蛋白質(zhì)化學(xué)與工藝學(xué)CH4

1、 第四章 蛋白質(zhì)的功能特性、加工與改性技術(shù) 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的功能特性 蛋白質(zhì)的功能特性，就是指蛋白質(zhì)在食品加工中的各種詳細(xì)性質(zhì)。 一、 溶解性 蛋白質(zhì)的溶解性是蛋白質(zhì)的固有性質(zhì)。但水溶性蛋白質(zhì)能否可以維持其水溶性，對決議其之后的適用價值是重要的。 普通情況下，為了促使蛋白質(zhì)溶解，經(jīng)過堿處置可促進(jìn)其離解，還可運(yùn)用CySH，巰基乙醇、乙醇等切斷二硫鍵的試劑，這些方法都是有效的。. 二、水合性，保水性、膨潤性 蛋白質(zhì)的水含性，與水溶性、吸水性、保水性、膨潤性、粘度、膠凝性、界面活性等性質(zhì)有關(guān)。 食品中的蛋白質(zhì)，對水的易分散性，易交融性是重要的性質(zhì)。但這些性質(zhì)受蛋白質(zhì)粒子外表的極性、性狀、面積大小、微

2、觀構(gòu)造等所影響。 三、粘度 蛋白質(zhì)的粘度或流動性在調(diào)整食品的物性方是重要的。 四、膠凝性 食用蛋白質(zhì)凝膠大致可分為加熱凝膠和鈣鹽等二價金屬凝膠。另外加熱凝膠又可分為加熱后冷卻凝膠和加熱形狀凝膠，前者多為可逆性的。 . 鈣凝膠中，二價鈣離子(Ca+2)的作用很大。 明膠雖然是由膠原加熱生成的螺旋狀分子，但卻是即保水又相互結(jié)合而成的凝膠。 五、組織構(gòu)成性 組織構(gòu)成性是在新蛋白食品中要特別強(qiáng)調(diào)的一種性質(zhì)。 植物蛋白尤其是大豆蛋白，未變性時雖然溶于稀堿液中，但卻完全沒有類似畜肉，魚肉的咀嚼性。 小麥蛋白質(zhì)本身具有粘彈性，經(jīng)過加熱可得到不同于畜肉、魚肉的咀嚼性，大豆或小麥蛋白質(zhì)中只需含有一定量的未變性成

3、分，就能使其成為組織狀。其方法有紡絲后集束的方法，用蒸煮擠壓機(jī)在高溫高壓下，經(jīng)過小孔擠出，使蛋白質(zhì)分子按一定方向取向的方法等。. 第二節(jié) 蛋白質(zhì)在食品中的作用與存在的問題 一、營養(yǎng)價值 即然是蛋白食品，其蛋白質(zhì)含量及其中的氨基酸組成就自然成了應(yīng)思索的問題。 硬組織中的蛋白質(zhì)不易被生物體消化吸收，大豆等油料就有類似傾向，所以要進(jìn)展各種各樣的加工，破壞其組織，經(jīng)過加熱破壞生物活性物質(zhì)，這樣才被生物體消化吸收。 另外，未變性的蛋白質(zhì)由于折疊分子構(gòu)造，不易被酶分解，只需加熱將這種分子構(gòu)造折解，就易被生物體消化。 植物性和動物性蛋白質(zhì)均可看作是球狀蛋白質(zhì)，都具有較高的營養(yǎng)價值。. 二、口感及其它 蛋白質(zhì)

4、與口感有直接關(guān)系。小麥面筋雖然在小麥粉中只占10%左右，但在構(gòu)成面包、點(diǎn)心、面類的獨(dú)特口感方面，卻起著主導(dǎo)作用。 在制造糕點(diǎn)時，將卵清蛋白添加到小麥粉中，可發(fā)揚(yáng)卵清的起泡性，特別是卵清的熱凝固性，而經(jīng)過向面包中添加大豆蛋白質(zhì)，可防止淀粉老化。 蛋白質(zhì)的共性是： 均具有變幻自若的多樣性。用豆腐和腐竹制出了仿肉食品，而且近年來還用大豆蛋白制出了仿火腿、臘肉制品，今后仍有充分的能夠性，用各種蛋白原料開發(fā)出符合人類嗜好的蛋白食品。. 三、色、香、味 在烹調(diào)，加工中進(jìn)展加熱時，蛋白與共存復(fù)原糖等的羰基反響構(gòu)成香味物質(zhì)，進(jìn)而生成褐變物。 如：焙烤點(diǎn)心類等食品風(fēng)味來源于此。這是有利的一面。 另一方面，該反響

5、有時會對食品產(chǎn)生不良影響，儲存中的奶粉，魚的干制品或凍豆腐等發(fā)生褐變都是蛋白質(zhì)與糖或油脂的氧化生成物反響的結(jié)果,這些反響稱為氨基羰基反響 蛋白質(zhì)假設(shè)在酶或酸的作用下發(fā)生水解，就會生成AA并產(chǎn)生香味、醬油、醬、干酪等食品，就是利用微生物酶作用而制成的蛋白食品，均具有很強(qiáng)的AA香味. 四、存在的問題 (一)加熱引起的營養(yǎng)價值下降 蛋白食品在加工中，復(fù)原糖，油脂氧化物與氨基反響時，生成的香氣或著色物。 假設(shè)這種反響繼續(xù)，生成物便不能復(fù)原為AA，因此會失去營養(yǎng)價值，這是法國化學(xué)家Maillard于1912年發(fā)現(xiàn)的，又稱美拉德反響。 美拉德反響分三個階段進(jìn)展，初始階段，高級階段和終了階段。 1.初始階段

6、 包括羰氨縮合和分子重排兩種作用。 (1)羰氨縮合. 羰氨縮協(xié)作用是可逆的，在稀酸條件下，羰氨縮合產(chǎn)物很易水解；在堿性條件下有利于羰氨反響。 (2)分子重排一阿馬都利分子重排(Amadori)葡萄糖+氨基化合物N葡萄糖基胺 N葡萄糖基胺分子重排 N果糖基胺 2.高級階段 N果糖基胺進(jìn)一步降解。. (1)果糖基胺脫水 消費(fèi)羥甲基糠醛。 (2)果糖基胺脫去胺殘基 生成復(fù)原酮。復(fù)原酮二羰基化合物+果糖基胺 復(fù)原酮是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的中間產(chǎn)物，它可以進(jìn)一步脫水后再與胺縮合，也可以裂解成較小的分子，假設(shè)酮醛、乙二酰、乙酸等。. (3)二羰基化合物與AA的作用： AA發(fā)生脫羧脫氨作用。 這一反響稱為斯特克

7、勒降解作用，從而進(jìn)一步構(gòu)成褐色色素。 二羰基化合物氨基酸 美拉德在1912年就發(fā)現(xiàn)褐變反響中有CO2放出。 實(shí)驗(yàn)證明：食品在儲存過程中自發(fā)地放出CO2，在羰氨反響中產(chǎn)生的CO2中，90100%來自氨基酸殘基而不是來自糖殘基部分。所以，斯特克勒反響在褐變反響體系中即使不是獨(dú)一的，也是主要產(chǎn)生CO2的來源。氨基酮 醛. 3.終了階段 包括兩類反響 (1)醇醛縮合 是由兩分子醛的自相縮協(xié)作用生成不飽和醛。(2)聚協(xié)作用生成類黑色素。. 反響的最終產(chǎn)物稱為類黑色素，其反響式和構(gòu)造式仍不清楚。 . 蛋白食品中Lys殘基存在游離的-NH2，所以很容易發(fā)生上述反響，變成人類不能利用的形狀。 這是引起蛋白食品

8、營養(yǎng)價值降低的要素之一。不能利用的Lys稱為失效Lys。 而在堿性條件下，蛋白質(zhì)加熱會生成一種稱之為賴丙縮合物的毒性物質(zhì)。賴丙縮合物 鳥丙縮合物賴氨酸鳥氨酸脫氫丙氨脫氫丙氨酸酸. 這是蛋白食品營養(yǎng)價值降低的緣由之二。 另外，蛋白質(zhì)中的Met殘基在高溫下會發(fā)生氧化反響。 水解下來最后生成的Met礬也不能被人體利用，稱之為失效Met，這是引起蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值降低的又一緣由。Met殘基Met殘基亞礬Met殘基礬(二)加熱及凍結(jié)引起的質(zhì)量下降 蛋白食品，尤其是動物性食品，如牛奶、雞蛋等 普通都是儲存性很低的食品。凍結(jié)有能夠引起制品的物理性質(zhì)完全改動。. 第三節(jié) 蛋白質(zhì)改性技術(shù) 人類喜歡的食品往往基于它的

9、味感特性，如外觀、顏色、氣味和組織，蛋白質(zhì)在各種食品味感特性的表現(xiàn)方面起了一些功能作用。 酪蛋白膠束和大豆蛋白的凝乳構(gòu)成性，雞蛋蛋白的起泡性，攪拌和熱定形性質(zhì)，肉蛋白的持水、乳化和組織構(gòu)成性等，都在許多食品中起了重要作用。 如在奶酪，日常食品肉，肉制品，焙烤食品，冰淇淋等動物來源的蛋白質(zhì)如牛奶、雞蛋、肉蛋白等，在傳統(tǒng)食品和組合食品中運(yùn)用較多，但不同食品體系和運(yùn)用中要求蛋白質(zhì)發(fā)揚(yáng)不同的功能特性，沒有一種單一的蛋白質(zhì)能滿足各種食品所要求功能特性，這方面植物蛋白是顯得尤為突出，雖然植物蛋白資源廣，價錢廉價，但因食品缺乏令人稱心的功能特性而遭到限制。. 改動天然的動植物蛋白質(zhì)的物化性質(zhì)和功能特性，以滿

10、足食品加工和食品營養(yǎng)性的需求，已成為當(dāng)今經(jīng)濟(jì)興隆國家中一些食品學(xué)家和營養(yǎng)學(xué)家研討課題。 1998年美國9家大豆蛋白主干企業(yè)之ADM公司在中國展銷34個大豆蛋白制品中，屬大豆分別蛋白有18種，各種蛋白制品公用性較強(qiáng)，如有高分散性注射肉用蛋白粉，高乳化性、高凝膠性肉制品用蛋白粉以及嬰兒公用粉等，我國自20世紀(jì)80年代開發(fā)大豆蛋白以來，已有10多家大豆蛋白消費(fèi)企業(yè)，但他們只注重產(chǎn)品消費(fèi)、得率以及營養(yǎng)價值，而純度較低，蛋白含量難保證，國內(nèi)外差距最大的是我國蛋白消費(fèi)種類單一，功能性，公用性較差。 如美國產(chǎn)的大豆分別蛋白Supro590的持水性為7.08mL水/g蛋白，國內(nèi)產(chǎn)品僅為4.86mL水/g蛋白，

11、凝膠性方面差距更大，我們必需求研討蛋白的改性修飾技術(shù)，提高功能性質(zhì)，使之到達(dá)國際上同類產(chǎn)品的質(zhì)量功能特性目的。. 蛋白質(zhì)改性修飾技術(shù)就是利用化學(xué)要素或物理要素或生物要素使蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基側(cè)鏈基團(tuán)和多肽鏈發(fā)生某種變化，引起蛋白質(zhì)大分子空間構(gòu)造和理化物質(zhì)發(fā)生改動，在不影響其營養(yǎng)價值的根底上改善其加工功能特性。 一、物理改性 所謂物理改性是指利用熱、電、機(jī)械能、聲能等物理作用方式。如采用蒸煮、擠壓、攪打、紡絲均屬物理改性方法，它具有費(fèi)用低，無毒無副作用，作用時間短，對產(chǎn)品營養(yǎng)性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)。 例如利用高頻電場對大豆蛋白質(zhì)分子進(jìn)展處置，大豆蛋白質(zhì)分子正負(fù)電荷在高速交變的電場作用下，產(chǎn)生往復(fù)極

12、化、蛋白質(zhì)分子遭到劇烈的位伸、撞擊、摩擦、擠壓等作用并產(chǎn)生極化效應(yīng)，使大豆蛋白質(zhì)分子部分降低作用或空間構(gòu)造改動，產(chǎn)生分子改性景象，NSI值明顯提高。. 例如利用高溫均質(zhì)對醇法大豆?jié)饪s蛋白進(jìn)展改性處置，可使其溶解度、乳化性和起泡性提高。溶解度由16%增至70%，乳化性由2%增至91%。 醇法大豆?jié)饪s高溫時其蛋白質(zhì)加速溶解，蛋白分子隨之熱變性并構(gòu)成聚集，但由于高速均質(zhì)產(chǎn)生的剪切及攪拌作用，流體中任何一個很小的部分都相對于另一部分作高速運(yùn)動，-SH和-S-S-基團(tuán)之間無法正確取向并構(gòu)成二硫鍵，防止了聚集體的進(jìn)一步聚合。 然而在蛋白聚集體內(nèi)，蛋白分子位置相對固定，有利于聚集體內(nèi)二硫鍵的構(gòu)成，反過來又降

13、低了-SH基濃度及聚集體構(gòu)成二硫鍵，改性醇法大豆?jié)饪s蛋白的分子聚集體具有一疏水中心，外層被親水基團(tuán)包圍，類似于天然可溶性蛋白分子構(gòu)造，在溶解時蛋白質(zhì)以聚集體方式溶解，因此改性醇法大豆?jié)饪s蛋白也被稱為“可溶性蛋白聚集體。. 二、化學(xué)改性 根據(jù)食品工業(yè)的實(shí)踐需求，經(jīng)過化學(xué)試劑作用，使蛋白質(zhì)中部分肽鍵斷裂或者引入各種功能基團(tuán)，如帶負(fù)電荷基團(tuán)、親水、親油基團(tuán)、疏基等，消費(fèi)出多種具有特殊加工功能特性的蛋白種類。 美國、日本等興隆國家曾經(jīng)利用化學(xué)改性技術(shù)消費(fèi)出各種功能特性的大豆蛋白，國外報道中大豆蛋白改性為最多，可作化學(xué)改性的原料大豆蛋白有：豆粉和豆粕全脂和脫脂、濃縮大豆蛋白、分別蛋白、組織蛋白制品噴絲、

14、擠壓紡絲、擠壓制品、緊縮制品、大豆蛋白提取物豆乳、大豆“乳清。 化學(xué)改性是利用蛋白側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)活性，選擇性的將某些基團(tuán)轉(zhuǎn)化為衍生物，以此來到達(dá)改動蛋白質(zhì)的功能特性。蛋白質(zhì)改性除提高蛋白功能特性外，如乙?；蟮牡鞍走€可降低美拉德反響。.一堿處置 大豆蛋青絲泡劑的常壓堿解氫氧化鈣工藝流程如圖： 脫脂大豆配浸泡水磨重磨水洗用石灰水配成堿液進(jìn)展水解壓濾濃縮含固形物30%32%裝瓶或者噴霧枯燥裝袋。 這是20世紀(jì)80年代初，工業(yè)消費(fèi)運(yùn)用較廣的蛋青絲泡粉工藝流程，本錢較低，設(shè)備要求不高。 但產(chǎn)品有時帶有生石灰味，廢渣的后處置環(huán)保問題均棘手。近年來，對濃堿高溫下能夠生成賴氨酰丙氨酸的毒性問題也提及過，在堿

15、性試劑作用下，氨基酸由L型轉(zhuǎn)D型能夠性添加，廢品的發(fā)泡性和泡沬穩(wěn)定性均很高，色澤呈乳白。.二酸處置 大豆蛋青絲泡劑的稀鹽酸水解工藝流程如下： 大豆粕提取蛋白酸水解離心分別水解液 調(diào)pH值噴霧枯燥廢品 酸水解工藝條件：鹽酸濃度3%，水解溫度85，水解時間1.5h，這條件下使大豆蛋白的大分子水解為較小分子量的胨，肽分子約占水解液的54%，分解率達(dá)1520%。 此時起泡性能強(qiáng)，起泡速度快，泡沫細(xì)膩，呈乳白色的細(xì)泡沫群持泡時間長，由產(chǎn)質(zhì)量量檢測目的所示，起泡度可達(dá)320%以上，失水率為20%以下泡沫穩(wěn)定性目的，SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳測得廢品相對分子質(zhì)量在6萬7萬范圍內(nèi)。. 酸法水解的工藝優(yōu)點(diǎn)是廢品

16、得率較高，工藝流程短，消費(fèi)周期快，設(shè)計投資少，操作簡單，產(chǎn)質(zhì)量量穩(wěn)定。 酸堿處置可催化多種反響，從而使蛋白質(zhì)的分子構(gòu)造及功能特性發(fā)生艱苦變化。 這反響包括肽鍵水解，酰胺基水解，精氨酸側(cè)鏈水解，某些氨基酸被破壞。 其結(jié)果是蛋白分子間靜電斥力增大，氫鍵，疏水鍵作用力減少，因此酸堿處置的蛋白質(zhì)大都具有較高的溶解度。. 三琥珀酰化作用 蛋白質(zhì)分子的親核基團(tuán)如氨基或羥基等與琥珀酸酐丁二酸酐的親電子基團(tuán)如羧基相互反響，見表4-4，從而在大豆蛋白質(zhì)分子構(gòu)造中引入琥珀酸親水基團(tuán)，然后在催化劑作用下引入長碳鏈親油基團(tuán)，使蛋白質(zhì)成為具有雙極性基團(tuán)的高分子外表活性劑，琥珀?；饔脤Φ鞍踪|(zhì)的特性主要有三個作用：添加凈

17、負(fù)電荷；改動構(gòu)造；提高蛋白質(zhì)分裂成亞單位傾向，破壞蛋白聚合，添加了蛋白質(zhì)的溶解性。 琥珀酰化作用是氨基被負(fù)羧基所取代，在蛋白質(zhì)內(nèi)部引起靜電吸引，而在臨近的羧基之間引起靜電排斥，這樣就反過來促進(jìn)蛋白質(zhì)多肽鏈的張開，添加蛋白質(zhì)的溶解性，改動了其他的物理化學(xué)特性和功能。蛋白質(zhì)經(jīng)琥珀?；男院笃淙芙庑浴⑷榛鸥杉捌浞€(wěn)定性、起泡性及其穩(wěn)定性、吸水性等功能特性均比未改性處置的蛋白有明顯的提高，琥珀?；鞍讟?gòu)造非常蓬松，外觀潔白，易溶于水，有很好感官，顆粒細(xì)微，類似咖啡伴侶。. 例如棉籽蛋白琥珀酰化的改性。 取原料棉籽蛋白粉CPF,邊攪拌邊加水固-液比為1:10用50%NaOH調(diào)至pH=9.0,再參與琥珀酸

18、酐以粗蛋白含量的20%、50%、75%、100%參與，邊加邊調(diào)pH，使pH堅持在8.59.0之間，待pH值穩(wěn)定后離心分別，取上清液，用6mol/LHCI調(diào)等電點(diǎn)pH4.34.5 然后凝乳用1mol/L NaOH中和，純化，枯燥，就得到琥珀酸酐量不同，改性程度各異的棉籽蛋白質(zhì)M1、M2、M3、M4，改性程度按賴氨酸結(jié)合率來調(diào)查檢驗(yàn)棉籽蛋白粉CPF、棉籽分別蛋白CPI和改性棉籽蛋白的功能特性變化，見表4-5。. 從表4-5中可看出，經(jīng)化學(xué)改性后，持水性、吸油性、乳化性及乳化穩(wěn)定性均隨改性程度加深而加大，緣由是由于經(jīng)改性后溶解性改善，同時經(jīng)改性后，蛋白質(zhì)分子翻開，蛋白外表與外界構(gòu)造力增大，但起泡性及

19、起泡穩(wěn)定性幾乎沒有改善。經(jīng)改性后凝膠組織參數(shù)相對于改性前棉籽蛋白來比較，凝膠的硬度提高，且隨著改性程度加大而添加，黏結(jié)性也不斷添加。彈性有所下降，黏合性很小甚至為零。特別在賴氨酸結(jié)合率在58.7%以上時，凝膠組織改善效果更明顯，由于賴氨酸的-NH2參與酰化反響，故有效賴氨酸的量隨改性程度深化而減少。 在通常情況下，琥珀酰化的魚蛋白比在高pH提取的魚蛋白有較高的乳化性和穩(wěn)定性，鯊丁魚蛋白很難做成食品，如加以利用，無妨徹底琥珀?；?，變成了具有功能性的蛋白資料，?；笤诘入婞c(diǎn)時，溶解度有顯著提高，并此溶解度與?；潭瘸烧龋榛鸥商岣?，未?；鞍自趐H7.4時能乳化油，pH7.4時就不行，而?；?/p>

20、后在低離子強(qiáng)度下依然有良好乳化力。.四乙酰化作用 將醋酸酐引入到蛋白質(zhì)構(gòu)造的氨基上即成為乙?；鞍?，把這種反響叫做乙酰化作用，乙酰化作用能使正氨基離子轉(zhuǎn)移到帶電的中性殘基上，從而得到一個凈負(fù)電荷，反響條件是：蛋白質(zhì)的-NH2和乙酸酐在pH7.27.8作用下，生成乙?；鞍?。 由于蛋白質(zhì)的凈電荷添加，分子伸展離解為亞單位的趨勢添加，所以，所以溶解度、乳化力和脂肪吸收量都能獲得改善，乙?；芴岣叩鞍踪|(zhì)持水性和脂肪結(jié)合力，這是由于新接上去的羰基與臨近原來存在的羰基之間產(chǎn)生了靜電排斥作用，引起蛋白質(zhì)分子伸展，添加與水結(jié)合的時機(jī)。 例如燕麥蛋白質(zhì)分別物經(jīng)?；?，功能特性大為改善，見表4-6。. 又例如

21、大豆分別蛋白的乙酰化。 先將大豆分別蛋白溶解于飽和醋酸鈉溶液中，在不斷攪拌下，漸漸參與醋酸酐，用氫氧化鈉溶液滴定，堅持pH值在7.27.8之間，反響1小時左右，用50%酒精洗滌反響物2次，再經(jīng)噴霧枯燥即可獲得乙?；蠖沟鞍祝阴；饔檬勾蠖沟鞍踪|(zhì)的等電點(diǎn)向較低pH轉(zhuǎn)變，使大豆蛋白在pH4.57.0范圍內(nèi)溶解性提高，蛋白質(zhì)黏度增大，凝聚性降低，發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性提高。 無毒和可消化性是把?；鞍踪|(zhì)就用到食品制造中所必不可少的條件，F(xiàn)ranjen指出，琥珀酰化和乙?；牡鞍踪|(zhì)可以說是最理想的，由于琥珀酸和醋酸存在于人體內(nèi)三羧酸循環(huán)中，和它們的其他同系物相比它們的衍生物是無毒的，從營養(yǎng)角度調(diào)查改性前

22、后變化情況。Croainger等指出，有30%40%的有效賴氨酸被琥珀?；聂~肌原纖維蛋白，其PER蛋白質(zhì)效果比值相當(dāng)于酪蛋白的PER的78%，乙?；鞍妆如牾；鞍孜桂B(yǎng)效果更好，所以，?；饔脤Φ鞍踪|(zhì)的營養(yǎng)上利用效果和營養(yǎng)價值部分取決于蛋白質(zhì)的類型、改性蛋白的量以及所選用的?；瘎╊愋?。. 五磷酸化作用 磷酸化是一種較為有效的改性方法，采用磷酸化試劑是P2O5/H3PO4、H3PO4/CH3CCN、環(huán)狀三磷酸鹽、三聚磷酸鈉、三氯氧磷。 蛋白質(zhì)的磷酸化是選擇地利用蛋白質(zhì)側(cè)鏈的活性基團(tuán)。如蘇氨酸，絲氨酸的-OH及賴氨酸的-NH2分別接進(jìn)一個磷酸基團(tuán)，使之變成蘇氨酸磷酸酯、絲氨酸磷酸酯和賴氨酸磷酸

23、酯，從而引進(jìn)大量的磷酸根基團(tuán)，磷酸根基團(tuán)的引進(jìn)添加了蛋白質(zhì)的電負(fù)性，提高了蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力，使之在食品體系中更易分散，相互排斥，因此提高了溶解度、聚結(jié)穩(wěn)定性，降低了等點(diǎn)電。. Ferrel等人以為多聚磷酸鹽是和蛋白質(zhì)的堿性基或羥基反響條件是不同的，蛋白質(zhì)分子中自在羥基蘇氨酸-OH，絲氨酸-OH的活性比較低，它只需在pH9的堿性環(huán)境下才表現(xiàn)活性，而自在堿性基賴氨酸-NH2，Arg-胍基活性那么比較大，在中性到堿性的條件下都可以反響，假設(shè)把反響條件控制在弱堿性，即pH7-9之間，那么只是堿性根本原理表現(xiàn)活性，羥基就不起反響，蛋白質(zhì)和三聚磷酸鹽STP在pH7-9時的反響推測是：賴氨酸中有個自

24、在氨基，其中的氮原子上有一對孤對電子，而且氨基上氫原子的電子云又向氮原子偏移，所以這個自在氨基具有親核性，而STP中的磷原子都呈正電性，其中P-O-P中的磷氧鍵的鍵能最低，穩(wěn)定性差，所以氨基普通是進(jìn)攻P-O-P-O-P中的前面的P-O鍵和最后的-O-P鍵。 將磷酸化大豆分別蛋白粉以3%濃度溶解到水里，pH值控制在8.0，參與STP的量為3%，反響溫度控制在35，反響時間3.5h，反響終了后，把樣品的pH值調(diào)到4.0，攪拌30min，2000rpm下離心15min，取沉淀部分冷凍枯燥，大豆蛋白功能特性水溶性、發(fā)泡才干、乳化才干、持水才干有了明顯提高，蛋白溶液黏度也提高了，見表4-7。. 經(jīng)過改性

25、后的大豆蛋白質(zhì)的溶解曲線和未改性時的外形很類似，只是等電點(diǎn)向酸性區(qū)域偏移，并隨著改性程度提高，等電點(diǎn)偏移值就越大，當(dāng)改性程度達(dá)57%時，等電點(diǎn)的遷移值到達(dá)0.6個pH單位，即遷移到3.9，改性蛋白在pH5.38.0的范圍內(nèi)的溶解度比未磷酸化的大豆分別蛋白有明顯提高。 例如花生蛋白的磷酸化改性。 用一氯甲烷溶解三氯氧磷配成含三氯氧磷20%的溶液，向花生蛋白溶液中參與一定量三乙胺，在冰浴中攪拌10min后，逐滴參與三氯氧磷反響30min后，將反響混合液油-水相分別，取水相用透析袋裝好，用蒸餾水透析48h，然后枯燥。最正確工藝條件是：三氯氧磷用量為3%，三乙胺:三氯氧磷摩爾比=6:1，蛋白質(zhì)濃度為8

26、%，此條件下磷酸化程度改性程度為0.31g/100g蛋白，功能性質(zhì)發(fā)生變化。. 1改性后花生蛋白的等電點(diǎn)由pH4.85大幅度漂移至pH3.21，由于磷酸根負(fù)離子的引入，使得體系電負(fù)性添加，必需在較低pH環(huán)境中，凈負(fù)電荷才會被中和，于是pI發(fā)生較大變化，同理，增大了蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力，更趨于分散，溶解度也就相對提高。 2改性后花生蛋白乳化才干在pH3.8以上明顯提高，負(fù)電荷的引入降低了乳化液的外表張力，使之更易構(gòu)成乳狀滴同時添加液滴之間的斥力，更易分散，所以乳化穩(wěn)定性也明顯提高。 又例如絲膠磷酸肽制取。 絲膠肽溶于蒸餾水配制4%濃度，于冰浴中攪拌，POCl3與絲膠肽摩爾比1:60滴參與蛋白中

27、，同時滴參與三乙胺，三乙胺用量按CH3CH23mol/L/POCl3摩爾比=5.5，反響30min，分別油水相，水相用Sephadex G-25純化，得絲膠磷酸液，冷凍枯燥，最終產(chǎn)品為絲膠磷酸肽。. 紅外光譜和薄層色譜分析結(jié)果闡明，被磷酸化的基團(tuán)主要是蘇絲氨酸殘基側(cè)鏈的羥基：Thr的-OH, Ser的-OH在三氯氧磷/三乙胺中作用，生成Thr-磷酸酯，Ser-磷酸酯。絲膠磷酸肽有很好的抗消化性能，其肽鍵、磷酸酯鍵不能被體內(nèi)消化酶所降解。 絲膠磷酸肽促鈣溶解才干顯著提高，鈣的溶解度可達(dá)97%以上，可以磷酸化酪蛋白CPP相媲美。 由于磷酸化反響中過量的三氯氧磷能和水作用分解：3H2O+POCl3H

28、3PO4+3HCI,使最終產(chǎn)物中對人體無危害性殘留量問題存在隱患。六酰胺化作用 酸性蛋白質(zhì)在pH7左右?guī)ж?fù)電荷，天門冬氨酸和谷氨酸酰胺化作用可降低凈負(fù)電荷，經(jīng)過水溶性碳化二亞胺中的銨離子和羧基基團(tuán)構(gòu)成天門冬酰胺和谷氨酰胺由于電荷改動，可添加產(chǎn)品的乳化性和起泡性。. 七硫醇化作用 眾所周知，小麥面筋蛋白和動物肌肉蛋白都具有良好的強(qiáng)韌性和組織感，這是由于兩種蛋白的二硫鍵和半胱氨酸的-SH的作用，如在大豆蛋白構(gòu)造中引入一些含有-SH基、-S-S-基，就可到達(dá)提高強(qiáng)韌性、黏彈性和組織化目的，巰基試劑：N-乙酰基高半胱氨酸硫羥內(nèi)酯N-AHTL和S-乙酰巰基琥珀酐S-AMSA試劑，經(jīng)酶催化后引入到大豆蛋白

29、的氨基上。 大豆蛋白經(jīng)硫醇化作用引入硫醇基后，使得大豆蛋白的韌性、黏彈性、凝膠性、組織感有明顯提高，具有類似面筋蛋白的效果。 八酯化作用親油化 酯化作用是利用脂肪酸鹽皀類、外表活性劑處置，添加蛋白質(zhì)外表疏水基團(tuán)的改性方法，這是蛋白質(zhì)與脂肪酸鹽、外表活性劑等非共價鍵結(jié)合，使得蛋白質(zhì)的溶解度、乳化才干、成膜蛋白質(zhì)的溶解度、黏度、抗蛋白酶水解性能大大提高。. 九糖?；饔?利用復(fù)原糖與蛋白質(zhì)的氨基發(fā)生美拉德反響，使得蛋白質(zhì)的溶解度、黏度、抗蛋白酶水解性能大大提高，如天然-乳球蛋白經(jīng)糖酰化后，溶解度大大提高。 十去酰胺基作用 對一些富含酰胺基氨基酸的蛋白質(zhì)進(jìn)展脫酰胺基后，其溶解度、乳化性能、流變性質(zhì)等

30、大改善，在大豆蛋白中含谷氨酰胺13.36%，天門冬酰胺11.92%，如將大豆分別蛋白按W/V為40%溶解在pH8.14的磷酸鹽溶液中，在102油浴中加熱3h，當(dāng)反響液冷卻至35-45時，用3mol/L HCl調(diào)pH至等電點(diǎn)后，靜止30min，然后在3000rpm下離心10min,蛋白質(zhì)沉淀物用45溫水沖洗兩次，離心，最后調(diào)漿濃度為15%左右，用5%NaOH溶液回調(diào)pH6.57.0，枯燥得去酰胺大豆分別蛋白廢品，其功能特性變化為：. 1隨著去酰胺程度添加，蛋白質(zhì)等電點(diǎn)向低pH挪動，如大豆分別蛋白等電點(diǎn)pH4.5，而去酰胺程度為28.0%時pl為4.4,%為34.6%時pl為4.1。 2持水性在p

31、H5.5時，大豆分別蛋白SPI持水性為1.14mL水/g蛋白，改性去酰胺大豆分別蛋白持水性為3.92mL水/g蛋白；pH7.0時大豆分別蛋白持水為2.18mL水/g蛋白，改性去酰胺大豆分別蛋白持水性為6.6mL /g蛋白。 3乳化性能指數(shù)在pH7時，大豆分別蛋白為33.8mL/g，時間1.08h；改性去酰胺大豆分別蛋白的乳化性能指數(shù)為69.2mL/g，時間2.36h。 4起泡性，泡沫穩(wěn)定性，大豆分別蛋白的起泡性為130%，失水率為20.5%；改性去酰胺大豆的起泡性為185%，失水率為16.8%。. 磷酸鹽大豆分別蛋白去酰胺改性機(jī)理見圖4-1。 從前人研討報道看，天門冬酰胺較容易發(fā)生1道路生成環(huán)

32、狀中間體和NH3，再水解去酰胺，而谷氨酰胺按2道路沒構(gòu)成環(huán)狀中間體，而再水解去酰胺。 殘留磷酸鹽含量對蛋白質(zhì)營養(yǎng)的影響： 1氨基酸含量幾乎沒什么變化，僅天門冬氨酸和谷氨酸含量添加較多。 2改性去酰胺大豆分別蛋白的殘基磷酸鹽含量為1.04%以五氧化二磷計，磷酸鹽是無毒無害的質(zhì)量改良劑，普通以為每天攝入2500mg以內(nèi)的五氧化二磷絕不致引起中毒。 FAO/WHO規(guī)定通常磷酸鹽的ADI值為70mg/kg體重，所以采用磷酸鹽對大豆分別蛋白進(jìn)展去酰胺改性，確以為是平安可靠的。. 三、酶法改性 在生物體里早已發(fā)現(xiàn)酶解是在溫暖條件下進(jìn)展的，酶解經(jīng)常是一種不減弱食品蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值，而又獲得更好食品蛋白質(zhì)功能特

33、性的簡便方法，首先我們從酶在食品蛋白系統(tǒng)中改性效應(yīng)來看，見表4-8和表4-9。 工業(yè)中常用的蛋白酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、A.S1.398中性蛋白酶、2709堿性蛋白酶、微生物蛋白酶來源豐富，產(chǎn)量較大，價錢低廉，逐漸成為最重要的工業(yè)用蛋白酶種類。 肽鍵的斷裂主要引起三方面的變化。 1極性基團(tuán)-NH3，-COO-數(shù)目的添加，使蛋白質(zhì)平均疏水性降低，電荷密度增大，從而引起產(chǎn)品親水性的添加。 2多肽鏈分子量的減少。 3分子構(gòu)象能夠引起變化。. 例如酶法改良大豆分別蛋白功能特性。 選用木瓜蛋白酶改良大事分別蛋白功能特性，木瓜蛋白酶最適宜反響65，最適宜反響的pH值6-7。但影響酶促反響的要素

34、有酶用量、底物SPI濃度、反響時間、水解度為控制反響程度的調(diào)查目的，本研討結(jié)果為底物濃度固:液1:5(W/V),反響時間1.5h，加酶量8000活力單位/g底物，水解度3%。 改性后大豆蛋白質(zhì)為溶解度98.2%，相對原料大豆分別蛋白85.7%，溶解度提高顯著。 其方法是： 原料按固：液比例溶于水，反響溫度升至指定恒溫，加酶，用4mol/L NaOH控制因酶解使反響液pH減少，堅持pH值最適宜范圍，直至到達(dá)反響所需的時間，升溫終止反響，離心取上清液，即得改性蛋白液，脫鹽濃縮，枯燥最終為廢品。 又例如棉籽蛋青絲泡劑和乳化劑制取。. 棉籽蛋白起泡劑最正確工藝條件：選用酸性蛋白酶最適宜pH值為3.0，

35、最適宜反響溫度52，酶用量可按0.1g/g蛋白粉酶活力單位21000I.U.，底物濃度固：液1：6M/V，酶促反響時間7.5h。 棉籽蛋白未改性起泡度80%，改性后為360%;泡沫穩(wěn)定性未改性是全部析出，改性后失水率是14.8%，對照物雞蛋清蛋白起泡度27.2%，失水率20.3%。 棉籽蛋白乳化劑最正確工藝條件：選用中性蛋白酶最適宜pH值為7.0，最適宜反響45，酶用量可按0.2g/g蛋白酶酶活力單位21000I.U，底物濃度固：液1：6，酶促反響時間7.5h。 棉籽蛋白未改性時乳化度40%，穩(wěn)定度4.5%。 改性后乳化度82%，乳化穩(wěn)定度為23.4%。 對照物雞蛋清蛋白的乳化度64.0%，乳

36、化穩(wěn)定度7.8%，改性后二功能目的均超越雞蛋清蛋白。. 四、化學(xué)-酶改性作用 Groninger Miller提出，化學(xué)改性和酶改性結(jié)合運(yùn)用，對蛋白功能改善更有效，用菠蘿蛋白酶部分水解已琥珀酰化的魚肌原纖維蛋白能添加它的分散性，降低黏度，在與未水解的琥珀化蛋白原料相比，在攪打時有更大的泡沫膨脹性。 當(dāng)乙?；顽牾；聂~蛋白用菠蘿蛋白酶水解時，對肌肉食品極重要的一些功能參數(shù)如乳化活動、乳化力和凝膠作用，在與?；奈唇?jīng)水解的蛋白相比是有所減低。 五、化學(xué)改性及酶法改性限制要素 一產(chǎn)品平安性 化學(xué)物質(zhì)可定向地改動蛋白質(zhì)功能特性是大家已共識的，但化學(xué)改性卻難大規(guī)模運(yùn)用于食品工業(yè)，一個關(guān)鍵性問題是平安

37、性，包括幾方面：. 一是參與反響的化學(xué)試劑殘基余量能否有害; 二是已改性蛋白功能特性是理想地改善了，但改性蛋白在人體中能否被體內(nèi)酶消化吸收; 三是即使改性蛋白可被消化道酶水解消化，但其水解后產(chǎn)物能否平安，這一系列“平安問題是相當(dāng)復(fù)雜，甚至有的短期內(nèi)難診斷。 所以化學(xué)改性的毒性問題是化學(xué)改性能否運(yùn)用于食品工業(yè)中的前提，也有學(xué)者以為像?；错?、去?；错懼惛男裕恍桴；瘎?、磷酸化劑、催化劑選擇適當(dāng)，改性作用程度控制適宜，毒性、營養(yǎng)價值損失可以降低到最小。二產(chǎn)品功能特性變化上問題 蛋白質(zhì)水解后，在某功能性質(zhì)大大地改善，也許另一功能性質(zhì)減弱或喪失，有學(xué)者提出利用其某功能大大改善而開發(fā)公用功能蛋白。.

38、 例如肉制品加工添加的大豆分別蛋白要求有較高凝膠性、保油性，但溶解性分散性卻顯著降低，所以肉用大豆分別蛋白粉不能用于飲料消費(fèi)。 高NSI值的大豆蛋白添加面制品中，并不會產(chǎn)生優(yōu)良的功能，反而破壞面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)，而硫醇化作用可消費(fèi)凝膠性好，黏彈性好，強(qiáng)韌性佳的面制品公用大豆蛋白粉。 三營養(yǎng)損失 蛋白質(zhì)化學(xué)改性主要是Lys的-NH3的反響，反響衍生物是體內(nèi)胰蛋白酶無法水解，呵斥賴氨酸失效，最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的改動。 四消費(fèi)費(fèi)用 化學(xué)改性用化學(xué)試劑，酶改性用酶，價錢較昂貴，尤其酶，我國可供食品蛋白酶種類甚少，并且是一次運(yùn)用，更添加本錢，隨著酶制劑工業(yè)開展，酶種類及食品級酶將也會大增，微囊包埋酶，固

39、定化酶等技術(shù)開發(fā)，使酶改性在食品工業(yè)中運(yùn)用前景可觀。. 五產(chǎn)品感官性質(zhì)上問題 改性蛋白產(chǎn)品的不良風(fēng)味來自于蛋白質(zhì)與脂肪酸鹽進(jìn)展親油化處置產(chǎn)生的肥皂味;酶水解蛋白質(zhì)易產(chǎn)生苦味。 其緣由是由于疏水性氨基酸暴露在水解產(chǎn)物的端基，普通以為水解后蛋白質(zhì)的平均疏水性改動，如蛋白質(zhì)平均疏水性大于5.85kJ/mol氨基酸殘基時，水解產(chǎn)物會產(chǎn)生苦味，苦味產(chǎn)生是由于疏水性氨基酸和人的味覺細(xì)胞發(fā)生反響的結(jié)果，完好的球蛋白中，大部分疏水性氨基酸的側(cè)鏈被包埋在蛋白質(zhì)的內(nèi)部，它們不和味覺細(xì)胞直接接觸，因此也不會產(chǎn)生苦味。 然而，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)被水解以后，疏水性氨基酸含量豐富的多肽被釋放到溶液中，于是它們便能和味覺細(xì)胞反響產(chǎn)生苦味，如今清楚產(chǎn)生苦味的機(jī)制是需求一對疏水基或疏水堿基，而且這些基團(tuán)緊緊聯(lián)在起才干產(chǎn)生劇烈的苦味，從苦味產(chǎn)生的機(jī)制看，產(chǎn)生苦味必需有兩種功能性基團(tuán)：. 1經(jīng)過改動苦味氨基酸的構(gòu)造脫苦 除去苦味最簡單的方法是改動苦味氨基酸和肽的構(gòu)造，對這些復(fù)合物而言，如氨基被乙?；?、天門冬氨?；?、谷氨酰基所修飾，就可減弱苦味;就苦味氨基酸來說，其中氨基基團(tuán)是兩個產(chǎn)生苦味的