王若兰，田晓花，赵 妍

（河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450001）

储藏微环境下玉米谷蛋白的SDS-PAGE电泳分析

王若兰，田晓花，赵 妍*

（河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450001）

通过SDS-PAGE电泳技术，分析不同品种的玉米在不同温湿度微环境下储藏60d和120d谷蛋白的变化，并运用Bandscan3.0软件对电泳图谱进行分析处理，探究玉米谷蛋白的变化规律。结果表明：随着储藏时间的延长，玉米谷蛋白中大分子量亚基的含量下降，小分子量亚基的含量上升；不同储藏微环境下的温湿度会影响玉米谷蛋白亚基变化，低温低湿条件下亚基分子量变化幅度小，而随着温湿度的上升，大分子量亚基含量逐渐下降，小分子量亚基含量逐渐增加。对比四种储藏微环境，在15℃和50%RH的条件下，谷蛋白亚基的变化最小，最有利于玉米品质的保持。

玉米谷蛋白，SDS-PAGE电泳，储藏微环境

玉米是当今重要的粮食作物之一，随着畜牧业和加工业对其需求的逐年增加，玉米将成为未来保障我国粮食安全的关键作物。蛋白质作为玉米重要的营养成分之一，其亚基的组成对于蛋白质的功能和营养特性影响较大［1-3］。玉米谷蛋白占玉米蛋白含量的20%～28%，富含酰胺基氨基酸，其中的谷氨酰胺占氨基酸总量的1/3［4］，谷氨酰胺有维持肠胃正常代谢和提高免疫力的功能，同时可以作为膳食补充剂和静脉营养剂［5］，因此玉米谷蛋白作为天然的食品营养剂在食品和医药领域潜力巨大。

储粮生态系统中粮食籽粒在生物因子与非生物因子作用下，进行微弱的代谢作用。与其他谷物相比，玉米原始水分含量高、胚部巨大使其具有较强的生命活动和较高的呼吸强度［6］，因此玉米的储藏稳定性较差，同时储藏微环境中不同的温湿度将进一步影响玉米籽粒的代谢活动。蛋白质是玉米籽粒的重要营养物质，其变化规律受储藏温湿度微环境的影响，目前对于蛋白质变化规律的研究常采用SDS-PAGE分析方法。SDS-PAGE对于蛋白质的量化、比较、鉴定具有快速、经济、重复性好的特点［7-8］，SDSPAGE图谱分析已广泛地用于品种鉴定、种子纯度检验、亲缘关系鉴定等研究。目前对于储藏期间玉米谷蛋白变化的研究较少，本文以我国七大储粮区域的温湿度为划分依据，模拟了不同生态区的储藏微环境，运用SDS-PAGE对储藏期间谷蛋白的变化进行分析。探究玉米在储藏期间蛋白质变化的规律不仅对安全储粮有一定借鉴意义，同时对于玉米谷蛋白的深度加工和利用，具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

所用玉米 2013年购买于河南瑞星种业有限公司，品种为先玉335、郑单958（2013年收获）；氯化钠、无水乙醇、氢氧化钠、丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、N，N，N'，N'-四甲基乙二胺（TEMED）、十二烷基硫酸钠（SDS）、过硫酸铵（AP）、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、巯基乙醇、甘油、蔗糖、溴酚蓝、盐酸、甘氨酸、考马斯亮蓝R-250、甲醇、冰乙酸、低分子量标准蛋白 以上试剂均为分析纯；水 均为重蒸水。

DYCZ-24DN型电泳仪、DYY-6C电泳仪电源 北京六一仪器厂；GL-20G-II型高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；THZ-82型水浴恒温振荡器 金坛市杰瑞尔电器有限公司；STS-2A型脱色摇床 上海琪特分析仪器有限公司；PHS-3C型精密酸度计 上海大普仪器有限公司；HWS智能型恒温恒湿箱 宁波江南仪器厂；JA2003A电子天平 上海精天电子仪器厂；JFSD-70实验室粉碎磨 上海嘉定粮油仪器有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 实验条件和样品处理 根据生态储粮区域的不同，我国划分为七大储粮区域，依据玉米主要产区的位置实验条件选择以东北储粮区、华北储粮区、华中储粮区和华南储粮区的年平均温湿度条件作为代表，设计了A：15℃，50%RH；B：20℃，65%RH；C：28℃，75%RH；D：35℃，85%RH四种微环境条件，并在恒温恒湿箱中进行人工模拟储藏，其中A、B、C、D四种微环境分别属于低温储藏、准低温储藏、常温储藏和高温储藏的范围，具有代表性，储藏时间为120d，每60d取A、B、C、D处理组玉米样品用实验室粉碎磨在960r/m in的转速下磨成粉末（每组样品需粉碎3次，每次的粉碎时间为10s），过60目的筛网，装自封袋备用。

1.2.2 谷蛋白质提取 参照文献［9-10］的方法，并对其进行改进。称取2g处理后样品置于10m L的离心管中，按照1∶1.5的比例加蒸馏水并搅拌均匀，在水浴振荡器上振荡30min（220r/min），5000r/min离心10min，得到沉淀I；按照1∶1.5的比例在沉淀I中加入10%的氯化钠溶液，重复上述步骤得沉淀II；然后按照1∶1的比例在沉淀II中加入70%的乙醇溶液并搅拌均匀，在水浴振荡器上振荡1h（220r/min），5000r/min离心10min，得到沉淀III；按照1∶1的比例在沉淀III中加入0.2%的氢氧化钠溶液并搅拌均匀，在水浴振荡器上振荡1h（220r/m in），5000r/m in离心10m in，上清液置-20℃贮存（7d备用），供电泳分析。

1.2.3 电泳条件 采用垂直板SDS-PAGE凝胶电泳［11-12］并选取合适的条件，样品缓冲液为0.01mol/L pH8.0 Tis-HCI缓冲液、2%SDS、5%巯基乙醇、40%蔗糖及0.02%溴酚蓝；分离胶与浓缩胶浓度分别为浓度12%与5%；电极缓冲溶液为0.1%SDS，0.05mol/L Tris-0.384mol/L甘氨酸缓冲液，pH为8.3；制胶厚度为1.0mm，进样量为15μm。

凝胶电泳开始时电流为15mA，待样品进入到分离胶，电流调节至35mA。当溴酚蓝指示剂距玻璃板下沿0.5cm时，关闭电源。待电泳结束后用考马斯亮蓝法进行染色2～10h，蒸馏水冲洗干净后加入脱色液置于脱色摇床上进行脱色，数小时可换一次脱色液，直至背景清晰，进行成像。

1.3 电泳图谱处理

采用Bandscan 3.0软件对电泳图谱进行分析处理。

2 结果与分析

图1 原始样品的谷蛋白电泳图谱Fig.1 Glutelin electrophoretogram patterns for the originnal sample

图2 不同微环境条件下储藏60d的谷蛋白电泳图谱Fig.2 Glutelin electrophoretogram patterns for the sample which were stored 60d under different micro-environmental conditions

图1～图3分别为先玉335和郑单958原始样品以及在不同储藏微环境下储藏60d和120d的谷蛋白电泳图谱。

图3 不同微环境条件下储藏120d的先玉335和郑单958的谷蛋白电泳图谱Fig.3 Glutelin electrophoretogram patterns for the sample of Xianyu 335 and Zhengdan 958 which were stored 120d under different micro-environmental conditions

通过Bandscan 3.0软件对电泳图谱进行分析处理得出如下结果（见表1～表5），其中表1为两种玉米原始样品的谷蛋白亚基分子量与百分比；表2、表4分别为先玉335在不同微环境下储藏60d和120d的谷蛋白亚基分子量和百分比；表3、表5分别为郑单958在不同微环境下储藏60d和120d的谷蛋白亚基分子量和百分比。

表1 两种玉米原始样品的谷蛋白亚基分子量与百分比Table 1 Themolecularweight and percentage of gluten subunit for the two originalmaize samples

表2 先玉335在不同微环境下储藏60d后的谷蛋白亚基分子量和百分比Table 2 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Xianyu 335 which was stored 60d under different micro-environmental conditions

表3 郑单958在不同微环境下储藏60d后的谷蛋白亚基分子量和百分比Table 3 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Zhengdan 958 which was stored 60d under different micro-environmental conditions

在4种微环境下储藏60d的先玉335玉米与其原始样品相比，谷蛋白组成发生了变化，主要体现在蛋白质亚基的分子量和所占百分比上，在储藏期间伴随着高分子量谷蛋白亚基的分解和低分子量谷蛋白亚基的积累，其中分子量小于16ku的亚基变化较为明显。由表1和表2可知：4种储藏微环境条件下（15℃和50%RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和85%RH）分子量为72ku的谷蛋白亚基条带消失，而在60～70ku之间出现了新的亚基条带；分子量小于16ku的谷蛋白亚基所占百分比与原始样品相比分别增加了0.0%、12.8%、13.4%和34.6%。由表2和表4可知：在4种微环境下储藏120d的玉米与储藏60d的玉米相比，其谷蛋白主要亚基的分子量进一步减小，在15℃和50%RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和75%RH 4种条件下分子量小于16ku的谷蛋白亚基所占百分比分别增加了9.5%、2.8%、9.0%和6.6%。

表4 先玉335在不同微环境下储藏120d后的谷蛋白亚基分子量和百分比Table 4 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Xianyu 335 which was stored 120d under differentmicroenvironmental conditions

表5 郑单958在不同微环境下储藏120d后的谷蛋白亚基分子量和百分比Table 5 The molecular weight and percentage of gluten subunit for the Zhengdan 958 which was stored 120d under different microenvironmental conditions

在4种微环境下储藏60d的郑单958玉米与其原始样品相比，谷蛋白亚基分子量及百分比的变化如表1和表3所示：在4种储藏微环境条件下（15℃和50% RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和85%RH）分子量为70ku的谷蛋白亚基条带消失，而在65～70ku之间出现了新的条带；分子量小于16ku的谷蛋白亚基所占百分比与原始样品相比分别增加了0.0%、12.8%、31.2%和34.3%。由表3和表5可知：在4种微环境下储藏120d的玉米与储藏60d的玉米相比，其谷蛋白主要亚基的分子量进一步减小，15℃和50%RH、20℃和65%RH、28℃和75%RH、35℃和75%RH 4种条件下分子量小于16ku的谷蛋白亚基所占百分比分别增加了0.0%、18.3%、2.1%和13.6%。

通过对2种玉米样品在不同储藏温湿度微环境下的谷蛋白变化规律进行分析，其结果表明：在储藏期间，分子量高于70ku的谷蛋白逐渐降解，而小分子量蛋白逐渐积累；随着储藏时间的延长，2种玉米样品的谷蛋白亚基分子量均存在一定程度的减小；在不同的储藏微环境条件下谷蛋白亚基分子量的减小程度与储藏温度和湿度有关，15℃和50%RH条件下的亚基分子量变化范围最小，而35℃和85%RH条件下的亚基分子量变化范围最大。玉米谷蛋白亚基的变化可能是由蛋白质的降解引起的，有研究表明植物蛋白质降解与肽链内切酶的活性相关［13-14］，玉米籽粒中富含水解酶和氧化还原酶，储藏过程中，适宜的温度和湿度会使酶活力大大增强，从而加速玉米谷蛋白的降解。张进忠等［15］研究发现小麦储藏一段时间后，低分子量麦谷蛋白减少，高分子量麦谷蛋白增加，与本文中玉米谷蛋白的变化不一致，其原因可能为与小麦相比，玉米具有含水量高、呼吸强度大的特点，且胚部含有大量蛋白质，促进了蛋白质的降解，而小麦经过后熟作用又合成了一定量的麦谷蛋白，导致了高分子量麦谷蛋白的增加。

3 结论

整体而言，不同储藏微环境条件下，随着储藏时间的延长两种玉米样品谷蛋白中大分子量亚基含量下降，而小分子量亚基含量升高。温度和湿度对玉米谷蛋白的影响，表现为低温低湿条件下亚基分子量和亚基含量变化幅度较小，而随着温湿度的上升，大分子量亚基含量逐渐减小，小分子量亚基含量逐渐增加。对比四种储藏微环境，在15℃和50%RH的条件下，谷蛋白亚基组成变化最小，最有利于玉米品质的保持。

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SDS-PAGE electrophoresis analysis of corn gluten under storage microenvironment

WANG Ruo-lan，TIAN Xiao-hua，ZHAO Yan*
（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

The change of corn gluten in different varieties was analyzed by SDS-PAGE electrophoresis technique. Corn was stored for 60d and 120d under storage microenvironment with different temperature and humidity，and Bandscan 3.0 software was used to analyze the electrophoresis patterns and exp lore the variation of corn gluten.Experimental results showed that:with the extension of storage time，the proportion of high molecular weight subunit declined in corn gluten，and the proportion of low molecular weight subunit increased.Under different storage microenvironment，the changes of corn gluten were effected by temperature and humidity. Subunit molecular varied slightly with low temperature and humidity.With the rising of temperature and humidity，the proportion of high molecular weight subunit decreased gradually，and the proportion of low molecular weight subunit increased.Compared the four storage microenvironment，the variation of corn gluten subunit was the most least under the condition of 15℃ and 50%RH.Hence，15℃ and 50%RH was most suitable to maintaining the quality of corn.

corn gluten；SDS-PAGE electrophoresis；storage microenvironment

TS210.2

A

1002-0306（2015）08-0162-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.024

2014－07－02

王若兰（1960-），女，硕士，教授，研究方向：农产品加工与储藏。

*通讯作者：赵妍（1982-），女，博士，讲师，研究方向：农产品采后保鲜与储藏。

国家高技术研究发展计划（863计划）（2012AA101705-2）；河南省教育厅自然科学项目（13B550956）；河南工业大学高层次人才基金（2011BS016）。