儲(chǔ)藏微環(huán)境下玉米谷蛋白的SDS-PAGE電泳分析

王若蘭，田曉花，趙 妍

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州450001）

儲(chǔ)藏微環(huán)境下玉米谷蛋白的SDS-PAGE電泳分析

王若蘭，田曉花，趙 妍*

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州450001）

通過SDS-PAGE電泳技術(shù)，分析不同品種的玉米在不同溫濕度微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d和120d谷蛋白的變化，并運(yùn)用Bandscan3.0軟件對(duì)電泳圖譜進(jìn)行分析處理，探究玉米谷蛋白的變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米谷蛋白中大分子量亞基的含量下降，小分子量亞基的含量上升；不同儲(chǔ)藏微環(huán)境下的溫濕度會(huì)影響玉米谷蛋白亞基變化，低溫低濕條件下亞基分子量變化幅度小，而隨著溫濕度的上升，大分子量亞基含量逐漸下降，小分子量亞基含量逐漸增加。對(duì)比四種儲(chǔ)藏微環(huán)境，在15℃和50%RH的條件下，谷蛋白亞基的變化最小，最有利于玉米品質(zhì)的保持。

玉米谷蛋白，SDS-PAGE電泳，儲(chǔ)藏微環(huán)境

玉米是當(dāng)今重要的糧食作物之一，隨著畜牧業(yè)和加工業(yè)對(duì)其需求的逐年增加，玉米將成為未來保障我國(guó)糧食安全的關(guān)鍵作物。蛋白質(zhì)作為玉米重要的營(yíng)養(yǎng)成分之一，其亞基的組成對(duì)于蛋白質(zhì)的功能和營(yíng)養(yǎng)特性影響較大［1-3］。玉米谷蛋白占玉米蛋白含量的20%～28%，富含酰胺基氨基酸，其中的谷氨酰胺占氨基酸總量的1/3［4］，谷氨酰胺有維持腸胃正常代謝和提高免疫力的功能，同時(shí)可以作為膳食補(bǔ)充劑和靜脈營(yíng)養(yǎng)劑［5］，因此玉米谷蛋白作為天然的食品營(yíng)養(yǎng)劑在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域潛力巨大。

儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)中糧食籽粒在生物因子與非生物因子作用下，進(jìn)行微弱的代謝作用。與其他谷物相比，玉米原始水分含量高、胚部巨大使其具有較強(qiáng)的生命活動(dòng)和較高的呼吸強(qiáng)度［6］，因此玉米的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性較差，同時(shí)儲(chǔ)藏微環(huán)境中不同的溫濕度將進(jìn)一步影響玉米籽粒的代謝活動(dòng)。蛋白質(zhì)是玉米籽粒的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其變化規(guī)律受儲(chǔ)藏溫濕度微環(huán)境的影響，目前對(duì)于蛋白質(zhì)變化規(guī)律的研究常采用SDS-PAGE分析方法。SDS-PAGE對(duì)于蛋白質(zhì)的量化、比較、鑒定具有快速、經(jīng)濟(jì)、重復(fù)性好的特點(diǎn)［7-8］，SDSPAGE圖譜分析已廣泛地用于品種鑒定、種子純度檢驗(yàn)、親緣關(guān)系鑒定等研究。目前對(duì)于儲(chǔ)藏期間玉米谷蛋白變化的研究較少，本文以我國(guó)七大儲(chǔ)糧區(qū)域的溫濕度為劃分依據(jù)，模擬了不同生態(tài)區(qū)的儲(chǔ)藏微環(huán)境，運(yùn)用SDS-PAGE對(duì)儲(chǔ)藏期間谷蛋白的變化進(jìn)行分析。探究玉米在儲(chǔ)藏期間蛋白質(zhì)變化的規(guī)律不僅對(duì)安全儲(chǔ)糧有一定借鑒意義，同時(shí)對(duì)于玉米谷蛋白的深度加工和利用，具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

所用玉米 2013年購買于河南瑞星種業(yè)有限公司，品種為先玉335、鄭單958（2013年收獲）；氯化鈉、無水乙醇、氫氧化鈉、丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺、N，N，N'，N'-四甲基乙二胺（TEMED）、十二烷基硫酸鈉（SDS）、過硫酸銨（AP）、三羥甲基氨基甲烷（Tris）、巰基乙醇、甘油、蔗糖、溴酚藍(lán)、鹽酸、甘氨酸、考馬斯亮藍(lán)R-250、甲醇、冰乙酸、低分子量標(biāo)準(zhǔn)蛋白 以上試劑均為分析純；水 均為重蒸水。

DYCZ-24DN型電泳儀、DYY-6C電泳儀電源 北京六一儀器廠；GL-20G-II型高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；THZ-82型水浴恒溫振蕩器 金壇市杰瑞爾電器有限公司；STS-2A型脫色搖床 上海琪特分析儀器有限公司；PHS-3C型精密酸度計(jì) 上海大普儀器有限公司；HWS智能型恒溫恒濕箱 寧波江南儀器廠；JA2003A電子天平 上海精天電子儀器廠；JFSD-70實(shí)驗(yàn)室粉碎磨 上海嘉定糧油儀器有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)條件和樣品處理 根據(jù)生態(tài)儲(chǔ)糧區(qū)域的不同，我國(guó)劃分為七大儲(chǔ)糧區(qū)域，依據(jù)玉米主要產(chǎn)區(qū)的位置實(shí)驗(yàn)條件選擇以東北儲(chǔ)糧區(qū)、華北儲(chǔ)糧區(qū)、華中儲(chǔ)糧區(qū)和華南儲(chǔ)糧區(qū)的年平均溫濕度條件作為代表，設(shè)計(jì)了A：15℃，50%RH；B：20℃，65%RH；C：28℃，75%RH；D：35℃，85%RH四種微環(huán)境條件，并在恒溫恒濕箱中進(jìn)行人工模擬儲(chǔ)藏，其中A、B、C、D四種微環(huán)境分別屬于低溫儲(chǔ)藏、準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏、常溫儲(chǔ)藏和高溫儲(chǔ)藏的范圍，具有代表性，儲(chǔ)藏時(shí)間為120d，每60d取A、B、C、D處理組玉米樣品用實(shí)驗(yàn)室粉碎磨在960r/m in的轉(zhuǎn)速下磨成粉末（每組樣品需粉碎3次，每次的粉碎時(shí)間為10s），過60目的篩網(wǎng)，裝自封袋備用。

1.2.2 谷蛋白質(zhì)提取 參照文獻(xiàn)［9-10］的方法，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。稱取2g處理后樣品置于10m L的離心管中，按照1∶1.5的比例加蒸餾水并攪拌均勻，在水浴振蕩器上振蕩30min（220r/min），5000r/min離心10min，得到沉淀I；按照1∶1.5的比例在沉淀I中加入10%的氯化鈉溶液，重復(fù)上述步驟得沉淀II；然后按照1∶1的比例在沉淀II中加入70%的乙醇溶液并攪拌均勻，在水浴振蕩器上振蕩1h（220r/min），5000r/min離心10min，得到沉淀III；按照1∶1的比例在沉淀III中加入0.2%的氫氧化鈉溶液并攪拌均勻，在水浴振蕩器上振蕩1h（220r/m in），5000r/m in離心10m in，上清液置-20℃貯存（7d備用），供電泳分析。

1.2.3 電泳條件 采用垂直板SDS-PAGE凝膠電泳［11-12］并選取合適的條件，樣品緩沖液為0.01mol/L pH8.0 Tis-HCI緩沖液、2%SDS、5%巰基乙醇、40%蔗糖及0.02%溴酚藍(lán)；分離膠與濃縮膠濃度分別為濃度12%與5%；電極緩沖溶液為0.1%SDS，0.05mol/L Tris-0.384mol/L甘氨酸緩沖液，pH為8.3；制膠厚度為1.0mm，進(jìn)樣量為15μm。

凝膠電泳開始時(shí)電流為15mA，待樣品進(jìn)入到分離膠，電流調(diào)節(jié)至35mA。當(dāng)溴酚藍(lán)指示劑距玻璃板下沿0.5cm時(shí)，關(guān)閉電源。待電泳結(jié)束后用考馬斯亮藍(lán)法進(jìn)行染色2～10h，蒸餾水沖洗干凈后加入脫色液置于脫色搖床上進(jìn)行脫色，數(shù)小時(shí)可換一次脫色液，直至背景清晰，進(jìn)行成像。

1.3 電泳圖譜處理

采用Bandscan 3.0軟件對(duì)電泳圖譜進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

圖1 原始樣品的谷蛋白電泳圖譜Fig.1 Glutelin electrophoretogram patterns for the originnal sample

圖2 不同微環(huán)境條件下儲(chǔ)藏60d的谷蛋白電泳圖譜Fig.2 Glutelin electrophoretogram patterns for the sample which were stored 60d under different micro-environmental conditions

圖1～圖3分別為先玉335和鄭單958原始樣品以及在不同儲(chǔ)藏微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d和120d的谷蛋白電泳圖譜。

圖3 不同微環(huán)境條件下儲(chǔ)藏120d的先玉335和鄭單958的谷蛋白電泳圖譜Fig.3 Glutelin electrophoretogram patterns for the sample of Xianyu 335 and Zhengdan 958 which were stored 120d under different micro-environmental conditions

通過Bandscan 3.0軟件對(duì)電泳圖譜進(jìn)行分析處理得出如下結(jié)果（見表1～表5），其中表1為兩種玉米原始樣品的谷蛋白亞基分子量與百分比；表2、表4分別為先玉335在不同微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d和120d的谷蛋白亞基分子量和百分比；表3、表5分別為鄭單958在不同微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d和120d的谷蛋白亞基分子量和百分比。

表1 兩種玉米原始樣品的谷蛋白亞基分子量與百分比Table 1 Themolecularweight and percentage of gluten subunit for the two originalmaize samples

表2 先玉335在不同微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d后的谷蛋白亞基分子量和百分比Table 2 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Xianyu 335 which was stored 60d under different micro-environmental conditions

表3 鄭單958在不同微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d后的谷蛋白亞基分子量和百分比Table 3 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Zhengdan 958 which was stored 60d under different micro-environmental conditions

在4種微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d的先玉335玉米與其原始樣品相比，谷蛋白組成發(fā)生了變化，主要體現(xiàn)在蛋白質(zhì)亞基的分子量和所占百分比上，在儲(chǔ)藏期間伴隨著高分子量谷蛋白亞基的分解和低分子量谷蛋白亞基的積累，其中分子量小于16ku的亞基變化較為明顯。由表1和表2可知：4種儲(chǔ)藏微環(huán)境條件下（15℃和50%RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和85%RH）分子量為72ku的谷蛋白亞基條帶消失，而在60～70ku之間出現(xiàn)了新的亞基條帶；分子量小于16ku的谷蛋白亞基所占百分比與原始樣品相比分別增加了0.0%、12.8%、13.4%和34.6%。由表2和表4可知：在4種微環(huán)境下儲(chǔ)藏120d的玉米與儲(chǔ)藏60d的玉米相比，其谷蛋白主要亞基的分子量進(jìn)一步減小，在15℃和50%RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和75%RH 4種條件下分子量小于16ku的谷蛋白亞基所占百分比分別增加了9.5%、2.8%、9.0%和6.6%。

表4 先玉335在不同微環(huán)境下儲(chǔ)藏120d后的谷蛋白亞基分子量和百分比Table 4 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Xianyu 335 which was stored 120d under differentmicroenvironmental conditions

表5 鄭單958在不同微環(huán)境下儲(chǔ)藏120d后的谷蛋白亞基分子量和百分比Table 5 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Zhengdan 958 which was stored 120d under different microenvironmental conditions

在4種微環(huán)境下儲(chǔ)藏60d的鄭單958玉米與其原始樣品相比，谷蛋白亞基分子量及百分比的變化如表1和表3所示：在4種儲(chǔ)藏微環(huán)境條件下（15℃和50% RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和85%RH）分子量為70ku的谷蛋白亞基條帶消失，而在65～70ku之間出現(xiàn)了新的條帶；分子量小于16ku的谷蛋白亞基所占百分比與原始樣品相比分別增加了0.0%、12.8%、31.2%和34.3%。由表3和表5可知：在4種微環(huán)境下儲(chǔ)藏120d的玉米與儲(chǔ)藏60d的玉米相比，其谷蛋白主要亞基的分子量進(jìn)一步減小，15℃和50%RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和75%RH 4種條件下分子量小于16ku的谷蛋白亞基所占百分比分別增加了0.0%、18.3%、2.1%和13.6%。

通過對(duì)2種玉米樣品在不同儲(chǔ)藏溫濕度微環(huán)境下的谷蛋白變化規(guī)律進(jìn)行分析，其結(jié)果表明：在儲(chǔ)藏期間，分子量高于70ku的谷蛋白逐漸降解，而小分子量蛋白逐漸積累；隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，2種玉米樣品的谷蛋白亞基分子量均存在一定程度的減小；在不同的儲(chǔ)藏微環(huán)境條件下谷蛋白亞基分子量的減小程度與儲(chǔ)藏溫度和濕度有關(guān)，15℃和50%RH條件下的亞基分子量變化范圍最小，而35℃和85%RH條件下的亞基分子量變化范圍最大。玉米谷蛋白亞基的變化可能是由蛋白質(zhì)的降解引起的，有研究表明植物蛋白質(zhì)降解與肽鏈內(nèi)切酶的活性相關(guān)［13-14］，玉米籽粒中富含水解酶和氧化還原酶，儲(chǔ)藏過程中，適宜的溫度和濕度會(huì)使酶活力大大增強(qiáng)，從而加速玉米谷蛋白的降解。張進(jìn)忠等［15］研究發(fā)現(xiàn)小麥儲(chǔ)藏一段時(shí)間后，低分子量麥谷蛋白減少，高分子量麥谷蛋白增加，與本文中玉米谷蛋白的變化不一致，其原因可能為與小麥相比，玉米具有含水量高、呼吸強(qiáng)度大的特點(diǎn)，且胚部含有大量蛋白質(zhì)，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的降解，而小麥經(jīng)過后熟作用又合成了一定量的麥谷蛋白，導(dǎo)致了高分子量麥谷蛋白的增加。

3 結(jié)論

整體而言，不同儲(chǔ)藏微環(huán)境條件下，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)兩種玉米樣品谷蛋白中大分子量亞基含量下降，而小分子量亞基含量升高。溫度和濕度對(duì)玉米谷蛋白的影響，表現(xiàn)為低溫低濕條件下亞基分子量和亞基含量變化幅度較小，而隨著溫濕度的上升，大分子量亞基含量逐漸減小，小分子量亞基含量逐漸增加。對(duì)比四種儲(chǔ)藏微環(huán)境，在15℃和50%RH的條件下，谷蛋白亞基組成變化最小，最有利于玉米品質(zhì)的保持。

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SDS-PAGE electrophoresis analysis of corn gluten under storage microenvironment

WANG Ruo-lan，TIAN Xiao-hua，ZHAO Yan*
（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

The change of corn gluten in different varieties was analyzed by SDS-PAGE electrophoresis technique. Corn was stored for 60d and 120d under storage microenvironment with different temperature and humidity，and Bandscan 3.0 software was used to analyze the electrophoresis patterns and exp lore the variation of corn gluten.Experimental results showed that:with the extension of storage time，the proportion of high molecular weight subunit declined in corn gluten，and the proportion of low molecular weight subunit increased.Under different storage microenvironment，the changes of corn gluten were effected by temperature and humidity. Subunit molecular varied slightly with low temperature and humidity.With the rising of temperature and humidity，the proportion of high molecular weight subunit decreased gradually，and the proportion of low molecular weight subunit increased.Compared the four storage microenvironment，the variation of corn gluten subunit was the most least under the condition of 15℃ and 50%RH.Hence，15℃ and 50%RH was most suitable to maintaining the quality of corn.

corn gluten；SDS-PAGE electrophoresis；storage microenvironment

TS210.2

A

1002-0306（2015）08-0162-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.024

2014－07－02

王若蘭（1960-），女，碩士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與儲(chǔ)藏。

*通訊作者：趙妍（1982-），女，博士，講師，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品采后保鮮與儲(chǔ)藏。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）（2012AA101705-2）；河南省教育廳自然科學(xué)項(xiàng)目（13B550956）；河南工業(yè)大學(xué)高層次人才基金（2011BS016）。