project, the dough prepared by near isogenic wheat lines with different HMW-GSs at Glu-D1 and Glu-B1 loci will be sampled at the specific time points (the stages of heating gelatinization) when the viscosity variations were observed. Then, the protein structure (gluten network, protein advanced structure and chemical interactions) and protein behaviour (protein aggregation/disaggregation and protein-starch interactions) in the collected dough samples will be compared using the methods of Mixolab, SEM, FTRS, HPLC, 2-DGE, 13C NMR, and MS/MS. Finally, the influence law and mechanism of HMW-GS composition on dough viscosity during heating gelatinization will be interpreted by the dynamic changes of protein structure and behaviour in dough matrix. The results will provide theoretical basis for the quality improvement of wheat based products via the operation at specific stages during dough gelatinization.
小麦面团形成（和面）和加热糊化过程中的流变学特性与馒头、面条等主食的品质直接相关。和面阶段小麦高分子量谷蛋白亚基组成与面团特性的关系已比较明确，但加热糊化过程中，高分子量谷蛋白亚基组成影响面团粘度的规律和机理尚不明确。本项目以小麦高分子量谷蛋白亚基近等基因系为材料，选取Glu-D1和Glu-B1位点高分子量谷蛋白亚基不同，加热糊化特定阶段粘度存在差异的面团为样品，综合采用Mixolab、SEM、FTRS、HPLC、2-DGE、13C NMR和MS/MS等方法，研究加热糊化过程中，亚基组成不同面团的蛋白结构（面筋网络结构、蛋白高级结构、蛋白化学键构成）和蛋白行为（蛋白聚合/解聚和蛋白-淀粉互作）与面团粘度变化的关系，揭示不同亚基影响加热糊化过程面团粘度的规律，阐明亚基组成影响面团粘度的机理。研究结果将为从面团加热糊化特定阶段有目的地改良面制品品质提供理论依据。

结项摘要

小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GSs）组成显著影响面团在热加工过程中的流变学特性。为阐明Glu-B1和Glu-D1位点不同亚基的品质效应，本研究选取Glu-B1位点为1Bx7+1By8 (7+8) 或 1Bx7+1By9 (7+9)、Glu-D1位点为1Dx5+1Dy10 (5+10) 或1Dx2+1Dy12 (2+12) 的小麦HMW-GS近等基因系为材料，分析Mixolab加工及煮面过程中的蛋白、淀粉行为及其互作特性。与Glu-B1位点的HMW-GSs相比，Glu-D1位点亚基更有助于在面团热加工过程中形成更广泛、热稳定性更强的蛋白网络结构。在Glu-B1位点为7+8或7+9亚基的Mixolab面团中，蛋白聚合度随着面团温度的升高逐渐提升，但在面团降温阶段略有下降。上述蛋白聚合度的变化与蛋白质结构中的β-折叠与α-螺旋含量的比值密切相关。与含有7+8亚基的面团相比，7+9面团中蛋白网络更紧凑、热稳定性更强，促进了加工过程中的蛋白和淀粉间的共价和非共价互作，导致面团中产生了更多的抗性淀粉。Glu-D1位点亚基的研究表明，在面团弱化之前（温度低于53.5 °C），与2+12面团相比，5+10面团蛋白中含有更多的二硫键和更强疏水性作用力，结构稳定性更好。随着温度上升，热加工引发的面筋蛋白解聚一直持续至面团淀粉糊化峰值点（74.6 °C）。从峰值黏度到谷值黏度（82.8 °C）的过程中，蛋白中二硫键和氢键增强，β-折叠比例升高，单体蛋白重新聚合进入蛋白大聚体中。总体来看，与2+12亚基相比，含有5+10亚基的蛋白聚合体在热加工过程中的聚合度和热稳定性更高，同时，5+10面团热加工过程中单体蛋白与直链或短支链淀粉之间通过糖苷键和氢键的合作更强，上述两个因素的共同作用，显著抑制了淀粉的糊化和回生。最后，对含有5+10和2+12亚基面条的品质比较进一步证实，5+10面条在煮制过程中形成了更广泛和紧凑的蛋白质-淀粉复合物，抑制了面条淀粉的糊化和消化，使其具有更好的蒸煮特性、口感和抗消化性。本研究的相关结果为通过调控面团和面制品加工过程中的蛋白和淀粉行为，及其互作特性改良面制品质构和消化特性提供了理论和技术支持。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Dynamic behaviors of protein and starch and interactions associated with glutenin composition in wheat dough matrices during sequential thermo-mechanical treatments
连续热机械处理过程中蛋白质和淀粉的动态行为以及与小麦面团基质中麦谷蛋白组成相关的相互作用
  • DOI：
    10.1016/j.foodres.2022.110986
  • 发表时间：
    2022-02-22
  • 期刊：
    FOOD RESEARCH INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    8.1
  • 作者：
    Peng, Pai;Wang, Xiaolong;Hu, Xinzhong
  • 通讯作者：
    Hu, Xinzhong
Macromolecular networks interactions in wheat flour dough matrices during sequential thermal-mechanical treatment
连续热机械处理过程中小麦面粉面团基质中大分子网络的相互作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Food Chemistry
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Wang Xiaolong;Peng Pai;Appels Rudi;Tian Linpei;Zou Xiaoyang
  • 通讯作者：
    Zou Xiaoyang
燕麦、荞麦面条品质提升研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国粮油学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭湃;王柯;王晓龙;胡新中;李小平;邹晓阳
  • 通讯作者：
    邹晓阳

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    刘宇坤;何生;何治亮;张殿伟;李天义;王晓龙;郭小文
  • 通讯作者：
    郭小文
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  • 作者：
    王晓龙;马行;张盼盼;陈雪涛
  • 通讯作者：
    陈雪涛

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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