食品化學(xué)-10級(jí)課件-蛋白、肽及酶專(zhuān)題

蛋白質(zhì)、肽與酶蛋白質(zhì)是由不同的氨基酸通過(guò)肽鍵相互連接而成的巨型分子，組成蛋白質(zhì)的氨基酸通常有20種，其中有8種是必需氨基酸，包括Lys、Phe、Met、Trp、leu、Ile、Val、和Thr由少于10個(gè)氨基酸分子縮合形成的肽，稱(chēng)為寡肽，超過(guò)10個(gè)氨基酸形成的肽稱(chēng)為多肽，當(dāng)組成肽的氨基酸數(shù)目達(dá)到50個(gè)以上時(shí)即為蛋白質(zhì)。

食品中的蛋白質(zhì)主要營(yíng)養(yǎng)功能是為人體提供必需氨基酸；如果糖和脂肪不足，蛋白質(zhì)也可用作能源，在正常情況下，食品提供的總熱量中的11%～13%是由蛋白質(zhì)提供的；部分蛋白質(zhì)可作為生物催化劑（酶）用于食品工業(yè)中。蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域，最受食品科學(xué)家關(guān)注的是生物活性肽和酶。生物活性肽的特點(diǎn)現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)發(fā)現(xiàn)：人類(lèi)攝食蛋白質(zhì)經(jīng)消化酶作用后，大多以小肽的形式吸收，以游離氨基酸形式吸收的比例很小。

肽與氨基酸相比，吸收速度更快，且以完整的形式通過(guò)主動(dòng)吸收（氨基酸屬被動(dòng)吸收）直接進(jìn)入血液循環(huán)，具有低能耗、不飽和的特點(diǎn)。此外，氨基酸只有20種，功能可數(shù)，而肽的種類(lèi)成千上萬(wàn)，其生理功能也多種多樣。肽與蛋白質(zhì)相比，首先，肽是體現(xiàn)信息的信使，可引起各種各樣不同的生理活動(dòng)和生化反應(yīng)調(diào)節(jié)；其次，肽的活性極高，其最低有效濃度多在ppm數(shù)量級(jí)；第三，肽分子量較小，易于改造，易于合成，而大分子蛋白質(zhì)不具備這一特點(diǎn)生物活性肽的種類(lèi)機(jī)體內(nèi)源性生物活性肽如人生長(zhǎng)激素、胰島素等已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和醫(yī)療應(yīng)用。天然的外源性生物活性肽主要是由食物中的蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)物中分離得到的，這些肽片段隱含在蛋白質(zhì)序列中，不表現(xiàn)生物學(xué)活性，酶解釋放后，即表現(xiàn)出各種功能活性。迄今為止，人們已經(jīng)分離出具有重要生理活性的肽100多種，如類(lèi)啡肽（阿片活性肽）、抗高血壓肽（ACE抑制肽）、礦物質(zhì)吸收促進(jìn)肽（如酪蛋白磷酸肽）、免疫調(diào)節(jié)肽、抗血栓肽、抗菌肽、抗氧化肽（如谷胱甘肽）、降血脂功能肽、具保肝護(hù)肝作用的高F值寡肽等。以來(lái)源不同劃分：乳肽、大豆肽、白蛋白肽、玉米肽、小麥蛋白肽、絲肽、水產(chǎn)蛋白肽等。生物活性肽的應(yīng)用肽類(lèi)藥物：具有顯著臨床效應(yīng)的活性肽，主要通過(guò)化學(xué)合成的方法生產(chǎn)，目前已生產(chǎn)出近百種肽類(lèi)藥物，如人工合成的胰島素（21肽+30肽）已廣泛用于臨床，拯救了成千上萬(wàn)糖尿病患者。肽類(lèi)抗菌劑：Nisin（34肽）、ε-聚賴(lài)氨酸（10-30肽）、桿菌肽鋅（12肽鋅鹽）

化妝品：蛋白質(zhì)和肽對(duì)皮膚起修補(bǔ)和更新作用，且參與合成人體內(nèi)抗體、白細(xì)胞和吞噬細(xì)胞等；多肽鏈中含有較多的氨基、羧基等親水基團(tuán)，對(duì)皮膚有良好的保濕作用。保健食品：現(xiàn)代社會(huì)的多數(shù)“文明病”‘富貴病”均可找到對(duì)之預(yù)防或輔助治療有效的生物活性肽，所以：

→食物蛋白質(zhì)酶解生產(chǎn)特定功效的活性肽→開(kāi)發(fā)含生物活性肽的食品

→提高健康，預(yù)防疾病。幾種生物活性肽酪蛋白磷酸肽ACE抑制肽膠原肽谷氨酰氨肽高Ｆ值寡肽酪蛋白磷酸肽（CaseinPhosphopeptides,CPP)酪蛋白磷酸肽(CPP)是以牛乳酪蛋白為原料，通過(guò)酶解分離得到的生物活性肽。CPP分子由二十到三十幾個(gè)氨基酸殘基組成，其中包括4至7個(gè)成簇存在的磷酸絲氨酰基。生理活性（功能）：促進(jìn)人體對(duì)鈣、鐵、鋅等二價(jià)礦物營(yíng)養(yǎng)素的吸收和利用。從αs1酪蛋白得到的CPP的結(jié)構(gòu)從αs2酪蛋白得到的CPP的結(jié)構(gòu)-(2)Asn-Thr-Met-Glu-His-Val-SerP-Serp-SerP-Glu-Glu-Ser-Ile-Ile-SerP-Gln-Glu-Thr-Tyr-Lys(21)--(46)Asn-Ala-Asn-Glu-Glu-Glu-Tyr-Ser-Ile-Gly-SerP-SerP-SerP-Glu-Glu-SerP-Ala-Glu-Val-Ala-Tjr-Glu-Glu-Val-Lys((70)從β-酪蛋白得到的CPP的結(jié)構(gòu)CPP的作用機(jī)理添加CPP的處理組股骨骨密度與假手術(shù)組差異不顯著，且都顯著高于切除卵巢的對(duì)照組CPP對(duì)切除卵巢的老年雌性大鼠骨密度的影響H.Tsuchitaet.Al(1996)4種CPP對(duì)生長(zhǎng)期大鼠骨鈣的影響生慶海等：（2006）股骨指數(shù)：：雙側(cè)股骨重與體之比重CPP的特性CPP與傳統(tǒng)的鈣吸收促進(jìn)劑VD相比，具有以下特點(diǎn)：CPP除了促進(jìn)鈣吸收外，還能促進(jìn)鐵、鋅等二價(jià)礦物營(yíng)養(yǎng)素的吸收；而VD

只對(duì)鈣的吸收利用起促進(jìn)作用VD可促進(jìn)小腸上部可飽和的鈣的主動(dòng)運(yùn)輸吸收，VD的作用受年齡和鈣攝入量的影響；CPP促進(jìn)小腸下部不可飽和的被動(dòng)擴(kuò)散吸收，這種吸收不受年齡和VD變化的影響。而鈣的被動(dòng)擴(kuò)散吸收的比例遠(yuǎn)大于主動(dòng)運(yùn)輸吸收。VD攝入過(guò)量會(huì)對(duì)腎和骨造成一定的危害；而CPP來(lái)源于牛乳蛋白質(zhì)，超量使用時(shí)也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何毒副作用。來(lái)源于αs1-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱(chēng)生理活性功能αs1-CN(f90-96)α-Caseinexorphin類(lèi)嗎啡活性αs1-CN(f90-95)α-Caseinexorphin類(lèi)嗎啡活性αs1-CN(f91-92)抑制ACE活性αs1-CN(f23-27)αs1-Casokinin-5抑制ACE活性αs1-CN(f28-34)αs1-Casokinin-7抑制ACE活性αs1-CN(f194-199)αs1-Casokinin-6抑制ACE活性,免疫調(diào)節(jié)αs1-CN(f43-79)7PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收αs1-CN(f43-58)2PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收αs1-CN(f59-79)5PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收來(lái)源于αs2-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱(chēng)生理活性功能αs2-CN(f2-21)Caseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收αs2-CN(f46-70)Caseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收來(lái)源于β-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱(chēng)生理活性功能β-CN(f60-70)β-Casomorphin-11類(lèi)嗎啡活性β-CN(f60-66)β-Casomorphin-7類(lèi)嗎啡活性,抑制ACE活性β-CN(f60-64)β-Casomorphin-5類(lèi)嗎啡活性,抑制ACE活性β-CN(f177-183)β-Casokinin-7抑制ACE活性β-CN(f193-202)β-Casokinin-10抑制ACE活性β-CN(f63-68)Immunopeptide免疫調(diào)節(jié)活性β-CN(f191-193)Immunopeptide免疫調(diào)節(jié)活性β-CN(f1-25)4PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收來(lái)源于к-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱(chēng)生理活性功能к-CN(f33-38)Casoxin6類(lèi)嗎啡活性к-CN(f60-70)Casoxin11類(lèi)嗎啡活性к-CN(f38-39)免疫調(diào)節(jié)活性к-CN(f106-116)Casoplatelin抑制血小板凝集,抗血栓к-CN(f112-116)抗血栓к-CN(f113-116)抗血栓ACE(Angiotensionconvertingenzyme)的作用腎素一血管緊張素系統(tǒng)為升壓系統(tǒng)，血管緊張素原在腎素的作用下，轉(zhuǎn)化為AngI，AngI(10肽）在ACE作用下從羧基端水解掉二肽（Val-Leu)轉(zhuǎn)化為AngⅡ（8肽）。AngⅡ的作用使血壓升高。激肽釋放酶—激肽系統(tǒng)為降壓系統(tǒng)，其中舒緩激肽為降壓物質(zhì)，它能舒緩毛細(xì)血管增加其通透性，使血壓下降，ACE則使舒緩激肽失去活性，使前列腺素合成減少，引起血壓升高。ACE抑制肽的作用降血壓肽是一類(lèi)具有ACE抑制活性的肽物質(zhì)，屬于競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。ACE抑制肽多為寡肽，氨基酸序列和肽鏈長(zhǎng)度各有不同，但具有類(lèi)似的功能。ACE抑制肽與ACE的活性中心的親和力比AngI或舒緩激肽更強(qiáng)，并且一旦和ACE活性中心結(jié)合，就難以釋放出來(lái)，從而阻礙AngI轉(zhuǎn)化為AngⅡ以及催化水解舒緩激肽成為失活片段，起降血壓作用。ACE抑制肽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ACE抑制肽的抑制活性與其AA種類(lèi)和組成密切相關(guān)。有關(guān)ACE抑制劑活性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系的研究認(rèn)為，C端是Pro（10.87)、Phe（10.45)、Tyr（9.61)或序列中含有疏水性AA(如Leu、Trp、Ile）是維持其高活性所必需的.二肽的N端為芳香族AA（Phe或Tyr）或C端為T(mén)yr、Trp、Pro有最強(qiáng)的抑制作用。ACE抑制肽的來(lái)源ACE抑制肽來(lái)源已報(bào)道的有：乳蛋白、玉米醇溶蛋白、大豆蛋白、大米蛋白、大蒜蛋白、魚(yú)蛋白、貝類(lèi)蛋白等。從玉米醇溶蛋白得到的Leu-Pro-Pro(具有最強(qiáng)ACE抑制活性）從酒粕中得到的Ile-Tyr-Pro-Arg-Tyr和Tyr-Gly-Gly-Tyr從大豆中得到的Asp-Leu-Pro從乳蛋白中得到的Phe-phe-Val-Ala-pro、Thr-Thr-met-pro-leu-Trp和Ala-Val-Pro-Tyr-pro-Gln-Arg不少抑制活性較強(qiáng)的降血壓肽的結(jié)構(gòu)并不符合前述結(jié)構(gòu)規(guī)律，如Masui等用堿性蛋白酶酶解沙丁魚(yú)獲得ACE抑制肽主要由酸性AA組成，疏水性AA含量很低；Suentsuna等分析了來(lái)源于15種魚(yú)貝類(lèi)ACE抑制劑的氨基酸組成，發(fā)現(xiàn)魚(yú)類(lèi)富含Asp、Glu、Arg、Pro、I1e、Lys，貝類(lèi)富含Asp、Glu、Lys。膠原、明膠和膠原肽（水解膠原蛋白）膠原是動(dòng)物體內(nèi)含量最多的細(xì)胞外蛋白質(zhì)，廣泛分布于結(jié)締組織、皮膚、骨骼、韌帶、鞏膜等部位，角膜幾乎完全由膠原組成。膠原具有三螺旋結(jié)構(gòu)和生物活性。明膠是膠原在酸、堿、酶或高溫作用下的變性產(chǎn)物，與膠原氨基酸組成相同，但失去了生物活性。與膠原比，明膠分子量降低，分子量分布變寬，工業(yè)明膠分子量范圍是15000～250000，平均50000～70000.能溶于60℃以上熱水，冷卻會(huì)形成凝膠。膠原肽是明膠在酶作用下進(jìn)一步降解產(chǎn)物，平均分子量3000～5000，冷水可溶，冷卻后不能成膠。氨基酸組成特點(diǎn)缺少胱氨酸和色氨酸甘氨酸含量占1/3.含有其它蛋白質(zhì)中不存在的羥賴(lài)氨酸和羥脯氨酸。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)中脯氨酸含量很少，而膠原中脯氨酸和羥脯氨酸是各種蛋白質(zhì)中含量最高的。故膠原具有微彈性和很強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度。膠原蛋白和膠原肽的應(yīng)用

——美容和保健具有良好保濕、修復(fù)皮膚、美白、滋潤(rùn)毛發(fā)作用，目前較高檔次的護(hù)膚品中很少不用膠原蛋白或其水解物的。減肥、降脂、補(bǔ)鈣：羥脯氨酸可能是一種具有獨(dú)特生理活性的氨基酸，在不抑制食欲、減少進(jìn)食條件下，可減輕營(yíng)養(yǎng)性肥胖，降低血脂；血漿中的羥脯氨酸是將鈣運(yùn)送到骨細(xì)胞的運(yùn)載工具，骨組織中膠原是羥基磷灰石的粘合劑，因此補(bǔ)鈣應(yīng)與補(bǔ)充膠原蛋白一起進(jìn)行。膠原蛋白和膠原肽的應(yīng)用

——在食品中的應(yīng)用功能作用：乳化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、膠凍劑、澄清劑（與單寧合用）?？捎糜谌庵破贰⑷橹破?、飲料、模擬食品（仿生海參、人造魚(yú)翅等）、可食用包裝膜等。谷氨酰氨肽應(yīng)激狀態(tài)下生物體對(duì)某種非必需氨基酸(DAA)的需要量超過(guò)該氨基酸在體內(nèi)的合成量，此時(shí)在營(yíng)養(yǎng)上對(duì)正常人是DAA，但對(duì)病人不可缺少，這種氨基酸稱(chēng)為“條件必需氨基酸”（CEAA）。饑餓、創(chuàng)傷、酸中毒、以及過(guò)量運(yùn)動(dòng)等應(yīng)激狀態(tài)下，人體對(duì)谷氨酰胺（Gln）的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)體內(nèi)合成Gln的能力，因而Gln是一種“條件必需氨基酸”。由于谷氨酰胺的溶解度低，而且在水溶液中不穩(wěn)定，在加熱條件下生成有毒的焦谷氨酸和氨，限制了谷氨酰胺的應(yīng)用。谷氨酰氨肽溶解度高，溶液穩(wěn)定性好，在體內(nèi)能快速降解為谷氨酰胺，可作為谷氨酰胺補(bǔ)充劑。谷氨酰氨肽的來(lái)源很多量大價(jià)廉的植物蛋白，尤其是谷蛋白中Gln的含量很高,可以用來(lái)制備富含Gln的活性肽?？捎糜谥苽涔劝滨０冯牡闹参锏鞍追N類(lèi)主要有小麥蛋白、玉米蛋白和大豆蛋白

幾種制取谷氨酰氨肽的原料蛋白小麥蛋白可分為清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白和麥谷蛋白，主要是麥醇溶蛋白和麥谷蛋白。小麥蛋白質(zhì)中谷氨酸含量是所有植物蛋白中含量最高的，約占蛋白總量的35%，而且谷氨酸殘基在蛋白質(zhì)中的存在形式是其酰胺——谷氨酰胺，而不是游離的酸。因此小麥蛋白是制備谷氨酰胺肽的最佳原料蛋白。大豆蛋白中谷氨酰胺的含量也非常高，約占20％，也可作為制備谷氨酰胺肽的原料蛋白。而且大豆肽已經(jīng)被證明有很多的生理功能，如降血壓、降膽固醇等，因此如果用大豆蛋白來(lái)制備谷氨酰胺肽，會(huì)使其具有多重生理功能。玉米醇溶蛋白(Zein)中Gln含量在15％以上，淀粉加工的副產(chǎn)品玉米黃粉中含60％以上的蛋白，選擇玉米黃粉蛋白作為制備谷氨酰胺肽的原料蛋白，可將副產(chǎn)物高值化利用。谷氨酰氨肽的功能及應(yīng)用作為口服營(yíng)養(yǎng)液，在臨床上用于輔助治療或日常生活中用于保健膳食：

90年代，日本首先從谷蛋白中開(kāi)發(fā)出富含Gln的活性肽營(yíng)養(yǎng)液，并證明：與相同氨基酸組成的游離氨基酸混合物相比，可明顯增強(qiáng)大鼠腸粘膜蛋白的形成并能阻止腸炎的發(fā)生。用于飼料中，改善幼小動(dòng)物的腸營(yíng)養(yǎng)狀況：谷氨酰胺肽可維持或改善仔豬腸道的營(yíng)養(yǎng)吸收功能(為小腸絨毛提供其必需能量)，保證仔豬斷奶后腸道絨毛的正常形態(tài)與功能。用于運(yùn)動(dòng)飲料或食品中，起快速恢復(fù)疲勞，減少肌肉損傷作用。高F值寡肽由3～7個(gè)氨基酸殘基組成的混合小肽，其中支鏈氨基酸（Val、Leu、Ile)和芳香族氨基酸（Tyr、Phe、Trp)含量的摩爾比值（F值）大于20.三種支鏈氨基酸均是必需氨基酸，在人體中只有分解代謝，而沒(méi)有合成代謝。三種支鏈氨基酸代謝特點(diǎn)：是惟一的主要在肝外組織氧化的必需氨基酸，而其他氨基酸則都要經(jīng)過(guò)肝臟代謝，三種支鏈氨基酸主要氧化部位在肌肉，分解代謝開(kāi)始階段基本彼此相同，而后的分解代謝途徑各異，最終產(chǎn)物也各不同。高F值寡肽的生理功能及應(yīng)用用于急性肝損傷(急性肝炎，急性肝壞死)及肝性腦病的輔助治療藥劑：正常組支鏈氨基酸和芳香族氨基酸的摩爾比值[F值]為2.86，而急性肝炎組F值為1.51，急性肝壞死組F值為0.88,補(bǔ)充高F制劑可緩解病人癥狀。抗疲勞、改善術(shù)后和臥床病人的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況：因?yàn)橹ф湴被嶂饕诩∪饨M織中代謝，在應(yīng)急狀態(tài)下可直接向肌肉提供能量，減輕疲勞，具有促進(jìn)氮儲(chǔ)留和蛋白質(zhì)合成的作用。抑制癌細(xì)胞的增殖：癌癥患者支鏈氨基酸消耗較多，加速病情的發(fā)展。日本學(xué)者正幸等進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)證明，支鏈氨基酸在促進(jìn)荷瘤大鼠肌肉蛋白合成的同時(shí)，對(duì)移植的吉田肉瘤生長(zhǎng)無(wú)刺激作用，為此有人正在研究配制不平衡氨基酸輸液，配合化學(xué)治療，以抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)?！ぶ迫「逨值寡肽原料的選擇生產(chǎn)為高F值寡肽產(chǎn)品對(duì)原料蛋白的氨基酸組成有特殊要求：F值應(yīng)相對(duì)較高。酶食品內(nèi)源酶，影響食品的品質(zhì)：

果膠酶影響硬度淀粉酶影響甜度多酚氧化酶影響色澤脂肪酶影響風(fēng)味食品加工中加入酶的目的：

制造食品或食品原料(酶法或生物法合成）增加提取成分的速率和產(chǎn)量（果汁和酒）改良風(fēng)味（風(fēng)味酶）提高食品品質(zhì)（蛋液中糖的去除）

酶制劑的生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀2000年全球食品工業(yè)用酶制劑的總銷(xiāo)售額為2.51億美元，約占總量的50%，2005年增長(zhǎng)到6.293億美元，其中食用約2.9億美元。其中生產(chǎn)高果糖漿的葡萄糖異構(gòu)酶約占40%，凝乳酶占34%，飲料用酶制劑約為10%。2000年中國(guó)共生產(chǎn)各種酶制劑27.2萬(wàn)噸，產(chǎn)品主要有：糖化酶（占65%）、蛋白酶（14.33%）和α淀粉酶（15%），此外有少量的葡萄糖異構(gòu)酶，果膠酶、脂肪酶、纖維素酶等。食品加工中常用的酶（１）——水解酶類(lèi)糖酶：淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶、乳糖酶、纖維素酶、果膠酶脂肪酶蛋白酶風(fēng)味酶植酸酶其它：維生素B1水解酶、色素降解酶食品加工中常用的酶（2）——氧化還原酶類(lèi)葡萄糖氧化酶及過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化物酶抗壞血酸氧化酶脂氧合酶多酚氧化酶多為食品內(nèi)源酶

食品加工中常用的酶酶在淀粉加工中的應(yīng)用以淀粉為原料，用一種或數(shù)種淀粉酶作用生產(chǎn)各種淀粉糖：麥芽糖、麥芽糊精、葡萄糖、果糖、果葡糖漿及功能性低聚糖等。使用的酶：淀粉酶(包括4種)、異構(gòu)酶

糖酶課件在乳品加工中的應(yīng)用乳糖酶降解乳糖。凝乳酶用于制造干酪。過(guò)氧化氫酶用于消毒牛奶，破壞殘留的H2O2。脂肪酶用于干酪和黃油的風(fēng)味形成。在酒類(lèi)釀造中的應(yīng)用淀粉酶用于啤酒、白酒、黃酒和酒精生產(chǎn)中，可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品出率。果膠酶、酸性蛋白酶、淀粉酶可用于果酒制造，提高過(guò)濾速率，并澄清酒體。在肉、蛋、魚(yú)加工中的應(yīng)用植物蛋白酶用于肉類(lèi)嫩化劑（水解膠原蛋白）。蛋白酶用于調(diào)味料的生產(chǎn),咸味香精先水解再非酶褐變。葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化物酶共同處理用除去蛋品中的葡萄糖，防止褐變發(fā)生，還可用于蝦、蟹肉保鮮。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶用于碎肉的再利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶又名轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，簡(jiǎn)稱(chēng)TG。在自然界中廣泛存在于人體、高級(jí)動(dòng)物、植物和微生物中，是一種?；D(zhuǎn)移酶，可以催化