中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊棟副教授揭示還原型和氧化型面粉增筋劑促進一維和三維面筋網(wǎng)絡(luò)形成的不同機制

　　中國農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院楊棟副教授在國際材料科學(xué)頂級期刊Biomaterials在線發(fā)表了題為“Mechanism differences between reductive and oxidative dough rheology improvers in the formation of 1D and 3D gluten network”的研究型論文，系統(tǒng)比較了還原型和氧化型面粉增筋劑的不同增筋機制。食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院2020級博士生高吉慧和2021屆本科生郭藝展為共同第一作者，楊棟副教授為該文章的通訊作者。

 

　　拉面中常加入蓬灰（還原型）以增加延展性，面包中則加入偶氮甲酰胺（氧化型）以增加體積。同樣被稱作增筋劑，這兩種增筋劑的化學(xué)性質(zhì)截然相反，那么它們相應(yīng)的作用機制有何不同？面筋網(wǎng)絡(luò)由麥谷蛋白半胱氨酸之間的氧化交聯(lián)形成，并決定了面團的流變學(xué)特性。在現(xiàn)實生活中，氧化型和還原型的增筋劑都有相應(yīng)的應(yīng)用場合。本研究以焦亞硫酸鈉為還原型增筋劑代表，以偶氮甲酰胺為氧化型增筋劑代表，研究它們在一系列不同濃度下對面團吹泡特性、蛋白質(zhì)分布、麥谷蛋白組成、自由巰基含量的影響。研究中采用了氧化還原等量原則，即使用的氧化劑所奪取的電子數(shù)，等于對應(yīng)濃度還原劑賦予的電子數(shù)。在氧化型和還原型增筋劑各自最適濃度下，分析了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成情況。結(jié)果顯示，焦亞硫酸鈉增加了自由巰基含量，疏松了面筋網(wǎng)絡(luò)，從而增強了面團延展性。偶氮甲酰胺則減少了自由巰基含量，讓面筋網(wǎng)絡(luò)更加致密，增強了面團的韌性和烘焙強度。研究提出，還原劑減少原來面筋網(wǎng)絡(luò)中的二硫鍵，導(dǎo)致一維面筋網(wǎng)絡(luò)的形成；而氧化劑促使二硫鍵的形成，導(dǎo)致三維面筋網(wǎng)絡(luò)的形成。本研究為區(qū)別不同的面粉增筋劑，以增強它們使用特異性，提供了理論基礎(chǔ)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委和生物大分子國家重點實驗室開放課題的支持。

 

　　楊棟副教授本科畢業(yè)于西安交通大學(xué)，受教于分子伴侶研究專家、中國科學(xué)院生物物理研究所王志珍院士；博士畢業(yè)于美國馬里蘭大學(xué)，師從分子伴侶研究專家、美國科學(xué)院院士、英國皇家科學(xué)院院士George H. Lorimer教授；耶魯大學(xué)分子生物物理與生物化學(xué)系博士后出站后，2016年以 “優(yōu)秀人才” 引進進入中國農(nóng)業(yè)大學(xué)任教。目前主要從事食品生物化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)方面研究，以第一作者或獨立通訊作者在Biomaterials, PNAS, Critical Reviews of Food Science and Nutrition等領(lǐng)域頂級期刊上發(fā)表論文17篇。楊棟主持國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃子課題等多項科研項目，目前為Food Chemistry Molecular Science 客座編輯，并受邀擔(dān)任Food Chemistry Molecular Sciences首屆編委，F(xiàn)rontiers of Agricultural Science and Engineering和《輕工學(xué)報》首屆青年編委。同時擔(dān)任Critical Reviews of Food Science and Nutrition, Journal of Agricultural and Food Chemistry, LWT, RCS Advances等18種國內(nèi)外期刊審稿人。