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综述与专论

生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2010年第 12期
小麦胚芽蛋白的研究进展
刘婉1, 2  张婷 1, 2  张艳贞 2  晏月明 1
( 1首都师范大学生命科学学院,北京 100048; 2北京联合大学应用文理学院生物系,北京 100191 )
  摘  要:  小麦胚芽是面粉加工过程中的副产物, 小麦胚芽蛋白具有良好的氮溶解度、起泡性、乳化性以及保水性、氨基
酸比例平衡, 不仅是饮料、食品以及医疗产品良好的添加剂,而且具有较强的产品开发潜力。对小麦胚芽蛋白的组成成分、理
化性质、提取以及麦胚蛋白产品开发利用这四个方面进行简要的介绍, 旨在为小麦胚芽蛋白的全面开发利用提供依据。
关键词:  小麦胚芽蛋白  组成成分  理化性质  提取  产品开发利用
Review of Research Progress onWheatGerm Protein
L iuW an
1, 2  Zhang T ing1, 2  ZhangYanzhen2  Yan Yuem ing1
(
1
College of Life Science, Cap italN ormal University, Beijing 100048;
2
D epartm ent of Biology,
College of A rts and Science of Beijing Union University, B eijing 100191)
  Abstrac:t  W heat germ, one of the m ain by
products from the wheat m illing industry, is a r ich source o f hum an na tura l nutrition.
W heat germ prote in features h igh n itrogen so lubility, favo rable em ulsify ing properties, foam ing capac ity, hydrophobic ity and w ell
ba l

anced am ino ac id com position, w hich has becom e a usefu l ing redient for severa l product fields, inc luding beverages, food and m ed ic ine.
In th is rev iew, the research progress about w hea t germ protein com ponents, phys iochem ica l prope rties, ex traction and app lication w ere
summ ar ized.
Key words:  W hea t germ pro tein Com ponents Physiochem ical properties Extraction App lication
收稿日期: 2010
07
29
基金项目:国家 973!计划项目 ( 2009CB118303) ,北京联合大学教育教学研究与改革立项项目 ( 21202211601 )
作者简介:刘婉,女,硕士研究生,研究方向:植物蛋白质组学; E
m ai:l liuw an 2008. coo@l 163. com
通讯作者:张艳贞,副教授,硕士生导师, E
m ai:l shen shen zyz@ 163. com
小麦 (Triticum aestivum L. )是主要的粮食作物,
其种植面积和产量均占世界第二位, 我国小麦种植
面积、总产量和消费量均居世界首位。小麦籽粒由
胚、胚乳和麸皮 3部分组成, 其中, 小麦胚芽是麦胚
的重要组成部分, 占小麦籽粒大小的 2. 5% - 3% ,
含有 52%的碳水化合物、23%的蛋白质、11%的水、
10%的油和 4%的灰分 [ 1] , 是小麦籽粒的 生命源
泉 !。
小麦胚芽是面粉加工的副产物, 但其营养价
值却远高于面粉,其中蛋白含量是面粉的 3倍、脂
肪含量是面粉的 7倍、糖含量是面粉的 15倍、矿物
质含量是面粉的 6倍 [ 2] ; 另外,小麦胚芽还富含维
生素 E、维生素 B家族、赖氨酸、不饱和脂肪酸、膳
食纤维和其它一些功能性微量元素, 且其脂肪酸
的组成配方优良,

6 /

3的吸收比例为 1∀1到
4∀1之间的理想比率 [ 1] ,有 人类天然的营养宝库 !
之美誉。
小麦胚芽的存在会严重影响面粉的加工品质、
烘培品质和储存期,在面粉生产过程中,生产者大都
致力于将其最大程度地去除, 并与麸皮一起被用作
动物饲料,从而造成这一重要营养资源的极大浪费。
仅我国,小麦胚芽的蕴量在 280万 t以上 [ 3]。
小麦胚芽油是天然抗氧化剂维生素 E的重要
的来源,广泛用于食品、药品和化妆品领域, 所以许
多学者致力于小麦胚芽油的组成和萃取的研究, 而
对小麦胚芽蛋白的研究还较少。随着动物性蛋白产
品消耗量的增大,挖掘新的蛋白资源、加强对新资源
的功能和营养特性的研究已经变得十分重要, 为了
更好地对小麦胚芽资源进行开发利用,将对小麦胚
芽蛋白的研究进展进行综述。
2010年第 12期 刘婉等:小麦胚芽蛋白的研究进展
1 小麦胚芽蛋白的组成及理化性质
1. 1 组成特点
小麦胚芽含有丰富的蛋白质,由 Osborne法分级
提取,清蛋白含量最高,占麦胚蛋白总量的 34. 5%, 球
蛋白占 15. 6%, 谷蛋白占 10. 6%, 醇溶蛋白含量最
少,仅占 4. 6% [ 4]。由于其主要成分是清蛋白和球蛋
白,小麦胚芽蛋白是谷蛋白敏感人群很好的蛋白
来源。
小麦胚芽蛋白是一种完全蛋白, 富含人体所需
的所有必需氨基酸, 特别是很多谷物都缺乏的赖氨
酸、甲硫氨酸和苏氨酸,可与动物蛋白相媲美。麦胚
蛋白中氨基酸比例合理, 其中必需氨基酸的比例高
于 FAO /WHO颁布的参考比例 [ 5] ,是十分有价值的
天然蛋白资源。
更深入的研究表明, 小麦胚芽中蛋白质肽链往
往被其它物质分子所修饰,以结合蛋白的形式存在。
如 Zhu等 [ 6]将小麦胚芽进行水溶解提取、离子交换
纯化和凝胶过滤层析获得一种新的小麦胚芽糖蛋
白, 该糖蛋白在 SDS
PAGE胶上的分子量大约为
4 kD, 含有 56. 4%的蛋白质, 蛋白质肽链富含谷氨
酸、天冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸、缬氨酸和亮氨酸等残
基,利用 
脱去反应,发现肽链和糖链依靠 0- 糖苷
键相连。糖链部分由甘露糖、树胶醛糖、木糖、葡萄
糖和半乳糖组成,甘露糖占半中性糖的 94%, 有研
究表明 [ 7] ,聚糖以 糖苷键相连, 寡糖链的糖苷键
构型为 型吡喃糖。
双向电泳技术不仅是分析复杂体系中的蛋白质
最有效的技术之一, 也是目前所有电泳技术中分辨
率最高、信息量最多的技术。Mak等 [ 8]运用双向电
泳技术对小麦胚芽蛋白进行分离共获得的 612个蛋
白点, 其中, 66%的蛋白质点参与转录、翻译、运输、
细胞分裂、信号传递和能量代谢等胚胎生长发育相
关的功能, 24. 8%的蛋白质点未分配功能。依据蛋
白的功能将这些蛋白点分为能量代谢、新陈代谢、次
级代谢、细胞结构、细胞生长 /分裂、信号转导、转录、
蛋白合成 /分解、蛋白存储、运输、抗逆胁迫以及未分
配功能等 12组。
1. 2 理化特性及潜在功能
一直以来,小麦胚芽多用于麦胚油的生产原料,
对脱脂麦胚蛋白的利用很少,所以对麦胚蛋白理化
特性和潜在功能的研究也成为近期研究的热点。
对脱脂小麦胚芽蛋白离析物及其功能特性进行
研究,发现 pH6. 0时小麦胚芽蛋白离析物的氮溶性
为 72% ,其乳化性与牛血清蛋白非常相似, 起泡性
与鸡蛋清的起泡性非常相似。高氮溶性、良好的乳
化性、起泡性和疏水性, 使得小麦胚芽蛋白成为包括
肉、谷物、面包和饮料加工过程中很好的食品添
加剂 [ 9]。
Ge等 [ 10]对脱脂麦胚蛋白的营养和功能特性进
行研究,发现脱脂麦胚蛋白等电点为 4. 0, 氨基酸含
量高达 26. 793 g /100 g, 并且 8种必需氨基酸的含
量极高,占氨基酸总量的 34%。当 pH > 6. 0时, 脱
脂麦胚蛋白在氮中的溶解度高达 70%, 其乳化活性
及稳定性都与牛血清清球蛋白极为相似, 另外, 在
pH 8. 0, 70# 下, 保水能力高达 229. 4%。脱脂麦胚
蛋白为食品应用提供了潜在的功能蛋白来源。
C laver等 [ 11]发现碱性蛋白酶蛋白溶解性最好,
可溶解 85%的麦胚蛋白, 蛋白乳化活性、乳化能力
和稳定性分别为 64%、62%和 57% ,在 pH7. 0, 70#
的条件下,水分保持力为 232%。但是, 如何对小麦
胚芽蛋白这一天然营养源进行充分利用还有待
研究。
2 麦胚蛋白的提取
近年来的发展趋势是从非传统的原料中低价开
发功能和营养蛋白组分, 脱脂麦胚蛋白富含各种氨
基酸,且具有氮溶解性高、乳化性、起泡性和高度的
保水性等各种功能特性, 可成为食物中有用的蛋白
成分加以利用。所以小麦胚芽蛋白分离分析技术成
为小麦胚芽应用的另一个很好的途径。
2. 1 盐溶法
Pomeranz等 [ 12 ]最早对脱脂小麦胚芽蛋白进行
研究。他们用同种百分浓度的 N aC l和 CaC l2提取小
麦胚芽蛋白, 发现 3% N aC l的提取率最高, 约为
863%。朱科学等 [ 13 ]采用盐提酸沉的方法分离提
取, 发现 0. 5 mo l/ L N aC l的提取得率最高, 且蛋白
纯度可达 82%。
2. 2 碱溶酸沉法
H ettiarachchy等 [ 9]最先用碱溶酸沉淀法从脱脂
小麦胚芽中提取小麦胚芽蛋白, pH95碱提, pH4. 0
酸沉,得率在 18% - 28%之间。吴淑娟等 [ 14]对提取
13
生物技术通报 B iotechnology  Bulletin 2010年第 12期
条件进行了优化提取率可达 42. 74%。辛志红等 [ 15]
发现
淀粉酶水解酸沉法较碱溶酸沉法, 麦胚蛋白
含量和得率明显提高,分别达到 94. 5%和 81. 36%。
2. 3 超声波法
超声波法是一种物理提取方法, 具有安全可靠
的优点,在天然产物提取方面有较为广泛的应用。
袁道强等 [ 16]采用超声波法提取小麦胚芽蛋白, 提取
率可达到 98. 68% , 与普通的碱溶酸沉法相比提高
了 29. 66%。
2. 4 反胶束萃取法
反胶束萃取法是一种新的生化分离技术,与传统
麦胚蛋白提取方法相比具有低成本、无污染、易萃取、
易放大、可循环以及蛋白质不变性等优点, 适合工业
化生产。孙晓宏等 [ 17, 18]对小麦胚芽蛋白的前萃和后
萃工艺进行优化,采用琥珀酸二 ( 2
乙基己基 )酯璜酸
钠 (AOT)
异辛烷
氯化钾缓冲溶液组成的反胶束体
系,前萃提取率达 34. 55%;而后又探索了后萃方法,
在 KC l浓度 0. 61 mo l/L、缓冲液 pH947、缓冲液
1. 0mL的条件下,后萃率达到 80. 07%。
2. 5 试剂盒法
随着蛋白质组学的不断发展, 生物技术公司提
供了大量的蛋白提取试剂盒,具有重复性好、提取时
间短、提取效率高、操作简单、使用方便、无需昂贵仪
器等优点,是小麦胚芽蛋白提取很好的选择。例如,
植物蛋白微量提取试剂盒操作简单, 得到的提取物
可以直接用于 SDS
PAGE凝胶电泳、Western印迹和
2
DE分析等; 组织蛋白超快微量提取试剂盒可以处
理各种动植物组织材料,采用温和的裂解成分,蛋白
保持天然活性, 提取过程简便高效。本课题组采用
组织蛋白超快微量提取试剂盒提取小麦胚芽全蛋
白,发现这种方法所得的麦胚蛋白的含量大,蛋白浓
度高, 而且加以乙酸氨甲醇沉淀蛋白,可以得到很好
的麦胚蛋白双向电泳图 (研究成果还未发表 )。但
是,试剂盒法提取蛋白也有专一性强、发展慢、贮藏
条件严格、保质期短、价格较高等局限性。
3 小麦胚芽蛋白的应用
3. 1 麦胚蛋白添加剂
小麦胚芽蛋白具有良好的氮溶解度、起泡性、乳
化性以及保水性、均衡的氨基酸比例,为其添加到不
同的食品,包括乳制品饮料, 膳食和医疗产品等提供
了可行性。有人对小麦胚芽蛋白作为食品添加剂的可
行性进行研究,发现添加 5%以下的麦胚蛋白粉到食品
中作为食品添加剂来提高食品营养是可行的 [ 19]。
麦胚蛋白已经被用作多种谷物食品的辅料, 例
如面包 [ 20, 21 ] ,甜点 [ 22] , 饼干 [ 23 ] ,松饼 [ 24 ]等来提高谷
物食品的营养价值。将小麦胚芽蛋白粉作为肉类产
品添加剂的研究还比较少。Gnanasambandam等 [ 25]
往肉类产品中分别添加 35%的小麦胚芽蛋白粉、
玉米胚蛋白粉以及大豆粉, 发现法兰克福香肠的保
水性和面糊稳定性都提高了,蒸煮损失减少。有研
究表明 [ 26] , 将不同浓度的小麦胚芽蛋白 ( 35%、
5. 0%及 7. 0% )添加到法兰克福香肠中, 较对照组
具有硬度低、省切力、产量高以及具有更好的色泽等
优点,但只有当麦胚蛋白的浓度不超过 3. 5%时才
具有低蒸煮损耗、低含水量以及低脂的优点。
3. 2 麦胚蛋白食品
小麦胚芽蛋白独一无二的功能以及营养特性
不但可以改善现有食品营养特性, 更成为潜在的
食品开发对象, 例如, 用小麦胚芽蛋白来生产麦胚
蛋白饮料、麦胚蛋白口服液、麦胚蛋白糊、麦胚蛋
白面条、麦胚蛋白桃酥以及麦胚蛋白锅巴等。张
红旗等 [ 27]对玉米胚芽、小麦胚芽、莜麦胚芽和大米
胚芽进行复配, 可得高营养纯天然复合胚芽饮料。
张国治等 [ 28]优化麦胚面包的制作工艺, 发现在含
有 10% 麦胚粉的面团中添加 1% 的改良剂, 可提
高麦胚粉面包的综合品质。刘景饶 [ 29 ]对麦胚面条
制作工业进行研究, 发现在含维生素 C 100 m g /
kg, 小麦胚芽 5%, 葡萄糖氧化酶 30 m g /kg的条件
下,可制得表观状态好、麦胚香味明显的麦胚面
条,其品尝评分达 88分。
3. 3 功能性麦胚蛋白食品
用蛋白修饰来对麦胚蛋白的功能特性进行优化,
可用于特殊人群营养食品以及医疗产品的研发。选
择性酶水解蛋白具有较为温和的提取条件、较少的产
品副作用,用选择性酶酶切修饰特殊肽键被广泛用来
改善蛋白功能,在一些食品生产应用领域,已利用蛋
白水解提高蛋白功能特性用以生产低敏性婴儿食品、
消化不良的病人食品以及运动员食品等 [ 30, 31]。
同时,利用恰当的酶来酶解麦胚蛋白可以得到特
殊的生物活性物质来应用于医疗产品。辛志宏 [ 32]用
14
2010年第 12期 刘婉等:小麦胚芽蛋白的研究进展
碱性蛋白酶水解小麦胚芽蛋白,水解物经 SephadexG

15纯化、制备 RP
HPLC分离得序列为 A la
Met
Tyr的
组分,对血管紧张素转化酶有较强的抑制活性,可用
作预防和治疗高血压药物的制备。T
m
sk
zi等 [ 33]
分离得到 Osborne蛋白和碱性麦胚蛋白,其中碱性麦
胚蛋白用尿素处理、还原和再氧化, 研究修饰蛋白亚
基结构和功能特性,发现消除氢键对蛋白的水溶性、
乳化稳定性和表面疏水性会有很显著的影响,说明氢
键对麦胚蛋白结构的形成具有十分重要的作用,修饰
蛋白的特性研究为麦胚蛋白产品的应用提供了一种
新的视野。
4 展望
小麦胚芽蛋白具有良好的氮溶解度、起泡性、乳
化性以及保水性、氨基酸比例平衡, 不仅是饮料、食
品以及医疗产品良好的添加剂,而且具有较强的产
品开发潜力。但小麦胚芽蛋白的研究更多集中于其
组成成分、理化性质、提取以及麦胚蛋白产品应用
上,对于麦胚蛋白具备这些良好品质的调控基因以
还研究得较少,利用分子生物学技术以及蛋白质组
学技术研究具备这些良好品质的调控基因将是今后
研究的重点。首先, 可以利用蛋白质组学技术进一
步分析小麦胚芽蛋白组成, 并对良好品质的表达蛋
白进行研究。其次, 可以克隆小麦胚芽蛋白优质特
性的基因,并利用转基因技术将转入其它农作物进
行表达,使其它农作物具备所需的相应优点。这样
小麦胚芽将不仅仅是一个 营养宝库!,更会是一个
优质 基因库 !。
参 考 文 献
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(下转第 24页 )
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