《Journal of Cereal Science》：Evaluating the Effect of Salt on Gluten Protein Interactions in Dough via Solvent Solubility Profiling
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盐对小麦面筋蛋白相互作用及面团特性的影响机制研究。通过不同溶剂测定蛋白质溶解度，结合高效液相色谱和二维荧光差示电泳分析，发现盐在面团早期混合阶段通过疏水和静电作用促进高分子量谷蛋白聚集，后期通过静电作用持续强化网络结构，且不改变聚合蛋白二硫键水平，但降低单体蛋白巯基含量。
作者：Sonoo Iwaki、Chikako Abe、Bin-Xiao Fu、Katsuyuki Hayakawa
研究机构：日本茨城县筑波市大久保13号，Nisshin Flour Milling Inc. 粮食科学研究中心，邮编300-2611
摘要
为了研究氯化钠（盐）如何影响小麦面粉面团中的蛋白质-蛋白质相互作用，分别使用1-丙醇、醋酸和尿素测量了蛋白质的溶解度，以评估疏水相互作用、静电力和氢键的相对强度。尺寸排阻高效液相色谱和二维荧光差异凝胶电泳的结果表明，盐通过静电和疏水相互作用促进高分子量麦谷蛋白在面团混合初期聚集并变得不溶；而在混合后期则主要通过静电相互作用起作用。较高量的盐并未导致蛋白质通过氢键聚集。随着盐浓度的增加，单体蛋白质中的游离巯基（SH）减少，而聚合蛋白质中的巯基含量没有变化。盐主要通过影响聚合蛋白质之间的静电相互作用以及面团混合初期的疏水相互作用来改变面团性质。
引言
麦谷蛋白独特的粘弹性特性使得小麦面粉适合制作各种面包和面条产品。麦谷蛋白包括高分子量（HMW）麦谷蛋白、低分子量（LMW）麦谷蛋白、α/β-麦醇溶蛋白和ω-麦醇溶蛋白（Wieser等人，2023年）。麦谷蛋白是一种由分子间二硫键连接的聚合蛋白，而麦醇溶蛋白则仅含有分子内二硫键（Shewry等人，2022年）。在面团混合过程中，麦谷蛋白通过非共价键（静电相互作用、疏水相互作用、氢键）以及游离巯基和二硫键的交换形成网络（Li等人，2021年）。有研究表明，根据混合强度的不同，游离巯基的比例可能减少（Okada等人，1987年）或增加（Morel等人，2002年）；也有研究指出，在面团形成过程中二硫键先增加后减少（Li等人，2021年；Lancelot等人，2021年）。近年来，人们详细分析了面团形成过程中非共价键的变化（Iwaki等人，2020年、2021年、2023年），主要发现包括：1）混合过程中蛋白质聚集体的非共价键减弱且聚集体的大小减小；2）在混合初期，α-麦醇溶蛋白和γ-麦醇溶蛋白通过相对较弱的疏水相互作用聚集；3）在混合后期，ω-麦醇溶蛋白通过疏水相互作用聚集。
氯化钠（盐）是制作面包和面条的常见成分（Miller和Hoseney，2008年），它可以改善面团的加工性能和最终产品的口感。盐可以延长混合时间（Hoeller和Scherf，2024年）并提高面团的稳定性（Ukai等人，2008年），同时还能降低面团的粘性（Chen等人，2019年）。
尽管盐对面团性质的影响已有充分记录，但其对蛋白质-蛋白质相互作用的生化机制尚未完全明了，相关研究结果往往存在矛盾。一般认为盐通过抑制麦谷蛋白中的正电荷并增强疏水相互作用来影响混合时间和面团性质（Miller和Hoseney，2008年）。然而，目前尚无直接测量麦谷蛋白中非共价键强度的方法，因此人们提出了多种间接方法。例如，可以根据表面疏水性估算疏水相互作用（Jazaeri等人，2015年），并通过测量ζ电位来评估静电相互作用（Wang等人，2021年；Chen等人，2019年）。氢键在Belton（1999年）提出的模型中起着重要作用（未结合部位：β-转角结构；分子间氢键：β-折叠结构），并且已经利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析了麦谷蛋白的二级结构（Bock，2019年）。这些技术都被用于研究盐对蛋白质间非共价键的影响，相关讨论仍在进行中。
二硫键可能是麦谷蛋白形成过程中最重要的键类型（Bock等人，2012年）。已有研究关注盐对麦谷蛋白中二硫键的影响，但这些研究并未区分聚合蛋白质和单体蛋白质。
本研究的目的是进一步了解盐在面团形成过程中对麦谷蛋白中非共价键和二硫键的影响。我们之前提出的方法（Iwaki等人，2020年、2021年、2023年）被用于研究不同麦谷蛋白组分的聚集行为。虽然这些方法也是间接的，但使用多种方法积累知识对于理解盐在面团形成中的作用至关重要。此外，本文还采用了一种新方法量化了聚合蛋白质和单体蛋白质中的游离巯基含量。
实验部分
面粉样品
使用的是日本东京Nisshin Flour Milling Inc.生产的普通面包面粉，其水分含量为12.4%，灰分含量为0.40%，蛋白质含量为12.7%，淀粉含量为65.7%。Farinograph测得的吸水性为62.5%，面团发展时间为11.4分钟，稳定性为26.3分钟。
面团制备与取样
在Swanson型搅拌机（National Mfg. Co.，美国内布拉斯加州林肯市）中，将200克面粉与含有0%、1%、2%或4%（按面粉重量计）盐的蒸馏水（Nihonkaisui CO.，日本东京）混合。
盐浓度对面团发展时间和动态粘弹性的影响
不同盐浓度下的混合曲线如图1所示。随着盐浓度的增加，面团达到峰值的时间变长，带宽变宽，表明水合过程变慢，面团变得更紧实。文献中有许多关于盐对面团物理性质影响的报道：无论是在Farinograph（Galal等人，1978年；Kinsella和Hale，1984年）还是Mixograph（Miller和Hoseney，2008年）中，加盐都会延长达到峰值所需的混合时间。
结论
本研究结果表明，盐会影响麦谷蛋白中的非共价键，进而影响面团性质。在混合初期，高分子量麦谷蛋白和部分ω-麦醇溶蛋白通过静电和疏水相互作用聚集。蛋白质的聚集会减缓水合过程，因此需要更长的混合时间来发展面团。在达到混合峰值之后，高分子量麦谷蛋白和ω-麦醇溶蛋白通过静电相互作用聚集。
作者贡献声明
Katsuyuki Hayakawa：撰写、审稿与编辑、项目监督。Bin-Xiao Fu：撰写、审稿与编辑。Chikako Abe：实验研究。Sonoo Iwaki：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建
未引用文献
Bock和Seetharaman，2012年；Hoeller和Scherf，2024年；Shewry和Lafiandra，2022年。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的已知利益冲突或个人关系。
资金支持
本研究未获得任何公共部门、商业机构或非营利组织的资助。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的已知利益冲突或个人关系。
