食品化學(xué)_第三章_蛋白質(zhì)

.,1,1,protein,蛋白質(zhì),.,2,本章內(nèi)容,第一節(jié)氨基酸第二節(jié)蛋白質(zhì)和肽第三節(jié)蛋白質(zhì)的變性第四節(jié)蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)第五節(jié)蛋白質(zhì)在加工儲(chǔ)藏中的變化第六節(jié)常見食品蛋白質(zhì)與新的蛋白質(zhì)資源,.,3,組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N、S、P有些蛋白質(zhì)還含有微量金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有I。,.,4,分類,分子形狀：纖維蛋白質(zhì)、球蛋白質(zhì)分子組成：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：僅有肽鏈組成結(jié)合蛋白質(zhì)：肽鏈+非肽鏈（輔基、配基等）衍生蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)水解后的產(chǎn)物溶解度：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白來源：動(dòng)物蛋白：禽，牛、乳植物蛋白：大豆、谷物微生物蛋白：酵母（最豐富）,.,5,蛋白質(zhì)的重要性,（1）蛋白質(zhì)是生命細(xì)胞的主要成分,蛋白質(zhì)占干重人體中（中年人）人體45%水55%細(xì)菌50%80%蛋白質(zhì)19%真菌14%52%脂肪19%酵母菌14%50%糖類1%白地菌50%無機(jī)鹽7%,.,6,（2）蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中具有重要作用（3）對(duì)食品的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及色、香、味起重要作用,酶的催化作用調(diào)節(jié)作用(多肽類激素)運(yùn)輸功能運(yùn)動(dòng)功能免疫保護(hù)作用(干擾素)接受、傳遞信息的受體,.,7,蛋白質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)層次,.,8,氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單元氨基酸含有氨基和羧基的一類有機(jī)化合物的通稱。,第一節(jié)氨基酸,.,9,氨基酸-蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子,蛋白質(zhì)的水解形成氨基酸酸水解：6NHCl,煮沸回流20小時(shí)左右,或加壓于120C水解12小時(shí).優(yōu)點(diǎn):水解徹底,水解的最終產(chǎn)物是L-氨基酸,沒有旋光異構(gòu)體生成.缺點(diǎn):色氨酸全部破壞,絲,蘇,酪氨酸部分破壞.有腐黑質(zhì)生成堿水解:6MNaOH或4MBa(OH)2煮沸6小時(shí).優(yōu)點(diǎn):色氨酸不被破壞,水解液清亮透明.缺點(diǎn):水解產(chǎn)生的氨基酸發(fā)生旋光異構(gòu)作用酶水解：蛋白質(zhì)可以由蛋白酶水解，不同的蛋白酶專一性不同。優(yōu)點(diǎn):條件溫和,氨基酸不破壞,無旋光異構(gòu)體產(chǎn)生.缺點(diǎn):各蛋白酶有不同的專一性,用單一的酶作用水解不徹底.,.,10,第一節(jié)氨基酸,.,11,（二）-氨基酸的一般結(jié)構(gòu),.,12,氨基酸不同，它的R基團(tuán)就不同,.,13,氨基酸的通式及-碳,.,14,氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單元蛋白質(zhì)水解得到約20種氨基酸，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）。必需氨基酸：人體必不可少，而機(jī)體內(nèi)又不能合成的，必須從食物中補(bǔ)充的氨基酸。,第一節(jié)氨基酸,人體必需氨基酸有Phe,Val,Leu,Ile,Thr,Lys,Trp,Met八種，此外，His對(duì)于嬰兒的營(yíng)養(yǎng)也是必需的。,.,15,八種必需氨基酸順口溜之一：流蘇鞋，亮一亮，顯本色，真不賴！流(Met)蘇(Thr)鞋(Val)，亮(Leu)一亮(Ile)，顯本(Phe)色(Trp)，真不賴(Lys),.,16,八種必需氨基酸順口溜之二：“借一兩本單色書來”,八種必需氨基酸順口溜之二：“苯纈亮異、蘇賴色蛋”,.,17,按R基團(tuán)的極性分類：（4種）,非極性氨基酸疏水性側(cè)鏈Ala,Ile,Leu,Phe,Met,Trp,Val,Pro極性不帶電荷氨基酸側(cè)鏈含極性基團(tuán)（不解離）Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly堿性（帶正電荷）氨基酸側(cè)鏈含氨基或亞氨基Lys,Arg,His酸性（帶負(fù)電荷）氨基酸側(cè)鏈均含1個(gè)羧基Asp,Glu,.,18,20種基本AA歌,甘丙纈亮異脯脂絲蘇半蛋羥硫添天谷精賴組酸堿苯丙酪色芳香環(huán)天冬酰氨谷酰氨都有?；鶎俪Ｒ?.,19,溶解度,不溶于有機(jī)溶劑,.,20,Ala,A,丙氨酸,組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式及其縮寫符號(hào),非極性氨基酸,Val,Leu,V,L,纈氨酸,亮氨酸,Ile,I,異亮氨酸,Pro,P,脯氨酸,(亞氨基酸),Phe,F,苯丙氨酸,Trp,W,色氨酸,Met,M,甲硫氨酸(蛋氨酸),.,22,絲氨酸,Ser,S,Asn,Thr,T,N,蘇氨酸,天冬酰胺,極性不帶電荷氨基酸,Gly,G,甘氨酸,(有時(shí)也劃分為非極性氨基酸),.,23,Gln,Q,谷氨酰胺,Tyr,Y,酪氨酸,Cys,C,半胱氨酸,.,24,Asp,D,天冬氨酸,極性帶負(fù)電荷氨基酸(酸性氨基酸),Glu,E,谷氨酸,His,H,組氨酸,極性帶正電荷氨基酸(堿性氨基酸),Lys,Arg,K,R,賴氨酸,精氨酸,.,25,氨基酸的立體化學(xué),除甘氨酸外，其它氨基酸分子中的-碳原子都為不對(duì)稱碳原子，所以：A、氨基酸大都具有旋光性。,.,26,B、每一種氨基酸都具有D-型和L-型兩種立體異構(gòu)體,手性碳上的NH2投影在右側(cè)：D型手性碳上的NH2投影在左側(cè)：L型,蛋白質(zhì)水解得到通常為L(zhǎng)型,.,27,氨基酸存在對(duì)映異構(gòu)體,.,28,氨基酸的酸堿性質(zhì),氨基酸是兩性電解質(zhì)：羧基能電離成COO-和H+；氨基能接受質(zhì)子，形成銨鹽。在pH=7時(shí)水中，以偶極離子或兩性離子形式存在,pH=pI,pHpI,pH10的條件下，高濃度的蛋白溶液脫氣澄清通過管蕊板（每平方厘米1000孔，孔徑為50-150m）酸性氯化鈉溶液（等電沉淀或鹽析）壓縮成品。,.,114,面團(tuán)形成性：一些植物(小麥、黑麥、燕麥、大麥等)的面粉在室溫下與水混合并揉搓后可形成粘稠、有彈性的面團(tuán)，將這種性質(zhì)叫做面團(tuán)的形成性。這是小麥面粉轉(zhuǎn)化為面包面團(tuán)，并經(jīng)發(fā)酵烘烤形成面包的基礎(chǔ)。小麥面粉中其它的成分如淀粉、糖、脂類、可溶性蛋白等，都有利于面筋蛋白形成面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和構(gòu)成面包質(zhì)地。,6、面團(tuán)的形成,.,115,面筋蛋白（占Pro80）,麥谷蛋白：分子質(zhì)量大，二硫鍵（鏈內(nèi)、鏈間），決定面團(tuán)的彈性、黏合性和抗張強(qiáng)度,麥醇溶蛋白：鏈內(nèi)二硫鍵，促進(jìn)面團(tuán)的流動(dòng)性、伸展性和膨脹性。,6、面團(tuán)的形成,.,116,面筋蛋白質(zhì)中含有的化學(xué)鍵,氫鍵谷氨酰胺、脯氨酸和絲氨酸、蘇氨酸水吸收能力強(qiáng)，有黏性非極性氨基酸使蛋白相互聚集、有黏彈性與脂肪有效結(jié)合二硫鍵使面團(tuán)堅(jiān)韌,.,117,概念:,是指蛋白質(zhì)能自發(fā)地遷移至汽-水界面或油-水界面的性質(zhì)。,具有界面性質(zhì)的蛋白質(zhì)必要條件：,7、蛋白質(zhì)的界面性質(zhì),能否快速地吸附至界面能否快速地展開并在界上面再定向能否形成經(jīng)受熱和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的膜,能否快速的吸附至界面與蛋白質(zhì)的表面分子特性有密切關(guān)系,如果蛋白質(zhì)表面非極性殘基很多形成的疏水小區(qū)很多則蛋白質(zhì)能快速自發(fā)地吸附至界面,能否形成具有強(qiáng)黏結(jié)性粘彈膜與蛋白質(zhì)的分子大小、形狀等相關(guān),列車狀構(gòu)象的比例愈大，蛋白質(zhì)愈是強(qiáng)烈地與界面相結(jié)合，并且表面張力愈是低。,.,120,影響蛋白質(zhì)界面性質(zhì)的因素：,.,121,7、蛋白質(zhì)的界面性質(zhì),乳化性質(zhì)EmulsifyingProperties,起泡性FoamingProperties,.,122,蛋白質(zhì)可以促進(jìn)乳濁液形成及穩(wěn)定的性質(zhì)，稱為蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)。蛋白質(zhì)具有乳化性質(zhì)的原因：是其具有兩親性，即既親水也親油的性質(zhì),乳化性質(zhì),牛乳，奶油，冰淇淋，蛋黃醬，肉餡等。,食品乳狀液,.,123,在油水體系中，蛋白質(zhì)能自發(fā)地遷移到油水界面和氣水界面到達(dá)界面后，疏水基定向到油相和氣相，親水基定向到水相并廣泛展開和擴(kuò)散，在界面形成一種蛋白質(zhì)吸附層，從而起到穩(wěn)定乳濁液的作用。,促進(jìn)乳濁液形成并穩(wěn)定的本質(zhì)：,.,124,乳化性評(píng)價(jià)指標(biāo),(1)蛋白質(zhì)乳化能力(EC):是指在乳狀液相轉(zhuǎn)變前每克蛋白質(zhì)所能乳化的油的體積。,(2)乳化穩(wěn)定性（ES）,.,125,影響蛋白質(zhì)乳化作用的因素:,蛋白質(zhì)的溶解度：正相關(guān)pH值：pH=PI，溶解度低，乳化性差；溶解度高，乳化性好加熱：乳化能力添加小分子表面活性劑使蛋白質(zhì)保留界面能力，使乳化能力蛋白質(zhì)的疏水性和界面存在形式：蛋白質(zhì)的疏水性越強(qiáng)，在界面吸附的蛋白質(zhì)濃度越高，界面張力越低，乳濁液越穩(wěn)定；蛋白質(zhì)在界面上以列車狀形式存在，有利于表面張力的降低和乳濁液的穩(wěn)定。,.,126,蛋白質(zhì)的起泡性質(zhì),是指蛋白質(zhì)在汽-液界面形成堅(jiān)韌的薄膜使大量氣泡并入和穩(wěn)定的能力。泡沫型食品：蛋糕、棉花糖、蛋奶酥、啤酒泡沫、面包等。,.,127,泡沫通常指氣泡分散在含有表面活性劑的連續(xù)液相或半固相的分散體系。泡沫的基本單位是液膜包圍的氣泡，氣泡的直徑從1m到數(shù)cm不等。液膜和氣泡間的界面上吸附著表面活性劑，起著降低表面張力和穩(wěn)定氣泡的作用。,.,128,含有大量的氣泡在氣相和連續(xù)液相之間要有較大的表面積要有能脹大，且有剛性或半剛性并有彈性的膜或壁溶質(zhì)的濃度在表面較高可反射光，看起來不透明,良好的食品泡沫應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：,.,129,一種是將氣體通過一個(gè)多孔分散器鼓入低濃度的蛋白溶液中；第二種是在大量氣體存在的條件下，通過打擦或振蕩蛋白質(zhì)溶液而產(chǎn)生泡沫；第三中方法是將一個(gè)預(yù)先給加壓的氣體溶于要生產(chǎn)泡沫的蛋白質(zhì)溶液中，突然減壓，系統(tǒng)中的氣體則會(huì)膨脹而形成泡沫。,蛋白泡沫形成方法：,.,130,泡沫是介穩(wěn)的氣體分散體系，因此借助于一些條件改變或施加作用，可以使泡沫破壞。在重力、氣泡內(nèi)外壓力差和蒸發(fā)的作用下，通過液膜排水使泡沫破壞；氣泡從小泡向大泡擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致泡沫破壞；受機(jī)械剪切力、氣泡碰撞力和超聲振蕩的作用，氣泡液膜也會(huì)破裂。,.,131,蛋白質(zhì)的起泡力：是指蛋白質(zhì)能產(chǎn)生的界面面積的量測(cè)定蛋白質(zhì)起泡力的方法：將一定濃度和體積的蛋白質(zhì)溶液加入帶有刻度的容器內(nèi)，用一定的方法使其起泡，測(cè)定泡沫的最大體積，分別計(jì)算泡沫的膨脹率和起泡力。,蛋白質(zhì)的起泡力和泡沫穩(wěn)定性,.,133,不同蛋白質(zhì)溶液的起泡力,.,134,蛋白質(zhì)的起泡性質(zhì)評(píng)價(jià),測(cè)定泡沫穩(wěn)定性的方法：在起泡完成后，迅速測(cè)定泡沫體積，然后在一定條件下放置一段時(shí)間（通常為30min）后再測(cè)定泡沫體積，計(jì)算泡沫穩(wěn)定性。,.,135,測(cè)定泡沫穩(wěn)定性的方法：測(cè)定液膜排水或1/2排水所需的時(shí)間如果鼓泡形成泡沫，可在刻度玻璃儀器中直接起泡，然后觀察排水過程和測(cè)量1/2排水所需時(shí)間；如果攪打起泡，測(cè)定應(yīng)在特制的不銹鋼儀器中進(jìn)行，該儀器有專門的下水裝置收集排水，可連續(xù)測(cè)量排水過程和排水時(shí)間。,.,136,蛋白質(zhì)作為起泡劑的必要條件,必須快速地吸附至氣-水界面必須易在界面上展開和重排必須在界面上形成一層粘合性膜a、缺乏二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的P分子b、具有較好的溶解性c、蛋白質(zhì)分子之間存在一定的粘著作用力d、蛋白質(zhì)分子有一定疏水值,.,137,影響起泡性質(zhì)的因素:,蛋白質(zhì)的分子性質(zhì),有良好起泡力的蛋白質(zhì)不具有穩(wěn)定泡沫的能力，而能產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的蛋白質(zhì)往往不具有良好的起泡力。,.,138,蛋白質(zhì)的濃度2一8，隨著濃度增加起泡性增加。超過10，則會(huì)由于蛋白質(zhì)溶解度下降而導(dǎo)致氣泡變小，泡沫變硬。溫度泡沫產(chǎn)生前適度熱處理有利提高起泡能力，但過渡熱處理會(huì)損害起泡能力,.,139,pH值大多數(shù)食品泡沫是在不同于其Pr等電點(diǎn)的條件下制備在pI時(shí)Pr的溶解度很低，形成泡沫數(shù)量較少（泡沫膨脹率較低），但泡沫的穩(wěn)定性較高。鹽鹽析時(shí)則顯示較好的起泡性質(zhì)。鹽溶時(shí)則顯示較差的起泡性質(zhì)。NaCl：增加膨脹度和降低泡沫的穩(wěn)定性(降低粘度)Ca2+：提高泡沫的穩(wěn)定性，Pr-COOH搭橋,.,140,糖：抑制Pr起泡（提高了體相的黏度），但可提高泡沫的穩(wěn)定性（蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，當(dāng)其吸附到界面上時(shí)較難展開）。脂：對(duì)Pr的起泡和泡沫的穩(wěn)定性都不利。（可以競(jìng)爭(zhēng)的方式取代界面上的蛋白質(zhì)，減少了膜的厚度和黏合性并最終因膜的削弱而導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性下降）攪打過度激烈攪打也會(huì)導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性降低消泡劑硅油,.,141,8、蛋白質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)合,蛋白質(zhì),風(fēng)味,+,蛋白質(zhì)-風(fēng)味,有利,不有利,良好風(fēng)味載體,與不良風(fēng)味結(jié)合,.,142,結(jié)合方式,干蛋白粉物理吸附范德華力、物理截留化學(xué)吸附靜電吸附、氫鍵結(jié)合和共價(jià)結(jié)合液態(tài)或高水分食品中蛋白質(zhì)非極性配位體與蛋白質(zhì)表面的疏水性小區(qū)相互作用通過氫鍵相互作用靜電相互作用共價(jià)鍵（醛類化合物通過共價(jià)鍵結(jié)合至賴氨酸殘基上）,.,143,影響蛋白質(zhì)與風(fēng)味結(jié)合的因素,水：提高Pr對(duì)極性揮發(fā)物的結(jié)合，對(duì)非極性風(fēng)味化合物的結(jié)合沒有影響。pH：堿性pH比在酸性pH更能促進(jìn)與風(fēng)味物的結(jié)合熱：熱變性一般會(huì)使Pr的風(fēng)味結(jié)合作用有所加強(qiáng)鹽：凡能使Pr解離或二硫鍵斷裂的鹽類，都能提高Pr的風(fēng)味結(jié)合能力,.,144,1、熱加工對(duì)蛋白質(zhì)的影響,第五節(jié)食品蛋白質(zhì)加工和儲(chǔ)藏中的變化,適度的熱處理（T100），產(chǎn)生有利影響,適度變性，促進(jìn)蛋白質(zhì)消化部分酶失活（蛋白酶、脂肪氧合酶、淀粉酶、多酚氧化酶的失活防止食品在保藏期內(nèi)產(chǎn)生不良風(fēng)味：酸敗、色變等）破壞抗?fàn)I養(yǎng)因子和有毒性的蛋白質(zhì),.,145,劇烈加熱和過度加熱（T100）,蛋白質(zhì)生物有效性（失活），營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化率（引起外消旋化：LD）形成有毒有害物質(zhì)，甚至有癌物例如：180200，色和谷殘基形成熱解產(chǎn)物致癌/致誘變營(yíng)養(yǎng)成分損失含硫氨基酸（半胱氨酸、胱氨酸等）脫硫而被破壞堿性氨基酸（賴氨酸、精氨酸）脫一個(gè)NH2而改變蛋白質(zhì)的功能特性,.,146,2、低溫處理下的變化,食品的低溫貯藏可延緩或阻止微生物的生長(zhǎng)并抑制酶的活性及化學(xué)變化。冷卻（冷藏）：影響不大冷凍（凍藏）：可使蛋白質(zhì)變性,冰結(jié)晶，蛋白質(zhì)變性，水化作用降低快速冷凍法,鮮豆腐凍豆腐鮮乳冷凍分層（蛋白質(zhì)上部）（溶解）不完全復(fù)原一般04保存,.,147,3、脫水處理下的變化,熱風(fēng)干燥。轉(zhuǎn)鼓干燥。真空干燥。冷凍干燥。噴霧干燥。,脫水的影響：當(dāng)水分被大量除去時(shí)，PP相互作用，引起Pro分子大量的聚集在高溫下除去水分可導(dǎo)致Pro溶解度和表面活性急劇降低,.,148,4、堿處理下的變化,與熱處理同時(shí)進(jìn)行時(shí)，對(duì)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響很大,目的:植物蛋白質(zhì)助溶，水發(fā)海參熔化掉；油料種子去除黃曲霉毒素.,副作用：消去反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)（引起蛋白質(zhì)劣化的主要原因）、外消旋化、水解等。,.,149,導(dǎo)致蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的降低，甚至還產(chǎn)生有害物質(zhì),5、氧化處理下的變化,食品加工過程中過氧化氫、過氧乙酸、過氧化苯甲酰等用于無菌包裝系統(tǒng)的包裝容器（罐頭、牛乳等）殺菌、面粉等漂白。,氨基酸（蛋白質(zhì)）氧化：致癌物、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值色氨酸甲酰犬尿氨酸（動(dòng)物實(shí)驗(yàn)致癌）吊白塊甲醛+次硫酸氫鈉,.,150,6、輻照處理下的變化,首先水