基于主成分分析不同加工方式鮮食小麥蛋白功能特性及亞基結(jié)構(gòu)

溫青玉，張康逸，楊淑禎，祝俊國(guó)，王宇飛，李天義

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南省全谷物小麥制品加工國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，河南省全谷物鮮食加工工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450002）（2.河南省安康食品科技研究院，河南鄭州 450006）（3.中北大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，山西太原 038507）（4.淮陽(yáng)縣金農(nóng)實(shí)業(yè)有限公司，河南淮陽(yáng) 466700）

鮮食小麥?zhǔn)巧珴杀叹G、顆粒飽滿、處于乳熟期的小麥粒[1]。由于其色澤誘人、口感獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高等特點(diǎn)，逐漸成為一種深受大家喜愛的全谷物健康食品[2]。鮮食小麥蛋白含量豐富，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值明顯優(yōu)于大多數(shù)植物蛋白質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的天然蛋白[3]。由于其蛋白質(zhì)含量高，氨基酸種類豐富，可將其制作成青麥醬[4]、捻轉(zhuǎn)[5]、青麥糕[6]、鮮食小麥粽子[7]、小炒鮮食小麥，蛋黃火焗鮮食小麥等美味佳肴[8]，口感清甜，老少皆宜，且其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)前景備受各界的關(guān)注，具有良好的發(fā)展前景[9,10]。生活中鮮食小麥的加工多采用濕熱法和干熱法，常見的即為煮制和炒制。與未加工的鮮食小麥相比，熱處理后的鮮食小麥?zhǔn)秤梅秶鼜V。在食品加工過(guò)程中，熱處理引起的蛋白質(zhì)的變化會(huì)對(duì)食品的品質(zhì)包括風(fēng)味以及感官特性方面形成有利的影響[11]。主成分分析法作為一種基于降維思想的多元統(tǒng)計(jì)方法，近年來(lái)為食品品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)提供便利，因其在減少評(píng)價(jià)指標(biāo)的前提下能夠提取出主要影響指標(biāo)而被廣泛應(yīng)用[12]。因此，通過(guò)探討煮制和炒制濕熱處理加工方式對(duì)鮮食小麥蛋白功能特性及結(jié)構(gòu)的影響，并運(yùn)用主成分分析法分別對(duì)其功能特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而找到鮮食小麥的最適加工方式，使其在食品加工過(guò)程中保持良好的風(fēng)味和功能特性的研究具有參考意義。

相關(guān)研究表明對(duì)鮮食小麥進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，?huì)使鮮食小麥蛋白的持水性，乳化性，溶解性等功能特性發(fā)生改變，最終影響產(chǎn)品的品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)[5]。李杰等[13]研究表明高溫、高壓、高剪切力會(huì)使糧油中的蛋白結(jié)構(gòu)產(chǎn)生組織化，從而改善食品的口感。Wittayachai等[14]研究表明熱加工可能會(huì)通過(guò)降低可溶性蛋白分子間作用力使蛋白凝膠能力喪失，進(jìn)而使蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性升髙。Chandrasiri等[15]發(fā)現(xiàn)熱處理會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生氧化，引起蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)以及功能特性發(fā)生改變。目前，未發(fā)現(xiàn)不同濕熱處理加工方式對(duì)鮮食小麥蛋白功能性質(zhì)及結(jié)構(gòu)影響方面的研究。

基于以上原因，本實(shí)驗(yàn)以炒制和煮制兩種濕熱處理后的鮮食小麥為原料，通過(guò)堿提酸沉法提取蛋白，并對(duì)鮮食小麥蛋白的結(jié)構(gòu)和功能特性進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)運(yùn)用主成分分析法對(duì)不同加工方式鮮食小麥蛋白的功能特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，找到鮮食小麥的最適加工方式，以期為鮮食小麥蛋白的原料熱加工和改性研究提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮食小麥（糯麥2號(hào)），河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所提供；石油醚（30～60 ℃）、濃鹽酸（鹽酸濃度36%～38%）、磷酸二氫鉀、濃硫酸、甲醇、無(wú)水乙醇、無(wú)水亞硫酸鈉、氯仿、硼酸、氫氧化鈉、消化片、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉等，所用試劑均為分析純。

DHG-9240A鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JW1042低速離心機(jī)，安徽嘉文儀器裝備有限公司；K110全自動(dòng)凱氏定氮儀，山東海能科學(xué)儀器有限公司；DYCZ-24DN電泳儀、DYY-6C型電泳儀電源、WD-9413B型凝膠成像分析系統(tǒng)，北京六一生物科技有限公司；SK-R330-Pro數(shù)顯型翹板搖床，北京大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；800Y多功能粉碎機(jī)，永康市鉑歐五金制品有限公司；FJ-200高速分散均質(zhì)機(jī)，上海嫩谷機(jī)電設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

從冰箱（-40 ℃）里取出冷凍后的鮮食小麥，對(duì)其進(jìn)行清洗，解凍，洗去鮮食小麥表面的雜質(zhì)及灰塵，待除去表面殘留的水分后對(duì)其進(jìn)行炒制和煮制處理。

1.2.2 炒制鮮食小麥

稱取350 g左右的鮮食小麥，分別對(duì)鮮食小麥進(jìn)行0 min、5 min、10 min、15 min、20 min不同時(shí)間的炒制（功率均為1300 W）處理。將炒過(guò)的鮮食小麥冷卻至室溫后，置于鼓風(fēng)干燥箱里（55 ℃）烘干至恒重，置于干燥處備用。

1.2.3 煮制鮮食小麥

參照張舒等[16]的方法并略加改動(dòng)。稱取500 g左右的鮮食小麥，分別對(duì)其進(jìn)行0 min、5 min、10 min、15 min、20 min不同時(shí)間的煮制（功率均為1300 W）處理。將煮好的鮮食小麥冷卻至室溫后放進(jìn)鼓風(fēng)干燥箱（55 ℃）烘干至恒重，收集放置干燥處備用。

1.2.4 粉碎

把鮮食小麥放到粉碎機(jī)里依次進(jìn)行粉碎，粉碎徹底后過(guò)60目篩，將過(guò)篩后的鮮食小麥粉置于干燥處，以備后續(xù)脫脂處理。

1.2.5 脫脂

參考MacRitchie等[17]的方法，對(duì)過(guò)篩后的鮮食小麥進(jìn)行脫脂處理。

1.2.6 鮮食小麥蛋白的提取

參考溫青玉等[2]的方法，對(duì)脫脂后的鮮食小麥提取蛋白質(zhì)。

1.2.7 持水性、持油性的測(cè)定

參考Hashimoto[18]和孫媛[19]的測(cè)定方法。稱取0.2 g鮮食小麥蛋白，加入20 mL的蒸餾水（大豆油），充分混勻、震蕩，靜置20 min后于4000 r/min下離心15 min，倒掉上層未吸附的水（大豆油）后進(jìn)行稱重，計(jì)算每克鮮食小麥蛋白樣品的持水性（持油性），計(jì)算公式如公式（1）所示。

式中：w0表示鮮食小麥蛋白樣品的質(zhì)量，g；w1表示離心管加鮮食小麥蛋白樣品的總質(zhì)量，g；w2表示離心管加離心后沉淀的總質(zhì)量，g。

1.2.8 乳化性、乳化穩(wěn)定性的測(cè)定

參照Yin[20]的方法，用去蒸餾水配制10 g/L的蛋白溶液，振蕩30 min使其充分溶解，3000 r/min下離心10 min，取上清液15 mL，再加入5 mL玉米油在高速分散均質(zhì)機(jī)中以10000 r/min均質(zhì)1 min，制備得到乳狀液后，分別于0 min和10 min時(shí)從乳液底部吸取5 μL樣品加入到5 mL 0.1% SDS溶液中，混合均勻后在500 nm的波長(zhǎng)處分別測(cè)定吸光度A0和A10，以0.10% SDS做空白。按公式（2）和公式（3）分別計(jì)算乳化活性指數(shù)（Emulsifying Activity Index，EAI）和乳化穩(wěn)定性指數(shù)（Emulsifying Stability Index，ESI）。

式中：EAI表示乳化活性指數(shù)；ESI表示乳化穩(wěn)定性指數(shù)；A0表示在0 min時(shí)的吸光度值；A10表示在10 min時(shí)的吸光度值；N表示稀釋倍數(shù)，100；θ表示油相體積，0.25；L表示比色皿厚度，1 cm；C表示蛋白質(zhì)濃度，mol/L。

1.2.9 起泡性、起泡穩(wěn)定性的測(cè)定

參照楊鋒等人[21]的方法，用去蒸餾水配制10 g/L的蛋白溶液，振蕩30 min使其充分溶解，3000 r/min下離心10 min，取上清液30 mL（V0，mL）置于高速分散均質(zhì)機(jī)中以10000 r/min均質(zhì)1 min后，記錄泡沫體積（V1，mL），待靜置20 min后，再記錄泡沫體積（V20，mL）。按公式（4）和公式（5）分別計(jì)算起泡能力（Foaming Capacity，F(xiàn)C）和泡沫穩(wěn)定性（Foaming Stability，F(xiàn)S）。

式中：FC表示起泡能力，%；FS表示泡沫穩(wěn)定性，%；V0表示上清液體積，mL；V1表示均值1 min后的泡沫體積，mL；V20表示靜置20 min后的泡沫體積，mL。

1.2.10 溶解性的測(cè)定

參考樸金苗等[22]的測(cè)定方法，取0.5 g鮮食小麥蛋白置于50 mL蒸餾水中溶解，室溫振蕩1 h后于4000 r/min離心20 min，測(cè)定上清液中的氮含量。溶解度計(jì)算如公式（6）所示。

1.2.11 SDS-PAGE電泳測(cè)定

采用12%分離膠、5%濃縮膠對(duì)鮮食小麥蛋白進(jìn)行SDS-PAGE電泳分析。稱取1 mg樣品于25 μL 4倍上樣緩沖液中，漩渦振蕩后離心，取上清液，將其在沸水中煮制8 min使蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性；恒定電流10 mA，電泳時(shí)間約40 min。進(jìn)入分離膠后，將恒定電流調(diào)至20 mA，電泳約80 min，待溴酚藍(lán)距凝膠邊緣大約5 mm時(shí)，停止電泳；染色液染色1 h后，脫色液進(jìn)行脫色，多次更換脫色液，直至蛋白條帶清晰，最后用凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行電泳圖譜拍攝。

1.2.12 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)處理均進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，且所得數(shù)據(jù)均為3次平行實(shí)驗(yàn)的平均值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采用SPSS 16.0、Origin 8.0和MATLAB R2014a進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與繪圖分析。其中，顯著性比較采用單因素方差分析，當(dāng)p＜0.05時(shí)表示數(shù)據(jù)間具有顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 持水性和持油性的比較分析

蛋白質(zhì)的持水性和持油性[23]在蛋白食品的加工過(guò)程中起著非常重要的作用，且與食品貯藏過(guò)程中的“保鮮”及“成型”有密切的聯(lián)系。

在炒制和煮制兩種熱處理加工方式下鮮食小麥蛋白持水性的變化如圖1所示。由圖1可知，未加工的鮮食小麥蛋白的持水性為1.57 g/g，炒制的鮮食小麥蛋白的持水性在10 min內(nèi)增加至最高2.38 g/g，煮制的鮮食小麥蛋白的持水性在20 min內(nèi)增加至3.84 g/g，這與周小理等[24]研究的濕熱處理對(duì)苦蕎蛋白的持水性的影響基本一致。隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，炒制處理的鮮食小麥蛋白的持水性先增大后略微減小至2.25 g/g，而煮制處理的鮮食小麥蛋白的持水性則呈逐漸增大趨勢(shì)。隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種熱處理的鮮食小麥蛋白的持水性差異逐漸顯著，在20 min時(shí)達(dá)到差異極顯著水平（p＜0.01），此時(shí)煮制的持水性達(dá)3.84 g/g，而炒制的持水性達(dá)到2.24 g/g。綜上所述，煮制鮮食小麥蛋白的持水性要高于炒制鮮食小麥蛋白。原因可能是鮮食小麥在煮制過(guò)程中吸收水分，促使蛋白質(zhì)分子與水分子相互作用，增加了疏水基團(tuán)的暴露[25]；而鮮食小麥在炒制過(guò)程中水分供應(yīng)不足，減少了疏水基團(tuán)的暴露，導(dǎo)致其持水性較煮制鮮食小麥蛋白低。因此，隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種熱處理的持水性差距逐漸顯著。

圖1 不同加工方式下鮮食小麥蛋白持水性的變化Fig.1 The changes of water holding capacity of fresh wheat protein using different processing methods

在炒制和煮制兩種熱處理加工方式下鮮食小麥蛋白持油性的變化如圖2所示。由圖2可知，未加工的鮮食小麥蛋白的持油性為3.89 g/g，煮制的和炒制的鮮食小麥蛋白的持油性在15 min時(shí)均增長(zhǎng)至最高4.34 g/g。隨加工時(shí)間的延長(zhǎng)，炒制處理的鮮食小麥蛋白的持油性呈先降低后上升再降低的趨勢(shì)，持油性3.89 g/g先降低至2.00 g/g，后上升至最高4.34 g/g，在20 min時(shí)持油性降低至3.93 g/g，而煮制處理的鮮食小麥蛋白的持油性呈先上升后降低的趨勢(shì)，煮制10 min的鮮食小麥蛋白持油性要顯著高于炒制鮮食小麥蛋白（p＜0.05），在煮制5 min時(shí)差距最為顯著（p＜0.01），持油性分別為2.00 g/g，3.98 g/g，但煮制20 min的鮮食小麥蛋白持油性2.91 g/g要顯著低于炒制持油性3.93 g/g。隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)被破壞，促使肽鏈展開[26]，使油在蛋白質(zhì)中能夠均勻分布，同時(shí)，也促進(jìn)了蛋白質(zhì)和油分子之間的相互作用[27,28]。兩種熱處理加工方式相比，煮制鮮食小麥蛋白的持油性要高于炒制鮮食小麥蛋白。原因可能是煮制后的鮮食小麥蛋白中的極性基團(tuán)更易于與油分子結(jié)合，而炒制的鮮食小麥蛋白較難與油分子結(jié)合?；谶@些特性，可將其應(yīng)用于油條，油餅等油炸食品，以及烘焙制品中。

圖2 不同加工方式下鮮食小麥蛋白持油性的變化Fig.2 The changes of oil retention of fresh wheat protein using different processing methods

2.2 乳化性、乳化穩(wěn)定性的比較分析

蛋白質(zhì)的乳化性和乳化穩(wěn)定性[29]在食品的加工過(guò)程中也具有十分重要的作用，良好的乳化性決定良好的口感，但其易受蛋白的分子量，表面疏水性和空間阻礙的影響[30]。

在炒制和煮制兩種加工方式下鮮食小麥蛋白乳化性和乳化穩(wěn)定性的變化分別如圖3和圖4所示。由圖3可知，未加工的鮮食小麥蛋白的乳化性為1.35 m2/g，而炒制的鮮食小麥蛋白的持水性在15 min內(nèi)增加至最高4.30 m2/g，煮制的鮮食小麥蛋白的乳化性在15 min內(nèi)增加至4.05 m2/g，這與周小理等[24]研究的濕熱處理對(duì)苦蕎蛋白乳化性的影響結(jié)果較為一致。隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，炒制和煮制處理的鮮食小麥蛋白的乳化性均呈先上升后下降的趨勢(shì)。兩種熱處理加工的鮮食小麥蛋白在開始時(shí)乳化性相差并不顯著，但在10 min時(shí)兩種熱處理加工的鮮食小麥蛋白乳化性差異極顯著（p＜0.01），此時(shí)煮制和炒制的乳化性分別為2.15 m2/g，4.05 m2/g。由圖3及乳化性變化幅度可知，炒制鮮食小麥蛋白的乳化性要高于煮制鮮食小麥蛋白。

圖3 不同加工方式下鮮食小麥蛋白乳化性的變化Fig.3 The changes of emulsification of fresh wheat protein using different processing methods

圖4 不同加工方式下鮮食小麥蛋白乳化穩(wěn)定性的變化Fig.4 The changes of emulsification stability of fresh wheat protein under different processing methods

由圖4可知，未加工的鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性為14.56 min，炒制和煮制的鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性在處理20 min內(nèi)分別增加至15.11 min、19.52 min。隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，炒制處理的鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性呈先下降后升高的趨勢(shì)，乳化穩(wěn)定性14.56 min先降低至11.62 min，后上升至最高15.11 min，煮制處理的鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性呈先上升后降低再上升的趨勢(shì)，乳化穩(wěn)定性14.56 min先升高至15.75 min，后降低至12.93 min，在20 min時(shí)乳化穩(wěn)定性上升至最高19.52 min。由圖4以及乳化穩(wěn)定性變化的幅度可知，煮制鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性要高于炒制鮮食小麥蛋白，且隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種熱處理的鮮食小麥蛋白在10 min時(shí)的乳化穩(wěn)定性差異不顯著，而在加工10 min后兩種熱處理的鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性差異逐漸顯著（p＜0.05）。

出現(xiàn)上述情況的原因可能是適度的熱處理會(huì)增大鮮食小麥蛋白分子的柔順性，促使乳化性的上升，但過(guò)度的熱處理會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)過(guò)度變性產(chǎn)生許多聚集體，使分子的柔順性降低，溶解度降低，從而導(dǎo)致其乳化效果明顯下降[31]。王金梅[32]研究發(fā)現(xiàn)熱處理會(huì)使蛋白的乳化性上升，且證明了熱處理后的蛋白確實(shí)比未熱處理的蛋白具有更加柔順性的構(gòu)象，這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果較為相似。隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白分子柔韌性不斷增強(qiáng)，使熱處理后的鮮食小麥蛋白的乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)?；谶@些特性，可將其應(yīng)用于面包，牛奶，蛋糕，湯圓，糯米丸子中。

2.3 起泡性、泡沫穩(wěn)定性的比較分析

蛋白質(zhì)的起泡性和泡沫穩(wěn)定性在一些食品領(lǐng)域也是起著十分重要的作用，其主要受蛋白濃度、pH值、溫度等因素的影響。

在炒制和煮制兩種加工方式下鮮食小麥蛋白起泡性和泡沫穩(wěn)定性的變化分別如圖5和圖6所示。由圖5可知，熱處理前鮮食小麥蛋白的起泡性為28.89%，炒制和煮制鮮食小麥蛋白的起泡性最高值分別為44.67%、40.00%，隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種熱處理的鮮食小麥蛋白的起泡性均呈先上升后下降的趨勢(shì)，煮制的起泡性先從28.89%上升至40.00%，后下降至36.22%；炒制的起泡性先從28.89%上升至44.67%，后下降至40.00%。且炒制鮮食小麥蛋白的起泡性大于煮制鮮食小麥蛋白的，炒制鮮食小麥蛋白的起泡性在10 min時(shí)達(dá)到最佳為44.67%，且在10 min時(shí)炒制鮮食小麥蛋白的起泡性44.67%顯著高于煮制36.67%（p＜0.05）。在熱處理過(guò)程中，起泡性先呈現(xiàn)上升趨勢(shì)的原因可能是因?yàn)闊崽幚硎沟鞍踪|(zhì)被破壞，暴露更多的疏水性氨基酸，提高空氣與鮮食小麥蛋白結(jié)合的能力，進(jìn)而提高鮮食小麥蛋白的起泡能力。張舒等[16]也發(fā)現(xiàn)了采用蒸制和煮制處理綠豆，綠豆蛋白的起泡性也顯著提高，與本研究結(jié)果較一致，但隨著熱處理時(shí)間的增加，起泡性呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，可能是因?yàn)檫^(guò)度的熱處理減弱了鮮食小麥蛋白的肽鏈柔軟程度，致使起泡性減弱。

圖5 不同加工方式下鮮食小麥蛋白起泡性的變化Fig.5 The changes of foamability of fresh wheat protein under different processing methods

圖6 不同加工方式下鮮食小麥蛋白泡沫穩(wěn)定性的變化Fig.6 The changes of foam stability of fresh wheat protein under different processing methods

由圖6可知，熱處理前鮮食小麥蛋白泡沫穩(wěn)定性為34.72%，炒制和煮制鮮食小麥蛋白的泡沫穩(wěn)定性在15 min時(shí)分別為25.55%、41.11%?？傮w來(lái)看，炒制和煮制鮮食小麥蛋白的泡沫穩(wěn)定性均呈先降低后升高再降低的趨勢(shì)，炒制的泡沫穩(wěn)定性先從34.72%降低至20.10%，后上升至25.55%，在20 min時(shí)泡沫穩(wěn)定性又降低至16.67%；煮制的泡沫穩(wěn)定性先從34.72%降低至21.78%，后上升至最高41.11%，在20 min時(shí)泡沫穩(wěn)定性又降低至21.44%。這可能是由于熱處理初始時(shí)鮮食小麥蛋白結(jié)構(gòu)被破壞，單體分子增多，溶解度降低，使得鮮食小麥蛋白泡沫穩(wěn)定性降低。適當(dāng)時(shí)間的熱處理后，鮮食小麥蛋白中含有的單體分子逐漸分解成具有可溶性的小分子蛋白，溶解度上升，故鮮食小麥的泡沫穩(wěn)定性呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；但隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮食小麥蛋白的溶解度逐漸降低，致使鮮食小麥蛋白形成的泡沫厚度，強(qiáng)度減弱，因此泡沫穩(wěn)定性又呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這與喬立文[33]認(rèn)為蛋白的起泡穩(wěn)定性降低是由于蛋白及其復(fù)合物分解導(dǎo)致的研究一致。此外，蛋白的起泡性和泡沫穩(wěn)定性可賦予食品松軟的結(jié)構(gòu)和良好且獨(dú)特的口感，基于此性質(zhì)可將其應(yīng)用于冰激凌、蛋奶酥、棉花糖、土司面包，奶油蛋糕等產(chǎn)品中。

2.4 溶解性比較分析

溶解性是評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)應(yīng)用性的一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)，它易受pH值、溫度、離子強(qiáng)度等因素的影響[34]。溶解性好的蛋白質(zhì)易于食品的加工利用，同時(shí)有利于增加食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，如功能型飲料等。

在炒制和煮制兩種加工方式下鮮食小麥蛋白的溶解度的變化如圖7所示。由圖7可知，兩種加工方式下鮮食小麥蛋白的溶解性均隨熱處理時(shí)間的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，炒制的溶解性先從7.51%升高至28.66%，后下降至26.80%；煮制的溶解性先從7.51%升高至30.31%，后下降至22.04%。在10 min時(shí)煮制鮮食小麥蛋白的溶解度28.83%要顯著高于炒制鮮食小麥蛋白的溶解度9.57%（p＜0.01），且在15 min時(shí)，兩種加工方式下鮮食小麥蛋白的溶解性均達(dá)到最佳，此時(shí)，炒制和煮制鮮食小麥蛋白的溶解度分別為28.66%、30.31%。在熱處理加工過(guò)程中，初期鮮食小麥蛋白分解成可溶性小分子蛋白，隨著熱處理加工時(shí)間的延長(zhǎng)，小分子蛋白又重新聚集成不溶性的大分子蛋白，所以煮制和炒制的鮮食小麥蛋白的溶解度呈先上升后下降的趨勢(shì)[35]。李爽等[36]研究發(fā)現(xiàn)熱處理后完全變性的葵花蛋白的溶解性開始下降，這與本實(shí)驗(yàn)熱處理15 min后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致，還有張舒等[16]研究發(fā)現(xiàn)熱處理20 min后完全變性的綠豆蛋白的溶解度也開始下降，與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果較為相似，導(dǎo)致蛋白變性所需熱處理時(shí)間的不同可能是因?yàn)榕c綠豆蛋白相比鮮食小麥蛋白的成分和結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，水溶性蛋白含量較高，在加熱環(huán)境下易變性。因此，在食品生產(chǎn)過(guò)程中，可以采用適度熱加工條件來(lái)避免蛋白溶解度的下降，進(jìn)而保持食品的功能特性。

圖7 不同加工方式下鮮食小麥蛋白溶解性的變化Fig.7 The changes of solubility of fresh wheat protein under different processing methods

2.5 功能特性的綜合評(píng)價(jià)

2.5.1 功能特性主成分分析

主成分分析法可將較多的評(píng)價(jià)指標(biāo)降維成幾個(gè)互不相關(guān)的綜合指標(biāo)，這些綜合指標(biāo)能夠反應(yīng)所有指標(biāo)提供的大部分信息[37]。因此，本文對(duì)不同加工方式下鮮食小麥蛋白的持水性、持油性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性以及溶解性進(jìn)行主成分分析。運(yùn)用MATLAB R2014a求出各個(gè)主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率，如表1所示。

表1 主成分特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 1 Eigenvalue, contribution rate and cumulative contribution rate of principal component

依據(jù)主成分特征值a≥1的基本原則，煮制和炒制加工方式分別提取3個(gè)主成分。煮制加工方式提取的3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為46.56%、34.37%和19.06%，累積貢獻(xiàn)率為99.99%。炒制加工方式提取的3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為46.65%、30.30%和23.03%，累積貢獻(xiàn)率為99.98%，能夠反應(yīng)功能特性的大部分信息。因此，可以用前3個(gè)主成分（分別定義為PC1、PC2、PC3）對(duì)不同加工方式鮮食小麥蛋白的功能特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。煮制加工方式提取的3個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的得分（分別定義為F1、F2、F3）[38]為：

炒制加工方式提取的3個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的得分(分別定義為F4、F5、F6)為：

由表1和表2可知，煮制加工方式PC1的貢獻(xiàn)率為46.56%。在得分F1的表達(dá)式中，持油性（x2）系數(shù)最大；PC2的貢獻(xiàn)率為34.37%，在得分F2的表達(dá)式中，持水性（x1），溶解性（x7）系數(shù)最大；PC3的貢獻(xiàn)率為19.06%，在得分F3的表達(dá)式中，乳化性（x3），乳化穩(wěn)定性（x4）系數(shù)最大。綜上所述，持水性、持油性、乳化性、乳化穩(wěn)定性和溶解性可作為煮制加工方式鮮食小麥蛋白功能特性的綜合指標(biāo)。

表2 各主成分的特征向量Table 2 Eigenvectors of principal components

對(duì)于炒制加工方式而言，PC1的貢獻(xiàn)率為46.65%，在得分F4的表達(dá)式中，乳化穩(wěn)定性（x4）系數(shù)最大；PC2的貢獻(xiàn)率為30.30%，在得分F5的表達(dá)式中，持油性（x2），溶解性（x7）系數(shù)最大；PC3的貢獻(xiàn)率為23.03%，在得分F6的表達(dá)式中，起泡性（x5），持水性（x1）系數(shù)最大。綜上所述，持水性、持油性、乳化穩(wěn)定性、起泡性和溶解性可作為炒制加工方式鮮食小麥蛋白功能特性的綜合指標(biāo)。

2.5.2 功能特性綜合評(píng)價(jià)

在煮制和炒制加工方式下不同處理時(shí)間提取的各主成分的得分和綜合得分情況如表3所示，綜合得分是根據(jù)F=λ1F1+λ2F2+λ3F3（λ為貢獻(xiàn)率）[39]計(jì)算得出。綜合得分越高，表明鮮食小麥蛋白的功能特性越好；反之，則表明鮮食小麥蛋白的功能特性越差[40]。從表3中可以看出，煮制5 min、10 min、15 min和20 min鮮食小麥蛋白的功能特性的綜合得分分別為16.29、27.14、29.43和18.79，其中煮制15 min時(shí)的綜合得分最高（29.43），證明煮制15 min時(shí)鮮食小麥蛋白的功能特性最好。而炒制5 min、10 min、15 min和20 min鮮食小麥蛋白的功能特性的綜合得分分別為5.87、6.38、13.52和14.08，其中炒制20 min時(shí)的綜合得分最高（14.08），證明在炒制條件下炒制20 min鮮食小麥蛋白的功能特性最好。煮制和炒制加工方式相比，煮制的鮮食小麥蛋白功能特性的綜合得分普遍比炒制的高，證明煮制的加工方式更適宜加工鮮食小麥。

表3 功能特性的評(píng)價(jià)得分Table 3 Evaluation score of functional characteristic

2.6 SDS-PAGE分析

在炒制和煮制兩種熱處理加工方式下不同熱處理時(shí)間的鮮食小麥蛋白的電泳圖譜如圖8所示。圖8中共有9泳道，其中5泳道為鮮食小麥蛋白的條帶，均有6個(gè)鮮食小麥蛋白亞基條帶，分別為104.30 ku、90.40 ku、37.60 ku、26.80 ku、21.20 ku、14.70 ku。

圖8 炒制和煮制兩種加工方式下鮮食小麥蛋白的SDS-PAGE電泳圖譜Fig.8 SDS-PAGE electrophoretogram of fresh wheat protein under two processing methods of frying and cooking

由圖8可知，在相同熱處理加工方式下，隨著加工時(shí)間的增加，鮮食小麥蛋白中大分子量的蛋白亞基條帶顏色逐漸變淺，而小分子量的蛋白亞基條帶顏色逐漸加深，即鮮食小麥大分子量蛋白逐漸降解為小分子量蛋白。這可能主要是因?yàn)闊崽幚砥茐牧说鞍踪|(zhì)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，造成肽鏈展開斷裂，促使大分子量蛋白分解成小分子量蛋白，這與蛋白的功能特性相對(duì)應(yīng)。兩種熱處理加工方式相比，煮制鮮食小麥蛋白中的一條分子量為21.20 ku Ⅴ基條帶隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸消失，而炒制鮮食小麥中的21.20 ku Ⅴ基條帶隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸顯現(xiàn)，說(shuō)明在炒制過(guò)程中鮮食小麥蛋白中慢慢出現(xiàn)了分子量為21.20 ku的蛋白亞基條帶，與張舒等[16]發(fā)現(xiàn)煮制綠豆蛋白中增加了一條35.40 ku的條帶的情況較為相似。此外，煮制的鮮食小麥蛋白中的小分子條帶顏色較炒制的深，含量較多。結(jié)合上述不同加工方式鮮食小麥蛋白功能特性的綜合得分可知，煮制濕熱處理加工方式更適合加工鮮食小麥，保持良好的功能特性。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)炒制和煮制兩種熱處理加工方式對(duì)鮮食小麥進(jìn)行加工，再利用堿提酸沉法提取鮮食小麥蛋白，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能特性的測(cè)定，同時(shí)借助主成分分析法對(duì)不同加工方式鮮食小麥蛋白的功能特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，找到鮮食小麥的最適加工方式。電泳結(jié)果表明炒制和煮制的鮮食小麥蛋白中小分子蛋白亞基條帶顏色均隨熱處理時(shí)間的增加而變深，即小分子蛋白含量均增加，且煮制鮮食小麥蛋白中的分子量為21.20 ku的條帶逐漸消失，而炒制鮮食小麥蛋白中的此條帶則逐漸顯現(xiàn)。同時(shí)，功能特性研究結(jié)果表明與原鮮食小麥蛋白相比，炒制和煮制的鮮食小麥蛋白的持水性分別增加了51.60%、144.60%，持油性分別增加了9.80%、10.30%，乳化性分別增加了218.50%、200%，且乳化穩(wěn)定性分別增加了3.80%、34.10%，起泡性分別增加了54.60%、38.50%，溶解性分別增加了2.8倍、3.0倍。而炒制的鮮食小麥蛋白起泡穩(wěn)定性減少了26.50%，煮制的鮮食小麥蛋白的起泡穩(wěn)定性增加了18.40%，證明兩種熱處理的鮮食小麥蛋白的持水性、持油性、乳化性等功能特性均得到改善，且優(yōu)于未熱處理加工的原鮮食小麥蛋白。主成分分析結(jié)果表明，煮制15 min時(shí)的綜合得分最高為29.43，而在炒制條件下炒制20 min時(shí)的綜合得分最高為14.08，煮制和炒制加工方式相比，煮制的鮮食小麥蛋白功能特性的綜合得分比炒制的高。因此，炒制和煮制兩種熱處理加工方式都會(huì)使鮮食小麥蛋白功能特性得以改善，使其更有益于保持食品的風(fēng)味以及提升鮮食小麥產(chǎn)品的品質(zhì)，且煮制比炒制更能提升鮮食小麥蛋白的功能特性。