γ-聚谷氨酸对冻藏谷蛋白水合及结构的影响（二）

2.2γ-PGA对谷蛋白水分分布的影响

1为γ-PGA对谷蛋白水分子弛豫时间（T₂₁、T₂₂、T₂₃）和对应峰面积的影响，谷蛋白中水分子是由结合水T₂₁、弱结合水T₂₂和自由水T₂₃三部分水分组成。可知随冻藏时间增加，空白组中弱结合水呈下降趋势，而自由水含量却由6.7%左右显著增大至8.2%左右，这是因为冻藏期间冰晶的重结晶现象使得谷蛋白之间的交联作用减弱，导致蛋白与水的结合能力降低，引发部分弱结合水向自由水转化。而在γ-PGA组，发现冻藏初期其自由水含量比空白组小2.5%，而弱结合水相对含量却变大，表明γ-PGA的添加改变了谷蛋白的水分分布，较少的自由水使其更加稳定。同时γPGA有效抑制了谷蛋白冻藏期间的水分迁移，冻藏7周后其自由水含量较空白组低3.5%。对比γPGA对面筋蛋白冻藏期间水分变化影响，试验发现谷蛋白与面筋蛋白冻藏期间弱结合水和自由水的变化趋势一致，由此表明γ-PGA通过抑制谷蛋白的水分迁移从而影响了面筋蛋白冻藏期间的水分迁移。

2.3γ-PGA对谷蛋白二级结构的影响

表2为γ-PGA对谷蛋白二级结构中各成分相对含量的影响，谷蛋白中α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲的相对含量分别为25.5%，40.8%，21.1%，12.5%。随冻藏时间延长，γ-PGA组β-折叠相对含量由41.4%下降至37.4%左右，无规则卷曲相对含量显著增加1.5%。二级结构的改变一方面可能是因为随着冻藏时间的延长，谷蛋白中重结晶现象使得谷蛋白大分子因机械力而解聚，使其有序状态向无序状态转化，另一方面是因为冻藏导致蛋白分子间氢键的破坏，使得亲水与疏水基团暴露引发的蛋白分子间和分子内部的重新交联。与空白相比，蛋白二级结构中作为无序结构的β-转角、无规则卷曲的增大幅度减缓，较为稳定的有序状态的α-螺旋、β-折叠降低幅度减小也表明γ-PGA可以起到冰晶修饰作用，减少大冰晶的形成，从而保护谷蛋白大分子，削弱冻藏导致的有序向无序转化。

2.4γ-PGA对谷蛋白热力学的影

变性温度（T_p）和焓变（ΔH）是蛋白在热变性过程中的主要参数，蛋白样品热力学特性如表3所示，因小麦蛋白对热敏感性较低，故只能看到较小的吸收峰值。可知随冻藏时间增加，谷蛋白的变性起始温度显著升高6.3℃，其变性温度T_p也由58.5℃显著升高至61.3℃，表明其低温稳定性升高，这可能与冻藏导致其疏水基团的暴露有关，同时其热焓值显著降低，表明蛋白有序程度降低，与谷蛋白二级结构的测定结果相一致。Wang等试验中面筋蛋白变性温度随冻藏时间延长而降低，同时焓变有下降趋势，对比结果推测谷蛋白对冻藏期间的热变性温度的提升起到主要作用。而γ-PGA组有效抑制了冻藏导致的变性起始温度升高，冻藏7周后使得变性温度T_p增大至65℃，较空白组提升4℃，并发现其热焓值并没有随冻藏时间延长而减小，这可能是γ-PGA有效抑制了谷蛋白网络的劣变，从而减缓了热焓值的降低。
 

2.5γ-PGA对谷蛋白流变学特性的影响

黏弹性被认为是评价面团品质的重要指标之一，而谷蛋白是弹性的主要贡献因素。谷蛋白流变学测量的弹性模量（G′）和黏性模量（G″）如图2所示。与面筋蛋白相一致，谷蛋白在频率0.1～100Hz范围内其G′和G″都随着频率的增加逐渐增大，且G′始终大于G″。当冻藏时间延长，谷蛋白的弹性模量（G′）和黏性模量（G″）均出现下降的趋势，这与Xuan等研究结果保持一致。而添加了1%的γ-PGA后，虽然冻藏初期谷蛋白的弹性模量（G′）低于空白组，但其受到冻藏影响的程度较小，冻藏7周后其弹性模量（G′）比空白组高，表明其有效抑制了冻藏导致的谷蛋白弹性的降低，而黏性模量（G″）却与之相反，在冻藏前后其黏性性能均低于空白组，这表明γ-PGA并没有对谷蛋白的黏性性能产生积极作用，前人研究也发现面团及面筋蛋白的弹性性能主要由谷蛋白起主要贡献，故试验结果表明γ-PGA并不能通过改变谷蛋白的黏性性能来减缓冻藏期间面筋蛋白黏性性能的劣变，但可以通过对谷蛋白弹性的影响来抑制面筋蛋白弹性的减弱。

2.6γ-PGA对谷蛋白微观结构的影响

3为不同冻藏周期谷蛋白微观结构图，冻藏初期谷蛋白通过链内和链外二硫键形成了高度网络化结构，使其具有连续的结构及较小的孔洞。随冻藏时间增加，发现其微观结构受到破坏。冻藏5周后，谷蛋白网络趋于断裂，出现明显结块现象，主要原因可能是冻藏期间冷冻收缩作用使得相邻的小冰晶聚合形成大冰晶引发的结构断裂。与此相比，γ-PGA组在冻藏初期谷蛋白网络孔洞变大，但仍然呈现较好的网络结构，这是因为γ-PGA具有良好的吸水性而与谷蛋白之间形成了竞争性吸水，导致其孔洞直径变大，但与空白组不同，随冻藏时间延长γ-PGA组的谷蛋白网络的连续性比空白组好，且断裂得较少，γ-PGA良好的增稠性能产生水分滞留效果，使得水分流动性降低可能是其中的主要原因。较连续的网络结构也使谷蛋白的热稳定性增加，与上述试验结果相吻合。同时表明γ-PGA有效缓解了冻藏期间谷蛋白的劣变，其效果可能在延缓面筋蛋白劣变中做出了贡献。

3结论

研究表明添加γ-PGA可以抑制冻藏期间谷蛋白水分的流失，促使谷蛋白中自由水向弱结合水转换，增强其水分稳定程度，并有效减缓冻藏期间自由水增大及弱结合水含量的减少。同时γPGA有效延缓冻藏导致的谷蛋白热焓值降低，提升谷蛋白变性温度，表明γ-PGA有效地保护了谷蛋白结构。并较好地抑制了冻藏引发的结构断裂和结块现象，有效地保护了蛋白网络。冻藏导致了谷蛋白弹性及黏性性能都随冻藏时间延长而降低，添加γ-PGA减弱了其弹性性能的下降趋势，但对黏性性能并没有产生相应作用。且γ-PGA有效改善了冻藏导致β-折叠相对含量降低，无规则卷曲相对含量增大趋势，减弱了蛋白二级结构由有序向无序结构的转化程度。

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