引言
多年来，饼干行业对专用小麦粉的需求不断增长，因为蛋白组成和结构特征在决定饼干口感和营养方面起着关键作用。然而，品种选择、作物生长环境和管理实践都会影响这些属性（Ferrise等, 2015; Ma, Yang, Wu等, 2024; Yang等, 2023; Yang等, 2025）。全球范围内，自20世纪50年代以来，由于气溶胶污染和云量增加，作物接收的太阳辐射每十年减少4-6%（Liu等, 2023; Shao等, 2021）。遮阴胁迫会削弱旗叶的光合光响应，干扰氨基酸代谢及后续蛋白质生物合成（Yang等, 2024）。这些变化会改变蛋白质二三级结构（Ma, Yang, Zhao等, 2024; Yang等, 2025），损害其组装和聚集，降低最终食品质量（Yang等, 2023）。
褪黑素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）是一种类生长素吲哚胺，在调节植物生长和胁迫响应中起着关键作用（Arnao & Hernandez-Ruiz, 2019）。在植物中，褪黑素作为强效氧化还原缓冲剂、植物激素平衡剂和氮分配剂，保护蛋白质免受环境刺激引起的氧化损伤（Ahammed等, 2024; Yang等, 2022）。因此，叶片褪黑素已成为缓解干旱（Fu等, 2024）、盐胁迫（Li等, 2022）、高温（Jahan等, 2021）、水涝（Gu等, 2020）和镉毒害（Aloui等, 2024）对作物产量和加工品质不利影响的一种有前景的方法。近期在水稻（Fan等, 2022）、小麦（Fu等, 2024）和大豆（Cao等, 2021）中的研究表明，外源褪黑素通过调节光合作用、氮吸收和同化的作用，减轻了环境刺激对籽粒质量的损害，从而直接支持理想的籽粒蛋白水平（Arnao等, 2021; Arnao & Hernandez-Ruiz, 2021）。然而，大多数现有研究集中在褪黑素缓解非生物胁迫的作用或遮阴对蛋白组成的单独影响上。关于褪黑素与遮阴对蛋白质结构多维重构的交互效应仍存在关键知识空白，这涉及组成变化、聚合行为和结构特征，以及这些结构变化如何直接决定饼干的裂纹率和蛋白消化率。
蛋白组成和结构组织决定了面筋网络的黏弹性，从而决定烘焙产品的最终口感、感官特性和蛋白营养（Ma & Baik, 2018; Rutigliano等, 2024）。获得理想的饼干口感需要一种弱而延展的面筋基质，使烘焙过程中蒸气压松弛更均匀，促进表面光滑，并产生柔嫩酥脆的口感而不出现裂纹或变形（Arepally等, 2020）。醇溶蛋白是一种小分子量单体蛋白，在面筋网络中充当"增塑剂"。相反，麦谷蛋白是一种聚合蛋白，形成强韧、有弹性的三维网络，对面筋强度有贡献（Shewry & Belton, 2024; Shewry & Lafiandra, 2022）。最优的麦谷蛋白与醇溶蛋白比例可产生弹性较低、延展性较高的面团，这对于饼干制作是理想的，因为它使面团在烘焙过程中易于流动和延展，而不会产生过度回弹或裂纹（Zheng等, 2020）。在二级结构层面，α-螺旋和β-折叠赋予结构刚性和弹性，而β-转角则引入灵活性和无序网络（Gao等, 2016）。蛋白组成和结构特征不仅决定面团黏弹性和饼干制作品质，还影响食品营养和人类健康。β-折叠和α-螺旋影响水解酶的可及性，从而影响蛋白消化率（Yu, 2005）。然而，在低光胁迫下，蛋白结构特征、饼干裂纹率和蛋白消化率之间的定量关系仍不清楚。
我们之前的研究揭示了遮阴胁迫通过改变蛋白组成和结构降低饼干扩展率（Yang等, 2023; Yang等, 2025）。然而，蛋白结构特征、裂纹率和饼干营养价值之间的关系仍不清楚，且尚无研究将褪黑素介导的蛋白重构与遮阴条件下机器学习导出的裂纹率和饼干消化率联系起来。本研究旨在探究（1）外源褪黑素是否可缓解遮阴导致的蛋白组成、结构特征和消化率恶化；以及（2）蛋白结构特征的改变如何影响饼干的裂纹率和营养价值。我们假设褪黑素将部分抵消遮阴对蛋白组分、聚集和交联的不利影响，从而影响裂纹率、营养价值和饼干消化率。这些发现将为靶向修改饼干营养和裂纹率提供有前景的方法。
