小麦是世界三大粮食作物之一,我国小麦产量占世界总产量的六分之一。受小麦基因、生长环境和采后贮藏的影响,我国面粉加工品质难以完全满足消费者对高品质面制品的需求,改良面粉加工品质一直是我国乃至国际谷物化学与加工领域致力解决的关键问题。应用酶制剂作为面粉改良剂替代化学型改良剂是当今面制品工业的主要发展方向,一系列的酶(如葡萄糖氧化酶、脂肪氧合酶、转谷氨酰胺酶等)已经被广泛应用于面制品的改良。本研究以两种重组小麦内源巯基氧化还原酶,即蛋白质二硫键异构酶(wPDI)和内质网氧化还原酶(wEro1)为研究对象,在考察了 wPDI对面粉加工品质的影响机理后,制备了不同活性特征的wPDI改性蛋白,并探究了改性wPDI对面粉加工品质的影响。在此基础上,克隆表达了 wEro1,研究了 wEro1单独及协同wPDI对面粉加工品质影响的相关机理。主要研究内容与结论如下:(1)重组野生型wPDI对面粉加工品质的影响研究。应用粉质仪、流变仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱以及质构仪等探究了 wPDI对不同面粉加工品质的影响。结果表明,添加具有酶学活性(包括二硫键氧化还原酶和异构酶活性)和分子伴侣活性的wPDI缩短了面团形成时间和稳定时间,降低了面团的粘性模量和弹性模量。面团强度的弱化主要是由于在面团形成过程中wPDI催化面筋蛋白二硫键还原成巯基,破坏了面筋网络结构,提高了面筋蛋白自由巯基含量,降低了面筋蛋白二级结构β-折叠比例。而且,面包质构结果表明,wPDI的添加提高了超硬质小麦粉面包品质,但降低了普通高筋小麦粉面包品质。(2)改性wPDI的制备及其对面粉加工品质的影响研究。利用分子生物技术和化学修饰方法,制备了一个以二硫键氧化活性为主的截短蛋白AB和两个仅具有分子伴侣活性的改性蛋白mPDI和aPDI,并探究了它们对面粉加工品质的影响。结果表明,截短蛋白AB发挥着与wPDI相类似的弱化面筋强度作用。而仅含分子伴侣活性的mPDI和aPDI能够延长面团的稳定时间、降低面包的硬度和咀嚼性,表明wPDI的分子伴侣活性在面团形成过程中发挥了强化面筋作用。进一步考察mPDI和aPDI对面筋蛋白组成影响发现,添加mPDI和aPDI降低了 SDS-可溶面筋蛋白含量,提高了面筋蛋白大聚集体(GMP)含量,从而起到强化了面筋网络结构的作用。(3)wEro1的异源表达及其活性研究。构建了 pET-28-wero1表达载体,在E.coli BL21(DE3)中实现了重组wEro1的可溶表达,采用金属螯合层析和分子排阻层析制备了电泳纯wEro1单体蛋白,其酶活回收率为44%,催化游离FAD还原的比酶活为7.8 U/mg。wEro1能够催化氧化DTT和wPDI,并伴随氧气消耗和过氧化氢生成,而且碱性条件下有利于wEro1催化氧化DTT。wEro1催化氧化wPDI则能以变性蛋白质为电子供体,促进变性蛋白质的折叠。(4)wEro1强化面粉加工品质的研究。单独添加wEro1能显著提高面粉的粉质特性、面团的流变特性以及面包的焙烤品质。但是,未发现wEro1协同wPDI提高面粉加工品质。添加wEro1能够促进面筋蛋白二硫键交联,强化面筋网络结构,提高GMP含量,以及GMP中超大分子量聚集体比例,增加面筋蛋白二级结构β-转角含量,从而改善面粉加工品质。添加wEro1后,面团中过氧化氢含量提高,表明wEro1改善面粉加工品质机理应与其催化反应产生的过氧化氢氧化面筋交联有关。