张波研究员所在的中国农业科学院农产品加工研究所牵头,联合国内外科研力量,破解了小麦面团质量形成的关键机制,给优质面制品标准化生产提供了理论支持。我们平时吃到的面包松软、面条筋道、馒头有弹性,这些口感其实全靠小麦面粉里的面筋蛋白搭成的微观三维网络。这个网络结不结实、好不好使,直接决定了面团能不能揉得软,能不能拉得长,能不能吸水。不过,从地里种出来到最后端上桌这中间环节太多了,小麦的品种、长在地里的时候遇到的环境、储存的条件,还有磨面时的工艺,这些因素怎么互相影响着蛋白质的作用,一直是食品科学和农业领域很难解的一道题。 最近这个研究有了突破性进展。它不光从分子和蛋白质聚集态这两个尺度上把那些影响因素的内在原理讲清楚了,还第一次提出了一个可以用来衡量的关键指标——就是蛋白质分子间二硫键跟氢键的比例。这对于那些以前全靠老经验的粮食加工厂来说,简直就是给了一个精准的导航图。 研究团队拿了一些不同品质的小麦品种来做对比。结果发现,那种能长出“5+10”这类高分子量谷蛋白亚基的强筋小麦,它的蛋白质总量和二硫键含量通常更高。这就好比给面筋网络多加了些牢固的铆钉,揉出来的面团就特别有劲。但凡事过犹不及,如果网络太致密,可能就会稍微影响面团吸水的能力。 除了遗传背景这事儿外,环境和种地的管理措施也很重要。在小麦灌浆的关键时候,如果稍微让它受点旱(比如不给它多浇水),植株就会被迫多合成一些二硫键,让蛋白质提前聚集起来。这样一来后面磨面的时候要想形成好的面筋网络就费劲了。 产后的储存管理也不能马虎。实验对比显示,比起放在常温下有氧的地方存放,把小麦放在4℃左右的低温无氧环境里储藏效果更好。这种条件能拦住储藏过程中二硫键过多交联的情况,还能帮着维持甚至促进氢键的形成。氢键就像面筋网络里灵活的魔术贴一样,虽然单个键比较弱但数量多了就能让网络更有弹性、延展性和吸水力。 此外他们还发现一个麦粒的不同部位(比如皮层和胚乳)蛋白质的情况也不太一样。这就给将来做科学配粉提供了新的思路。基于这些发现,他们把“二硫键与氢键比率”当成了一个综合衡量指标。数据显示这个比率越高的话峰值稠度就越高。 中国农业科学院农产品加工研究所的张波研究员说这项研究打通了“基因型-环境-储存-加工”这几个环节影响品质的共性路径。在育种的时候可以用它来挑能优化关键键比例的新品种;种地的时候也能给精准水肥管理提供方案;储运和加工的时候则能指导大家通过条件和工艺来稳定化地调节面粉性能。 这个研究标志着我国在这个领域从只能描述现象变成了能解析机制、从靠感觉判断变成了能定量调控。它把复杂的食品结构问题变成了可观测的分子科学问题。等到这些理论真正用起来后,肯定能帮我国的专用小麦产业链升级,让老百姓吃到更多健康美味的主食。