α-淀粉酶对小麦糊化特性及面条品质的影响

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小麦在中国具有广泛的种植面积,但不同麦区的小麦品质差异较大。淀粉是小麦重要的组成成分,它与产品加工和谷物营养密切相关。淀粉糊化特性是反应淀粉品质的重要参数,α-淀粉酶活性对小麦糊化特性和加工应用影响很大,但我国正常成熟小麦的糊化特性和产品品质受α-淀粉酶活性影响的相关研究较少。因此本研究从降落值、总α-淀粉酶活性、籽粒中的α-淀粉酶蛋白的电泳分离及糊化特性差异等方面对30份小麦材料的α-淀粉酶活性差异进行鉴定,继而筛选材料从感官评价、TPA参数和煮制特性三个方面,评价了籽粒中α-淀粉酶活性对小麦干白面条品质的影响,还比较了加入外源食用α-淀粉酶前后,小麦糊化特性和面条品质的差异,同时鉴定了籽粒中高等电点α-淀粉酶的主要编码基因TaAMY1的DNA和CDS区序列的多态性。研究结果如下:  1.供试材料的α-淀粉酶活性差异很大。降落值和总α-淀粉酶活性(OD值)的变幅为62~524s和0.12~2.87。根据降落值和总α-淀粉酶活性可分为3类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),3类材料降落值的平均值分别为122.40s、373.67s、452.00s;总α-淀粉酶活性(OD值)的平均值分别为2.35、0.74、0.22;3类材料的α-淀粉酶电泳条带在40-50KDa区间浓度差异明显;供试材料的糊化特性在2014-2016三年间无显著差异,糊化特性的差异受环境影响较小,主要受基因型控制;α-淀粉酶显著降低小麦粉的峰值粘度、低谷粘度、最终粘度等多项糊化参数,并扩大材料间糊化特性差异。小麦籽粒α-淀粉酶活性与降落值(r=-0.97,P<0.01)呈现极显著负相关性,与峰值粘度差值(r=0.84,P<0.01)极显著正相关,降落值和峰值粘度差值均能反应材料间α-淀粉酶活性的差异。  2.具有不同α-淀粉酶活性的小麦材料的面条色泽、外观、食味无明显差异,但其软硬度及粘弹性差异较大,具有高α-淀粉酶活性的小麦材料做出的面条品质较差。α-淀粉酶活性与感官品质中的软硬度、粘弹性、总评分均有显著负相关关系,相关系数分别为-0.59(p<0.05)、-0.76(p<0.01)、-0.71(p<0.01),TPA特性的数据也进一步支持此结果。α-淀粉酶活性与吸水率(r=0.75,p<0.01)和干物质损失率(r=0.56,p<0.05)均呈显著正相关。在籽粒主要成分相似的情况下,小麦籽粒中α-淀粉酶活性越强,其面条的品质越差,表现在面条的硬度下降,粘弹性减小,口感差且不耐煮。外源α-淀粉酶显著降低面条的总评分、软硬度以及煮制品质。α-淀粉酶活性可以作为预测面条品质的指标之一,品质好的面条小麦的α-淀粉酶活性(OD值)应≤0.7,峰值粘度差值应<300BU或降落值数值>350S。  3.从14份材料中获得69条不同的具有完整阅读框的TaAMY1基因的DNA序列,具有丰富的多态性,但其变异与α-淀粉酶活性差异无直接相关性,未能找到与酶活性差异相关的特异等位变异。TaAMY1基因的DNA全长约1625bp,包括3个外显子和2个内含子,编码427个氨基酸。在14份小麦TaAMY1基因的序列中检测出436个多态位点,其中包括408个SNPs和28个Indels。某些突变的氨基酸参与了α-螺旋的形成,但并未对酶蛋白的二级结构产生影响。TaAMY1基因全长序列及CDS区聚类分析的结果显示,TaAMY1基因的多态性位点与酶活性之间无直接相关性,未能找到与酶活性差异相关的特异等位变异。  结果显示,正常成熟的小麦籽粒中α-淀粉酶活性差异很大,α-淀粉酶显著降低多项小麦淀粉糊化指标和面条品质;α-淀粉酶活性差异的分子机制很复杂,需要进一步进行研究。本研究为小麦材料α-淀粉酶活性差异鉴定提供了技术支持,明确了α-淀粉酶活性差异对小麦面条品质的影响,为小麦淀粉品质育种提供了理论指导和技术支撑。
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