近期，中国农业科学院作物科学研究所王轲研究员团队完成的题为“Influence of variation in high-molecular-weight glutenin subunits composition at Glu-B1 and Glu-D1 loci on gluten microstructure and northern Chinese steamed bread quality”的研究在Journal of Integrative Agriculture（JIA）优先在线发表。

该研究聚焦于不同HMW-GS亚基组成对小麦面筋强度及加工品质评价的影响这一核心科学问题，以遗传背景高度一致的小麦近等基因系和染色体代换系为研究材料，通过体积排阻高效液相色谱（SE-HPLC）、二硫键测定、热重分析（TGA）、激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）、激光共聚焦拉曼光谱（LCM‑Raman）、粉质仪测定及面筋聚集仪（GPT）等多种技术手段，对面筋蛋白结构、小麦面粉品质及终端加工特性进行了探究，阐明了面筋分子结构特征与小麦面粉终端加工性能之间的关联规律。该研究深入揭示了HMW-GS的结构-功能关系，提出了可用于馒头与面包品质预测的新型评价指标，为面向我国北方地区加工品质改良的小麦定向育种策略，提供了全新的理论见解与坚实的实践指导。

揭示不同HMW-GS组成对小麦面筋结构及面筋强度的调控效应

该研究系统对比了两套HMW-GS组成存在差异的小麦材料。结果表明，Glu-D1和Glu-B1携带1Dx5+1Dy10和1S¹x2.3*+1S¹y16*亚基的CB037B和SL/B，其面筋蛋白的%UPP、二硫键含量显著提升，CLSM观察到的微观蛋白网络结构呈现交联密度更高、空隙率更低且交联更紧密的特点（图1）。同时面筋蛋白的α-螺旋含量显著降低，二者从分子层面证实了优质亚基对面筋结构的优化效应。粉质仪检测结果进一步证实了这一结论：CB037B和SL/B的核心粉质指标均有显著提升，从面团流变学层面直接印证了面筋强度的提升。

图1 不同HMW-GS组成小麦面筋蛋白网络结构的CLSM分析

明确不同HMW-GS组成对面包与北方馒头品质的差异化效应

优异的强筋小麦粉适配面包烘焙的加工需求。然而，强筋亚基的存在却并未带来北方馒头品质的提升，研究结果显示，尽管CB037B表现出典型的强筋特征，但其制作的馒头在外形饱满度、比容、高径比及综合品质评分上，均显著低于携带1Dx2+1Dy12亚基的CB037A（图2）。这表明，适中的面筋强度而非过高的面筋强度，更适合馒头加工。

图2 不同HMW-GS组成对馒头外观与横截面结构的影响

从微观结构到热力学特性：多技术解锁小麦品质评价新路径

CB037B的面包烘焙品质优于CB037A，SL/B的面包烘焙品质优于CS。LCM-Raman结构显示，CB037B与SL/B的α-螺旋含量更低，这与面包品质的差异规律一致，表明α-螺旋含量与面包烘焙性能呈负相关。CLSM结果显示，CB037B和SL/B的蛋白面积、交联点数量、交联密度显著更高，空隙率更低；面筋网络的交联密度、交联点数量、蛋白面积等参数与小麦面筋强度、面包烘焙品质呈显著正相关。综上，LCM-Raman和CLSM相关参数可作为评价小麦面筋强度与面包烘焙品质的有效方法。

同时，本研究通过TGA首次明确，面筋蛋白在不同温度下的热失重率可分别精准预测面包和馒头的品质：150℃下的热失重率呈现CB037A＜CB037B＜SL/B＜CS的变化规律，该排序与北方馒头品质由优至劣的排名契合；而600℃条件下，CB037B与SL/B的热失重率显著低于CB037A和CS；表明面筋蛋白热稳定性与馒头和面包烘焙品质呈负相关（图3）。综上，面筋蛋白在不同温度下的热失重率，可有效反映小麦面粉在馒头与面包两类面制品生产中的加工适配性。

图3 不同HMW-GS组成在150℃及600℃下的热失重率

该研究通过遗传背景一致的材料，利用多种分析手段，深度解析了小麦不同HMW-GS组成对面筋蛋白结构特性、面团粉质特性及面制品加工品质的深度影响。研究不仅阐明了“强筋适配面包烘焙”与“中筋适配馒头加工”两种不同品质的需求差异，还总结出激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）、激光共聚焦拉曼光谱（LCM-Raman）这类光谱技术在小麦品质评价中的应用价值，并创新性地提出TGA可以作为小麦面制品预测的新指标。研究结果为小麦HMW-GS的结构和功能关系提供了重要参考。

中国农业科学院作物科学研究所王轲研究员与首都师范大学晏月明教授、李小辉副教授为共同通讯作者，博士生丁可和黄伟鸿为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32472182）、宁夏回族自治区科学技术厅项目（2022BBF02039）的联合资助。

Cite the article:

Ke Ding, Weihong Huang, Kehui Sun, Huali Tang, Xi Li, Surong Wang, Hao Peng, Zhiyang Han, Xiaohui Li, Yueming Yan, Ke Wang. 2025. Influence of variation in high-molecular-weight glutenin subunits composition at Glu-B1 and Glu-D1 loci on gluten microstructure and northern Chinese steamed bread quality. Journal of Integrative Agriculture , Doi:10.1016/j.jia.2025.12.020

https://doi.org/10.1016/j.jia.2025.12.020

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