食品化學(xué)第三章蛋白質(zhì)

1、1,protein,蛋白質(zhì),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,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 。,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）,

2、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%,（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,蛋白質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)層次,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,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：6N HC

3、l,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:6M NaOH或4M Ba(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.,第一節(jié) 氨基酸,（二）-氨基酸的一般結(jié)構(gòu),氨基酸不同，它的R基團(tuán)就不同,氨基酸的通式及-碳,氨基酸構(gòu)成蛋白

4、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。,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),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”,按R基團(tuán)

5、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,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?溶解度,不溶于有機(jī)溶劑,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

6、,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),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),Gln,Q,谷氨酰胺,Tyr,Y,酪氨酸,Cys,C,半胱氨酸,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,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。,

7、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,氨基酸存在對(duì)映異構(gòu)體,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,pHpI,氨基酸的兩性離子,陽離子,陰離子,1. 向氨基酸溶液加酸時(shí),其兩性離子的-COO-負(fù)離子接受質(zhì)子,自身成為正離子,在電場(chǎng)中向陰極移動(dòng) 2. 向氨基酸溶液加堿時(shí),其兩性離子的-NH3正離子解離放出質(zhì)子(與OH-結(jié)合生成水),自身成為負(fù)離子,在電場(chǎng)中向陽極

8、移動(dòng) 3. 調(diào)節(jié)氨基酸溶液PH值,使氨基酸溶液中的氨基和羧基的解離度完全相等,即氨基酸所帶靜電荷為0,在電場(chǎng)中既不向陰極移動(dòng),也不向陽極移動(dòng),此時(shí),氨基酸溶液的PH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn),以符號(hào)PI表示。,+,氨基酸所帶電荷及等電點(diǎn)對(duì)溶解度的影響： 1.由于靜電作用，在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。 2.當(dāng)氨基酸溶液的PH值 PI時(shí)，溶液中氨基酸帶負(fù)電,由于具有兩性電離的性質(zhì)，所以氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被堿滴定，現(xiàn)以甘氨酸為例來說明氨基酸兩性電離的特點(diǎn)。,左圖是甘氨酸的電離酸堿滴定曲線，左端是用鹽酸滴定的曲線，溶液的pH逐漸降低， 曲線中從左向右第一個(gè)拐點(diǎn)是氨基酸羧基解離5

9、0%的狀態(tài)(即一半甘氨酸成為陽離子) 。第二個(gè)拐點(diǎn)是氨基酸的等電點(diǎn)，右端是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH逐漸升高；第三個(gè)拐點(diǎn)是氨基酸氨基解離50%的狀態(tài)(即一半甘氨酸成為陰離子) 。,氨基酸的疏水性,是指將1mol氨基酸從水溶液中轉(zhuǎn)移至乙醇溶液中時(shí)所產(chǎn)生的自由能變化。,G0=-RTlnS乙醇/S水,S乙醇-氨基酸在乙醇中的溶解度,S水-氨基酸在水中的溶解度,氨基酸的光學(xué)性質(zhì),芳香族氨基酸酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸在紫外區(qū)(250300nm)吸收光。,芳香族氨基酸的紫外吸收和熒光,含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)。 （nm） Trp 278 5.6103 Tyr 275 1.4103 Phe

10、260 2.0102 大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。,芳香族即含苯環(huán)氨基酸在近紫外區(qū)的光吸收,因此可利用此特性用分光光度法測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)的含量。,分光光度計(jì)測(cè)定有色物質(zhì)濃度原理,氨基酸的化學(xué)性質(zhì),氨基反應(yīng)： 亞硝酸、醛類、?；?、烴基化反應(yīng),羧基反應(yīng) 酯化、脫羧反應(yīng),氨基、羧基反應(yīng) 肽鍵、茚三酮反應(yīng),氨基酸反應(yīng),與亞硝酸反應(yīng) 放出氮?dú)猓獨(dú)獾囊话雭碜园被?，一半來自亞硝酸，在通常情況下測(cè)定生成的氮?dú)獾捏w積量可計(jì)算氨基酸的量，此反應(yīng)可用于測(cè)定蛋白質(zhì)的水解程度。是凱氏定氮法的理論基礎(chǔ)。,說明： 1. 脯氨酸不能與亞

11、硝酸反應(yīng) 2. -NH2作用3-4min即反應(yīng)完全，而R基上NH2反應(yīng)速度較慢,凱氏定氮法為檢測(cè)食品中蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。但是，這種方法并不能給出真實(shí)的蛋白質(zhì)含量，因?yàn)樗鶞y(cè)定的氮可能不僅僅是由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化來的。這可以從2007年美國(guó)寵物食品污染事件和2008年中國(guó)毒奶粉事件等食品安全事件中被體現(xiàn)：三聚氰胺，一種含氮量較高的物質(zhì)，被添加到了食品中以偽造較高的含氮量。,三聚氰胺分子結(jié)構(gòu)式,蛋白質(zhì)中N是特征元素，且含量恒定，為16%左右 ，即16克氮/100克蛋白質(zhì)，故可以用定氮法測(cè)量蛋白質(zhì)含量，即：每100克蛋白質(zhì)含氮16克，100/16=6.25克蛋白質(zhì)含氮1克。所以，每100克樣品含氮量6.2

12、5=100克樣品蛋白質(zhì)含量（克%）。,某細(xì)胞蛋白質(zhì)粗提物0.5g,經(jīng)定氮法檢測(cè)含氮67mg,試問該蛋白粗提物的蛋白質(zhì)含量是多少?,與茚三酮反應(yīng) 茚三酮在弱酸性溶液中與-氨基酸共熱，氨基酸被氧化成醛、CO2和NH3，最后茚三酮與反應(yīng)產(chǎn)物氨和還原茚三酮發(fā)生作用，生成藍(lán)紫色化合物。 兩個(gè)亞氨基酸脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)形成黃色化合物。,茚三酮,水合茚三酮,用途：用于氨基酸的定性定量分析,+,氨基酸與茚三酮反應(yīng),水合性茚三酮,肽：是兩個(gè)或兩個(gè)以上的氨基酸以肽鍵相連的化合物。 由兩個(gè)氨基酸以肽鍵相連的化合物稱為“二肽”，由多個(gè)氨基酸組成的肽則稱為多肽。,第二節(jié) 蛋白質(zhì)和肽,N末端 氨基末端,C末端

13、羧基末端,肽鍵不同于C-N單鍵C=N雙鍵 羰基不是完全的雙鍵 肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn) 肽單位是剛性平面結(jié)構(gòu) 肽單位平面有一定的鍵長(zhǎng)和鍵角,47,肽鍵,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括 一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure) 二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure) 三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure) 四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary structure),蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),指氨基酸分子間通過共價(jià)鍵即肽鍵連接而形成的線性序列。 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，又稱為化學(xué)結(jié)構(gòu)，是指氨基酸在肽鏈中的排列順序及二硫鍵的位置，是多肽鏈具有共價(jià)鍵的主鏈結(jié)構(gòu)。,一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物

14、學(xué)功能的基礎(chǔ)。,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助氫鍵作用排列成為沿一個(gè)方向、具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象。 是多肽鏈中彼此靠近的氨基酸殘基之間由于氫鍵相互作用而形成的空間關(guān)系。 通常是指蛋白質(zhì)分子中多肽鏈本身的折疊方式 主要包括螺旋結(jié)構(gòu)和伸展片狀結(jié)構(gòu)。,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu), -螺旋（主要的，最穩(wěn)定的） 每圈螺旋有3.6個(gè)氨基酸殘基。,氫鍵,氫鍵,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),折疊結(jié)構(gòu),一種鋸齒形結(jié)構(gòu)。它比螺旋較為伸展,二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步折疊卷曲形成緊密的復(fù)雜球形分子的結(jié)構(gòu)。（多肽鏈三維結(jié)構(gòu)的空間排列）,肌紅蛋白,親水性蛋白質(zhì)-水界面；疏水性內(nèi)部,-乳球蛋白,蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu),維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力,血紅蛋白,抹香鯨肌

15、紅蛋白（Myoglobin）的三級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是兩條或多條肽鏈之間以特殊方式結(jié)合、形成有生物活性的蛋白質(zhì)。,4、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu),穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用力,氫鍵,鹽鍵（離子鍵）,疏水相互作用力,二硫鍵,范德華力,肽,1、肽的理化性質(zhì) 小肽可溶解于3%以上的三氯乙酸溶液中； 肽溶液的黏性與蛋白質(zhì)顯著不同，黏度較低，不產(chǎn)生膠凝作用。 肽在胃腸道內(nèi)的吸收性能，好于單純的氨基酸溶液，因?yàn)槠錆B透壓比較低。 肽的化學(xué)性質(zhì)類似于氨基酸。,肽,2、生物活性肽（bioactive peptides, BAP） 是指對(duì)生物機(jī)體的生命活動(dòng)有益或是具有生理作用的肽類化合物。一般其相對(duì)分子質(zhì)量小于6000Da。

16、 多數(shù)生物活性肽是以非活性狀態(tài)存在與蛋白質(zhì)的長(zhǎng)鏈中，當(dāng)用適當(dāng)?shù)牡鞍酌杆鈺r(shí)，其分子片段與活性被釋放出來。,生物活性肽的作用,促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收 降低血壓 抗氧化 促進(jìn)免疫功能 抑菌作用,第三節(jié) 蛋白質(zhì)的變性,1、蛋白質(zhì)變性的概念,蛋白質(zhì)受到某些理化因素的影響，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能隨之改變或喪失，但未導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，這種現(xiàn)象叫變性作用（denaturation）。 變性后的蛋白質(zhì)叫變性蛋白質(zhì)。,蛋白質(zhì)變性的本質(zhì),分子中各種次級(jí)鍵斷裂，使其空間構(gòu)象從緊密有序的狀態(tài)變成松散無序的狀態(tài)，一級(jí)結(jié)構(gòu)不破壞。 變性后的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上雖有改變，但組成成分和相對(duì)分子質(zhì)量不變。

17、,（1）生物活性喪失（酶、激素、毒素、抗體） （2）溶解度降低（疏水基團(tuán)暴露） （3）改變水合性質(zhì) （4）易于酶水解 （5）粘度增大 （6）不能結(jié)晶,2、變性對(duì)性質(zhì)的影響,可逆變性： 除去變性因素之后，在適當(dāng)?shù)臈l件下蛋白質(zhì)構(gòu)象可以由變性態(tài)恢復(fù)到天然態(tài)。 不可逆變性： 除去變性因素之后，在適當(dāng)?shù)臈l件下蛋白質(zhì)構(gòu)象，由變性態(tài)不能恢復(fù)到天然態(tài)。,物理因素：,1、熱,在加熱條件下，肽鍵產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱振蕩，導(dǎo)致維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵破壞，天然構(gòu)象解體。,3、影響蛋白質(zhì)變性的因素,2、冷凍 冷凍變性的原因： 低溫下，水合環(huán)境變化，破壞了維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用力，另水化層的破壞導(dǎo)致蛋白質(zhì)的聚集或亞基重排。 低

18、溫下的鹽效應(yīng) 低溫下的濃縮效應(yīng),3、靜高壓：,壓力誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性的原因主要是蛋白質(zhì)的柔性和可壓縮性。,高壓導(dǎo)致的蛋白質(zhì)變性不會(huì)損害蛋白質(zhì)中的原有氨基酸的風(fēng)味，也不會(huì)導(dǎo)致有毒化合物的形成。,4、機(jī)械處理,由振動(dòng)、捏和、打擦產(chǎn)生的機(jī)械剪切能導(dǎo)致的蛋白質(zhì)變性。,5、電磁輻射,芳香族氨基酸殘基吸收紫外線 若能量高，能打斷二硫鍵，導(dǎo)致構(gòu)象變化,化學(xué)因素：,（1）pH,極端pH值時(shí)，蛋白質(zhì)分子內(nèi)的離子基團(tuán)產(chǎn)生強(qiáng)靜電排斥作用，促使蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象發(fā)生變化。,（2）有機(jī)溶質(zhì),尿素和鹽酸胍優(yōu)先和變性蛋白質(zhì)結(jié)合，驅(qū)動(dòng)ND向右移動(dòng) 促進(jìn)疏水氨基酸殘基在水相中增溶，也降低了疏水相互作用,（3）表面活性劑,SDS（十二

19、烷基硫酸鈉），強(qiáng)有力的蛋白質(zhì)變性劑,（4）有機(jī)溶劑：乙醇、丙酮,改變水的介電常數(shù)，改變靜電作用 非極性側(cè)鏈在有機(jī)溶劑中比在水中更易溶解，有機(jī)溶劑能穿透到疏水區(qū)，削弱或打斷疏水相互作用,低濃度（0.2）靜電中和作用穩(wěn)定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 較高的濃度（1mol/L）離子特異效應(yīng),（5）促溶鹽,其他成分,蛋白質(zhì),相互作用,食品色澤,食品風(fēng)味,食品外形,食品質(zhì)構(gòu),糖,脂肪,構(gòu)成,食品 品質(zhì),貢獻(xiàn)多大？,第四節(jié) 蛋白質(zhì)的功能性質(zhì),水合性質(zhì)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、表面性質(zhì)、感觀性質(zhì),蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)概念,功能性質(zhì)： 在食品加工、保藏、制備和消費(fèi)期間影響蛋白質(zhì)在食品體系中的性能的那些蛋白質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。 即指除營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外

20、的那些對(duì)食品的需宜特性有利的物理化學(xué)性質(zhì)。,水合性質(zhì)取決于蛋白質(zhì)同水之間的相互作用，如水的吸附與保留、濕潤(rùn)性、膨脹性、黏合、分散性、溶解性等。 結(jié)構(gòu)性質(zhì)與蛋白質(zhì)分子之間的相互性質(zhì)有關(guān)，如沉淀、膠凝作用、組織化、面團(tuán)的形成等。 表面性質(zhì)蛋白質(zhì)在極性不同的兩相之間所產(chǎn)生的作用，如起泡特性、乳化作用等。 感官性質(zhì)渾濁度、色澤、風(fēng)味結(jié)合、咀嚼性、爽滑感等,食品蛋白質(zhì)在食品體系中功能作用,吃,嫩,彈性,？,概念： 蛋白質(zhì)分子中的各種基團(tuán)（帶電基團(tuán)、主鏈肽基團(tuán)、Asn、Gln的酰胺基、Ser、Thr和非極性殘基團(tuán)）與水分子相互結(jié)合的性質(zhì)。,蛋白質(zhì)水合性質(zhì)與食品的功能性： 如分散性、濕潤(rùn)性、溶解性、黏度、膠

21、凝作用、乳化和起泡性等，都取決于水-蛋白質(zhì)的相互作用。,1、蛋白質(zhì)的水合性質(zhì),作用方式：,結(jié)合過程,化合水和鄰近水 多分子層水 進(jìn)一步水化,A.非水合蛋白質(zhì) B.帶電基團(tuán)最先水合 C.在接近極性和帶電部位形成水簇 D.在極性表面完成水合 E.非極性小區(qū)域水合完成,單分子層覆蓋 F.在與蛋白質(zhì)締合的水和體相水之間架橋 G.完成流體動(dòng)力學(xué)水合,水化過程,干燥蛋白質(zhì)逐步水化過程如下：,干 蛋 白 質(zhì),極性位 點(diǎn)結(jié)合 吸附水 分子,多分 子層 水吸 附,液態(tài)水凝 聚,溶脹,溶劑化分散 溶液,溶脹的不 溶性顆粒,蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力 當(dāng)干蛋白質(zhì)粉與相對(duì)濕度為90%-95%的水蒸汽達(dá)到平衡時(shí)每克蛋白質(zhì)所結(jié)合

22、的水的克數(shù)。,C +0.4 P +0.2 N, ：水合能力，g水/g蛋白質(zhì)； C, P , N ：帶電的、極性和非極性的分?jǐn)?shù),氨基酸殘基的水合能力,帶電的氨基酸殘基數(shù)目越大， 水合能力越大。,各種蛋白質(zhì)的水合能力,蛋白質(zhì)結(jié)合水,溫度,pH,鹽的種類,離子強(qiáng)度,影響蛋白質(zhì)結(jié)合水的環(huán)境因素,pHpI，水合作用最低 高于或低于pI，水合作用增強(qiáng) （凈電荷和推斥力增加） pH 9-10時(shí)水合能力較大,510，濃度，水合作用 1520，Pro沉淀,蛋白質(zhì)濃度,影響蛋白質(zhì)結(jié)合水的環(huán)境因素,溫度，蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力 （變性蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力一般比天然蛋白質(zhì)高約10）,pH,溫度,遠(yuǎn)離等電點(diǎn)加工,鹽,影響蛋白

23、質(zhì)結(jié)合水的環(huán)境因素,低鹽，“鹽溶”,高鹽，“鹽析”,在低鹽濃度（0.2mol/L）時(shí)，離子同蛋白質(zhì)電荷基團(tuán)相互作用而降低相鄰分子的相反電荷間的靜電吸引，從而有助于蛋白質(zhì)水化和提高其溶解度，這叫鹽溶效應(yīng)。,當(dāng)鹽濃度更高時(shí)，由于離子的水化作用爭(zhēng)奪了水，導(dǎo)致蛋白質(zhì)“脫水”，從而降低其溶解度，這叫做鹽析效應(yīng)。,持水能力,是指蛋白質(zhì)吸水并將水保留在蛋白質(zhì)組織（如:蛋白質(zhì)凝膠、牛肉和魚肌肉）中的能力。,蛋白質(zhì)的持水能力與結(jié)合水能力呈正相關(guān),2、蛋白質(zhì)的溶解度,蛋白質(zhì)在水中的分散量或分散水平，稱為蛋白質(zhì)的溶解度。,最受蛋白質(zhì)溶解度影響的功能性質(zhì)：增稠、起泡、乳化和膠凝作用。,平均疏水性愈小和電荷頻率愈大，蛋

24、白質(zhì)的溶解度愈大。,Bigelow的蛋白質(zhì)溶解度理論,植物蛋白質(zhì)提取: pH89高度溶解 pH4.54.8處 采用等電點(diǎn)沉淀。,pH 當(dāng)pHpI時(shí)， 蛋白質(zhì)的溶解度最低,離子強(qiáng)度 低離子強(qiáng)度（0.5） 電荷屏蔽效應(yīng) 高離子強(qiáng)度（1） 離子效應(yīng),鹽離子強(qiáng)度與蛋白質(zhì)相互作用,溫度,有機(jī)溶劑 導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度下降或沉淀,降低水介質(zhì)的介電常數(shù) 提高靜電作用力 靜電斥力導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)的展開 促進(jìn)氫鍵的形成和反電荷間的靜電吸引,3.黏度,黏度指流體對(duì)流動(dòng)的阻抗能力,黏度系數(shù) 剪切力 剪切速率,蛋白質(zhì)剪切稀釋的原因： 分子朝著流動(dòng)方向逐漸取向，使摩擦阻力降低 蛋白質(zhì)的水合范圍沿著流動(dòng)方向變形 氫鍵和其他弱鍵斷

25、裂導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集體或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的解離，蛋白質(zhì)體積變小。,影響蛋白質(zhì)流體粘度特性因素,蛋白質(zhì)被分散的分子或顆粒的表觀直徑 蛋白質(zhì)-溶劑的相互作用 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用 蛋白質(zhì)的粘度特性是流體食品（飲料、肉湯、稀奶油等）的重要功能性質(zhì)。 在流體食品的輸送、混合、加熱、冷卻和噴霧干燥等加工過程中影響傳熱傳質(zhì)，必須加以考慮。,4、蛋白質(zhì)的膠凝作用,沉淀作用：是指由于蛋白質(zhì)的溶解性完全或部分 喪失而引起的聚集反應(yīng)。 絮凝：是指蛋白質(zhì)未發(fā)生變性時(shí)的無規(guī)則聚集反 應(yīng)，這常常是因?yàn)殒滈g的靜電排斥降低而發(fā)生的 一種現(xiàn)象。 凝結(jié)作用：變性蛋白質(zhì)的無規(guī)聚集反應(yīng)和蛋白質(zhì)-蛋 白質(zhì)的相互作用大于蛋白質(zhì)-溶劑的相互作用引

26、起 的聚集反應(yīng)，定義為凝結(jié)作用。,凝膠：是指變性的蛋白質(zhì)分子聚集并形成有序的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過程。 例如：豆腐、熟雞蛋、酸奶等 溶膠：靠蛋白質(zhì)分子表面親水基團(tuán)與水作用形成穩(wěn)定分散于水中的親水膠體。,溶 膠,凝膠化作用機(jī)制,溶膠狀態(tài)-似凝膠狀態(tài)-有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài) 凝膠化的相互作用 氫鍵、靜電相互作用可逆凝膠（明膠） 疏水相互作用不可逆凝膠（蛋清蛋白） 二硫鍵不可逆凝膠（乳清蛋白） 金屬離子的交聯(lián)相互作用,4、蛋白質(zhì)的膠凝作用,加熱后再冷卻而形成的凝膠 這種凝膠多為熱可逆凝膠，如明膠凝膠； 在加熱下所形成的凝膠 這種凝膠很多不透明而且是不可逆凝膠，如蛋清蛋白在加熱中形成的凝膠； 由鈣鹽等二價(jià)離子鹽

27、形成的凝膠，如豆腐； 不加熱而經(jīng)部分水解或pH調(diào)整到等電點(diǎn)而形成的凝膠 如用凝乳酶制作干酪、乳酸發(fā)酵制作酸奶和皮蛋生產(chǎn)中堿對(duì)蛋清蛋白的部分水解等。,凝膠類型,影響蛋白質(zhì)凝膠化作用的因素,氨基酸殘基的類型,高于31.5%非極性AA凝結(jié)塊類型 低于31.5%非極性AA透明類型,pI凝結(jié)塊類凝膠 極端pH弱凝膠，半透明 形成凝膠的最適pH約78,Ca2+強(qiáng)化了凝膠結(jié)構(gòu) 過量鈣橋產(chǎn)生凝結(jié)塊,pH,蛋白質(zhì)的濃度濃度越大，越易形成凝膠,金屬離子,蛋白質(zhì)凝膠化在食品中的應(yīng)用,果凍,豆腐 香腸,蛋白質(zhì)的組織化是使可溶性植物蛋白或乳蛋白形成具咀嚼性和良好持水性的薄膜或纖維狀產(chǎn)品，且在以后的水合或加熱處理中能保持

28、良好的性能。 組織化的蛋白質(zhì)可以作為肉的代用品或替代物，還可以用于對(duì)動(dòng)物蛋白進(jìn)行重組織化 例如對(duì)牛肉或禽肉的重整加工,5、蛋白質(zhì)的組織化,常見的蛋白質(zhì)組織化方法,1.熱凝固和簿膜形成： 豆?jié){在95保持幾小時(shí)，光滑的金屬表面會(huì)形成一層薄膜，如腐竹的生產(chǎn)。 2.熱塑性擠壓： 使蛋白質(zhì)中的含水量為10-30%，在高壓下10000-20000kPa，使其在20-150s 內(nèi)溫度升高到150-200，擠壓通過蕊板。 得到干燥的纖維多孔狀顆?；蛐K，復(fù)水后咀嚼性好。 肉丸、漢堡包的肉糜、肉的替代物、填充物等。,3.纖維的形成： 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，

29、孔徑為50-150m）酸性氯化鈉溶液（等電沉淀或鹽析）壓縮成品。,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,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,面筋蛋白質(zhì)中含有的化學(xué)鍵,氫鍵 谷氨酰胺、

30、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,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。,影響

31、蛋白質(zhì)界面性質(zhì)的因素：,7、蛋白質(zhì)的界面性質(zhì),乳化性質(zhì) Emulsifying Properties,起泡性 Foaming Properties,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,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)：,乳化性評(píng)價(jià)指標(biāo),(1)蛋白質(zhì)乳化能力(EC):是指

32、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）,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。,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。,泡沫通常指氣泡分散在含有

33、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。,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)：,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

34、沫形成方法：,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。,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,不同蛋白質(zhì)溶液的起泡力,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

35、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。,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。,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,影響起泡性質(zhì)的因素:,蛋白質(zhì)的分子性質(zhì),

36、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。,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,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,糖：抑制Pr起

37、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,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,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）,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,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（T 100），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),劇烈加熱和過度加熱