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1、第五章 蛋白质 Proteins 忘 坟 革 辨 饱 沃 顶 层 履 秽 穗 放 沙 梳 蛮 蝶 彝 罕 慈 凝 视 谈 啄 抉 狰 躬 牟 傍 想 帧 仿 酣 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 一.蛋白质的组成及在食品加工中的意义 第一节 概述 1.蛋白质的元素组成 C:50-55% H:6-8% O:20-23% S:0-4% N:15-18% 微量元素:P、Fe、Zn、Cu、I 等 噪 锑 象 牵 揖 碍 产 慷 鸯 陀 踏 箩 戮 靠 滦 薪 狠 匠 肃 钵 匠 钩 扼 翌 挎 赌 儒 掘 剑 竿 煤 泼 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 2.蛋白质在食品加
2、工中的意义 三大供能营养素之一 蛋白质对食品的色、香、味及组 织结构等具有重要意义 一些蛋白质具有生物活性,是开 发功能性食品的原料之一 一些蛋白质及短肽有害,影响食 品安全 营养功能 感观品质 生物活性 食品安全 你 疑 瘸 疟 袜 费 泄 呢 轮 凿 缴 嗽 何 亦 仑 千 神 颂 吧 赋 庚 声 篷 波 内 镑 今 报 本 董 今 汰 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 二.食品中蛋白质的来源及分类 动物:猪肉、鱼肉、鸡肉、乳 植物:大豆、谷物 新资源 1.食品中蛋白质的来源 超 愈 痞 牵 藉 穆 湘 叭 灵 恶 寝 完 掩 菱 憨 颐 谎 亚 知 奶 饼 欺 洁 换 荤
3、酥 损 粕 揩 贷 润 喂 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 肽链内形成氢键,氢键的取向几 乎与轴平行,每个氨基酸残基的 C=O氧与其后第四个氨基酸残基 的N-H氢形成氢键; 肽链中的氨基酸侧链R分布在螺 旋外侧。 1.-螺旋及其结构特点 醋 丹 妄 那 嵌 彩 锗 嚣 颜 陵 蔓 恿 隘 遍 簇 戈 羌 芋 轩 咱 严 丝 谣 愤 荧 瞳 狞 女 岁 白 甄 箕 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 螺距0.54nm 每残基的 轴向高度 0.15nm 每残基绕轴 旋转100o 被 逸 霄 掉 薯 蛀 恢 命 峙 誉 药 黑 捂 发 钥 帅 丰 蛔 氛 引 竹 骡 白
4、耀 讥 仍 医 跌 胺 鹰 汰 挚 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 2.-片层及其结构特点 也称-折叠或 -折叠片,是蛋白质中第二种最常 见的二级结构。 -折叠是由两条或多条几乎完全伸展的多肽链平行 排列,通过链间的氢键进行交联而形成的,或一条 肽链内的不同肽段间靠氢键而形成的。肽链的主链 呈锯齿状折叠构象。 刁 乌 货 掀 孽 剥 烧 潜 萤 舔 坍 铬 怕 弃 暑 吼 迎 飘 懈 亚 憾 丙 划 继 摄 钝 扩 叁 黍 谗 筋 歪 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 l是肽链相当伸展的结构,肽链平面间折叠呈锯齿状 ,相邻肽键平面间呈110角,R侧链在锯齿上或下
5、方。 l链间或链内的氢键稳定构象。 l-片层有两种类型: 平行式:所有肽链的N-端都在同一边,残基间距0.65nm。 反平行式:相邻两条肽链的方向相反,残基间距0.7nm -片层的特点 刹 聪 兹 据 航 峭 捶 惹 勃 见 瘦 漓 淖 蛮 扶 彩 昧 姜 表 鲁 窖 粳 卯 由 恨 曳 蔫 褒 谓 着 浊 侣 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 三.蛋白质的三级结构 氢键、疏水键、离子键和范德华力等。 主要化学键 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置 。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。 汞 卒 砸 痉 色 莎 唤 济 摔 艘 鳖 真 搅 藉 薛 铬 并 恿 冬 佩 卉 惹
6、 凋 趟 鬃 贴 枉 计 父 琳 份 雷 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 维持蛋白质三级结构的作用力 v氢键: x H y v疏水作用力:是指非极性基团即疏水基团为了避 开水相而群集在一起的集合力 v范德华力:在物质的聚集状态中,分子与分子之 间存在着一种较弱的作用力 v离子键:它是由带相反电荷的两个基团间的静电 吸引所形成的 v二硫键 :是两个硫原子之间所形成的共价键 渝 澈 利 缸 您 呵 秆 忍 婶 偷 交 懂 宋 戴 它 栖 袱 钠 仙 堡 拉 领 述 枫 甥 约 猿 冠 蛆 气 鸦 佑 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 蛋白质三级结构的特征 含多种二级结
7、构单元; 有明显的折叠层次; 一般是紧密的球状或椭球状实体; 分子表面有一空穴(活性部位); 疏水侧链埋藏在分子内部; 亲水侧链暴露在分子表面。 实例:肌红蛋白 磊 繁 按 说 意 写 衣 码 磺 诲 补 蹋 絮 叙 耀 翻 刽 喀 挞 躺 会 恋 浚 味 玛 缮 鞍 庐 影 精 筐 炬 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 倪 蛀 秩 澈 甜 聊 邢 砷 地 卡 描 胆 栏 队 守 笔 解 啼 察 亥 寺 摊 泰 狡 咆 猪 禄 烘 朋 赔 河 痊 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 肌红蛋白(Mb) N 端 C 端 小 搏 霄 死 伎 揩 饼 究 砧 唉 榷 抓 咙
8、烦 褐 席 唾 戒 贝 溶 榆 卯 盈 苏 牡 蜗 胖 呢 薄 遂 滔 虫 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 抹香鲸肌红蛋白(Myoglobin)的三级结构 哦 渴 奢 讳 得 洱 惋 痘 卉 耍 辖 缺 虫 耍 彭 云 歧 冗 细 则 咋 景 姥 也 移 农 笑 斩 瘸 锦 趾 房 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 四四. .蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 是指由两 个或两个以上具有三级结构的多肽链按 一定方式聚合而成的特定构象的蛋白质分子。其 中每条多肽链称为亚基。 通常亚基只有一条多肽链,但有的亚基由两条或 多条多肽链组成,这些多肽链间多以二硫键相连 亚基单
9、独存在时无生物学活性。 一般具有四级结构的蛋白属于寡聚蛋白。 1.定义 妈 咙 刮 模 填 存 账 巫 酉 冬 豁 窍 心 敝 浴 赃 窑 梯 臭 帜 有 君 执 话 灵 碧 处 陛 而 娥 柳 翠 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 2.维持蛋白质四级结构的主要作用力 在蛋白质四级结构中,亚基之间的作用力主要包 括:氢键、离子键、范德华力和疏水键。即亚基 之间主要是通过次级键彼此缔合在一起。 疏水键是最主要的作用力。 帐 姻 铜 谬 烹 龟 纶 刨 丑 淡 浊 祈 唉 炉 太 整 枯 惭 侥 澜 护 站 逊 分 恐 握 淆 臀 应 葬 世 喝 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章
10、蛋 白 质 血红蛋白的四级结构 夜 快 疲 轰 嘛 淫 姆 卒 阴 伟 灸 非 灾 苫 骆 声 涎 轮 雅 懊 互 锄 挫 宗 钞 需 仟 餐 除 札 例 逛 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 化学键 共价键 次级键 肽键 二硫键 氢键 疏水键 盐键 范德华力 一级结构 二、三、四级结构 三、四级结构 蛋白质分子中的共价键与次级键 扶 洱 锨 晕 优 揖 欢 华 驱 房 泽 距 慢 民 茫 志 心 痛 绳 亦 沽 也 规 否 天 廊 霄 锌 莆 澎 驭 醉 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 蛋白质的结构与功能的关系 蛋白质的一级结构是其空间结构和功能的 基础 蛋白质
11、的空间构象是其功能活性的基础 猎 孽 猫 仑 狄 持 氨 龄 宪 夺 扔 聂 粕 石 娄 伪 健 吾 辜 扣 巾 缓 卸 寄 岔 凹 跃 刽 臂 渐 澜 揣 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 1.蛋白质变性概述 定义: 由于外界因素的作用,使天然蛋白质分子的 空间构象发生了变化,从而导致其生物活性 的丧失以及物理、化学性质的变化。 第四节 蛋白质的变性 西 哈 梨 孟 阂 届 垢 怖 春 崔 彼 氦 悟 授 挚 弗 硕 孽 熬 志 窖 蹦 稚 呻 拧 寨 诽 熬 刹 刚 瞅 砒 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 蛋白质变性本质: 蛋白质分子次级键的破坏引起的二级、三
12、 级、四级结构的变化。 变性后的蛋白质变性蛋白质 郊 储 桶 届 茧 家 栗 擦 蛤 产 喀 讯 覆 侯 城 柑 撰 贬 价 蹦 谁 亚 迪 枣 大 蕉 凶 藕 馏 姓 孕 条 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 可逆变性 Conformationaladaptabilityofprotein 除去变性因素之后,在适当的条件下蛋白质构象 可以由变性态恢复到天然态。 例: 核糖核酸酶用8mol/L的尿素和巯基乙醇 作用时,由于分子中的二硫键被还原,酶的空间结 构也随之破坏,酶即变性失活。但用透析法除去这 些试剂后,变性的酶蛋白质就自动氧化恢复原来的 空间结构,酶的活性也随之恢复。 乞
13、 沤 遗 辟 嗅 还 甘 炽 谎 檀 猖 势 崎 故 形 卤 励 鸦 仲 渔 益 阔 蓟 病 溪 黄 行 炎 府 艇 地 侠 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 不可逆变性 Theproteindenaturation 除去变性因素之后,在适当的条件下蛋白质构象 由变性态不能恢复到天然态。 例:鸡蛋,大豆蛋白质 釜 鸦 软 梧 塞 纠 窃 臣 谭 摄 抚 决 垂 岔 禹 枪 支 哟 陵 例 劫 物 敌 总 采 决 炸 弹 网 防 旺 响 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 2.蛋白质变性对其结构和功能的影响 (1)物理性质的改变 溶解度降低 不能结晶 粘度增加,扩散系数
14、下降 等电点提高 旋光性改变 紫外、荧光光谱发生变化 改变与水结合的能力 京 垦 属 样 堰 举 灰 钨 呵 问 箩 简 斟 滦 千 蛊 悬 娄 滴 鞍 乔 不 鸵 掖 蹲 怖 仿 解 涡 器 览 介 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (2)化学性质的改变 酶水解速度增加(由于肽键的暴露,容易受到蛋 白酶的攻击,使之增加了蛋白质对酶水解 的敏感性。) 分子内部基团暴露 (3)生物活性的改变 抗原性改变 生物功能丧失(失去酶活或免疫活性) 聋 锌 层 码 控 谣 趣 等 庸 舰 遵 甘 砷 悔 冤 胃 步 验 桃 堤 椿 召 募 冲 井 悲 捉 我 温 碳 礼 揖 第 五 章 蛋
15、白 质 第 五 章 蛋 白 质 3.蛋白质变性的影响因素 (1)热变性 伴随热变性,蛋白质的伸展程度相当大。 天然血清清蛋白分子是椭圆形的,长、宽比为3: 1,经过热变性后变为5:5。 变性速率取决于温度,当温度上升10,速率可 增加600倍左右。 蛋白质对热变性的敏感性取决于多种因素:蛋白 质的性质、蛋白质浓度、水活度、pH、离子强度和 离子种类。 蛋白质在有水存在时易变性。 奄 准 纺 塘 大 凿 仲 绽 嗽 龟 辟 虹 趴 奥 疡 备 累 熙 缄 毗 菱 爆 捆 漂 烂 润 醛 悍 径 悟 韭 墓 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 熔化温度Tm 或变性温度Td: 蛋白质溶液
16、在逐渐加热到临界温度以上时, 蛋白质的构象从天然状态到变性状态有一个显著地 转变,这个转变的中点温度称为熔化温度Tm 或变性 温度Td。 此时天然状态与变性状态浓度比为1:1。 艳 剂 靴 磅 案 搅 片 酵 务 仗 拱 删 居 浓 斑 扫 逢 昏 未 寄 姐 衣 网 硕 越 葱 捆 斑 剥 谆 镍 恿 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 氨基酸的组成对蛋白质的热稳定性影响 含有较多疏水氨基酸残基(尤其是缬氨酸,异亮氨 酸、亮氨酸和苯丙氨酸)的蛋白质,对热的稳定性高 于亲水性较强的蛋白质。 天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、 色氨酸和酪氨酸的残基百分数与热变性温度呈正相关
17、 (r=0.98)。 丙氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、缬 氨酸等氨基酸的残基百分数则是与热变性温度呈负相 关(r=0.975)。 其他氨基酸对蛋白质的Td影响甚少。 裙 蛾 阎 陶 耪 丛 患 迫 揖 枫 片 尸 污 舞 福 仪 幸 臀 熙 坷 窃 逐 仗 俱 磷 敛 尾 舷 扦 按 宣 叫 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 蛋白质的立体结构对其热稳定性影响 单体球状蛋白在大多数情况下热变性 是可逆的。许多单体酶加热到变性温度以上 ,甚至在100保持短时间,然后立即冷却至 室温,也能完全恢复原有活性。而有的蛋白 质在90100加热较长时间,发生不可逆变 性。 蒜 烷 屁
18、 生 责 础 俄 芳 亥 捷 轻 售 投 渔 硬 嫩 柑 斗 唾 盗 障 乎 查 疥 唁 珠 肉 浴 爆 崩 扶 叉 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 水对蛋白质的热变性的影响 水能促进蛋白质的热变性。 在干燥状态,蛋白质具有一个静止的结构,多肽链序 列的运动受到限制。 当向干燥蛋白质中添加水时,水渗透到蛋白质表面的 不规则空隙或进入毛细管,并发生水合作用,引起蛋白质溶 胀。水的加入,增加了多肽链的淌度和分子的柔顺性,这时 蛋白质分子处于动力学上更有利的熔融结构。当加热时,蛋 白质的这种动力学柔顺性结构,相对于干燥状态,可提供给 水更多的几率接近盐桥和肽链的氢键,结果Td 降低。
19、 较 镶 戍 妻 育 泰 黎 披 荧 影 硅 把 暖 汾 祈 盯 烈 亲 宗 歹 督 臆 纂 腔 屁 哩 磅 闹 没 迪 望 敞 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 低温 某些蛋白质经过低温处理后发生可逆变性, 例如有些酶(L-苏氨酸脱氨酶)在室温下比较稳定 ,而在0时不稳定。 某些蛋白质(11S 大豆蛋白、麦醇溶蛋白、卵 蛋白和乳蛋白)在低温或冷冻时发生聚集和沉淀。 当温度回升至室温,可再次溶解。 砚 术 伏 锥 座 镑 用 陪 泅 蔽 鲸 坝 啊 炽 蜜 恫 鸽 屑 多 促 吵 常 迂 爽 褪 燥 遮 嚏 爽 颖 雍 兔 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (2)辐
20、射 因波长和能量大小而异。 紫外辐射可被芳香族氨基酸残基(色氨酸、酪氨酸 和苯丙氨酸)所吸收,导致蛋白质构象的改变。如果 能量水平很高,还可使二硫交联键断裂。 辐射和其他电离辐射能改变蛋白质的构象,同时 还会使氨基酸残基氧化、共价键断裂、电离、形成蛋 白质自由基和重组、聚合。这些反应大多通过水的辐 解作用传递。 杨 酞 聘 捧 猩 勘 坐 嗜 见 枝 炭 贺 肠 去 哮 填 洛 伐 邑 葡 寓 跋 褂 毋 峦 吟 坚 市 骗 跋 上 大 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (3)界面 在水和空气,水和非水溶液或固相等界面吸附的蛋白 质分子,一般发生不可逆变性。 l蛋白质倾向于向界面
21、扩散并与界面高能水分子相互作用, 使蛋白质-蛋白质之间的氢键同时遭到破坏,使结构发生“微 伸展”。 l由于疏水基团与水相接触,使部分伸展的蛋白质被水化和 活化,处于不稳定状态。蛋白质在界面进一步伸展和扩展, 亲水和疏水残基力图分别在水相和非水相中取向,因此界面 吸附引起蛋白质变性。 l主要靠二硫交联键稳定其结构的蛋白质不易被界面吸附。 讨 毯 馅 棋 客 夺 奸 驹 减 蔷 搽 拈 册 面 僻 仪 援 芜 形 则 原 棚 狞 胳 瓮 锋 噪 续 铲 藩 淀 独 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (4)酸碱 蛋白质所处介质的pH 对变性过程有很大影响。 l蛋白质在等电点时最稳定,溶
22、解度最低。 l在中性pH 环境中,除少数几个蛋白质带有正电 荷外,大多数蛋白质都带有负电荷。 如 席 走 皖 奏 砾 亨 邯 冕 知 荧 毛 金 润 豁 桐 撞 搁 伐 笑 兔 未 框 誓 霜 仁 谣 滦 亨 携 绸 疟 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 l在温和酸碱条件下,蛋白质变性可能是可逆的; l在强酸强碱条件下,蛋白质变性是不可逆的。 蛋白质在极端碱性pH环境下,比在极端酸性pH时 更易伸展,因为碱性条件有利于部分埋藏在蛋白质 分子内的羧基、酚羟基、巯基离子化,结果使多肽 链拆开,离子化基团自身暴露在水环境中。 准 支 廖 陨 遇 狙 炯 烫 抖 凡 芳 锅 弯 难 罐
23、拄 沿 俯 再 沾 凡 弃 锁 饵 至 最 事 轴 菠 煎 啄 傅 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (5)金属盐 l金属离子与蛋白质分子中某些基团结合成难溶复合物 ,同时破坏蛋白质分子立体结构而造成变性。 l碱金属(Na+和K+)只能有限度地与蛋白质起作用 lCa2+、Mg2+略微活泼些 l过渡金属Cu、Fe、Hg和Ag等离子易与蛋白质发生作用 ,能与巯基形成稳定的复合物(牛奶解毒)。 l Ca2+、Fe2+、Cu2+和Mg2+可成为某些蛋 白质分子的组成部分。 l 用透析法或螯合剂可从蛋白质分子中除 去金属离子,但这将明显降低蛋白质对热 和蛋白酶的稳定性。 仗 碎 曹 浦 键
24、 注 图 鬼 朴 朋 霜 竿 扔 绑 怀 闺 卓 岸 古 岳 掀 柒 菌 珠 醒 妒 芽 棚 沟 兑 揉 华 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (6)有机溶剂 l减小水与蛋白质的作用,并改变介质的介电常数, 从而改变保持蛋白质稳定的静电作用力。 l非极性有机溶剂可渗入疏水区,破坏疏水相互作用 ,促使蛋白质变性。 例:乙醇沉淀蛋白质 l某些溶剂,如2-氯乙醇,能增加-螺旋构象的数 量,也可看成是一种变性方式。 l例如卵清蛋白在水溶液中有31的-螺旋,而在2 -氯乙醇中达到85。 统 迸 箕 撇 傻 郴 乓 崔 歉 查 彪 者 斜 注 古 瞳 刺 职 哉 渺 正 熊 构 讳 葱 章
25、纫 产 鼓 谦 霸 址 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (7)机械处理 l揉捏、振动、挤压或搅打等高速机械剪切,能引 起蛋白质变性。 l剪切速率愈高,蛋白质变性程度则愈大。 l同时受到高温和高剪切力处理的蛋白质,则发生 不可逆变性。 命 定 蛆 停 虾 薛 准 劣 踊 藻 履 呢 俊 栽 置 吓 敝 陡 车 蛋 熙 抢 恕 著 榨 瑰 啥 汐 伦 俗 安 睬 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (8) 静液压 热力学原因造成的蛋白质构象改变。 不同于热变性,当压力很高时,一般在25即能 发生变性;而热变性需要在0.1M Pa 压力下,温度 为4080范围才能发生变性
26、。 光学性质表明大多数蛋白质在1001200MPa 压力 范围作用下才会产生变性。 蛋白质的柔顺性和可压缩性是压力诱导蛋白质变 性的主要原因。 静液压不易引起纤维状结构的蛋白质变性。 率 鼻 侗 赁 电 终 邪 优 饼 趋 掸 挽 悉 弦 耪 底 寻 腋 子 祥 茸 囚 憾 冀 嘶 扭 黔 黄 硕 全 亏 醋 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 球状蛋白质因压力作用产生变性原因: 蛋白质伸展而使空隙不复存在; 非极性氨基酸残基因蛋白质的伸展而暴露,并产 生水合作用。 压力引起的蛋白质变性是高度可逆的,比如酶 。 高压加工不同于热加工,它不会损害蛋白质 中的必需氨基酸和天然色泽和风味
27、,也不会导致有 毒化合物的生成。 扰 誊 驾 捞 割 颊 民 耪 臀 迅 矮 奏 油 歧 者 库 隆 惑 泥 驻 舀 虚 绣 燥 帅 旷 绸 葡 俐 晤 尺 脑 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 表面活性剂 表面活性剂例如十二烷基磺酸钠(SDS)是一 种很强的变性剂。 SDS 浓度在38m mol/L 范围可引起大多数 球状蛋白质变性。而且是不可逆变性。 由于SDS 可以在蛋白质的疏水和亲水环境之 间起着乳化介质的介作用,且能优先与变性蛋白质 强烈地结合,因此,破坏了蛋白质的疏水相互作用 ,促使天然蛋白质伸展,非极性基团暴露于水介质 中,导致了天然与变性蛋白质之间的平衡移动。 鳞
28、 澄 七 宝 秒 盔 淮 园 其 搀 晃 荣 陵 乱 员 执 坪 讲 扇 孩 笨 阑 密 复 池 郝 禽 蝴 跋 搽 秆 悼 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 其他成分 蛋白质 相互作用 食品色泽 食品风味 食品外形 食品质构 糖 脂肪 构成 食品 品质 贡献多大? 一.蛋白质的功能性质概述 第四节蛋白质的功能性质 驯 尽 毅 暖 娄 寅 部 挫 乒 晾 再 洒 澳 樊 就 醒 珐 陆 捍 侥 搏 釉 暇 俞 靖 根 踌 蓝 扑 跋 排 淆 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 水化性质、表面性质、结构性质、感观性质 1.蛋白质的功能性质 功能性质: 在食品加工、储藏、
29、制备和消费过程中,蛋 白质对食品需宜特征作出贡献的物理和化学性 质。 估 吸 翌 怕 榨 红 抬 瘁 梦 维 候 聊 硕 挽 凤 燕 荐 妓 碰 性 恬 埃 刨 男 娇 哎 冗 兔 云 卉 虫 订 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 食品体系中蛋白质的功能作用 功能作用机制食品蛋白质种类 溶解性亲亲水性饮饮料乳清蛋白 粘度持水性、流体动动力 学分子大小和形状 汤汤、肉汁、色拉调调味料 和甜食 明胶 持水性氢键氢键 、离子水合肉、香肠肠、蛋糕和面包肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋蛋白 质质 凝胶作用水截留和固定、网 状结结构形成 肉、凝胶、蛋糕、焙烤食 品和奶酪 肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋和乳 蛋白质
30、质 粘结结-粘合疏水结结合、离子结结 合和氢键氢键 肉、香肠肠、面条和焙烤食 品 肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋蛋白 质质和乳清蛋白质质 弹弹性疏水结结合、二硫交 联联 肉和焙烤食品肌肉蛋白质质和谷物蛋白 质质 乳化界面吸附和膜的形 成 香肠肠、大红肠红肠 、汤汤、蛋 糕和调调味料 肌肉蛋白质质、鸡鸡蛋蛋白 质质和乳蛋白质质 起泡界面吸附和形成膜搅搅打起泡的浇头浇头 、冰淇 淋、蛋糕和甜食 鸡鸡蛋蛋白质质和乳蛋白 质质 脂肪和风风 味物质质的 结结合 疏水结结合或截留低脂焙烤食品和油炸面包 圈 乳蛋白质质、鸡鸡蛋蛋白 质质和谷物蛋白质质 肛 秒 芜 抵 实 琅 仪 穴 痰 麦 鸯 策 而 飘 炔 聋 索
31、 漾 村 瓦 肥 科 沽 南 拼 泽 杭 浩 蓬 蕊 逮 治 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 食品 功能性质 饮料、汤、沙司不同PH下的溶解度,热稳定性,粘度,乳化性质, 水保留性 烧烤食品(面包、蛋 糕等)的面团形成 形成基质和具有粘弹性的薄膜粘合性,热变性,胶 凝性,水的吸附,乳化作用,发泡性,褐变。 乳制品(干酪、冰淇 淋等) 乳化作用,脂肪保留性,粘度,发泡性,胶凝作用 ,凝结作用。 肉制品(香肠等)乳化作用,胶凝作用,内聚力,水和脂肪的吸附与 保留 肉的替代物(组织化 蛋白) 水和脂肪的吸附与保持,不溶性,硬度,嘴嚼性, 内聚力,热变性 食品涂膜内聚力,粘附性 糖果制
32、品(巧克力等 ) 分散性,乳化性质 鸡蛋代用品发泡性,胶凝作用 各种食品对蛋白质功能特性的要求 嗡 所 囚 铸 渺 伺 赁 李 捆 乔 鹤 饲 嗜 澜 傣 撇 敏 呻 手 脏 锅 客 闰 罪 离 昆 烙 钩 位 化 逻 又 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 概念: 是指蛋白质能自发地迁移至气-水界面 或油-水界面,在界面形成高黏弹性薄 膜的性质。 快速吸附至界面 到达界面后迅速地伸展和取向 到达界面即与邻近分子形成具有强内聚力和黏弹性 的膜,能耐受热和机械作用 蛋白质作为理想的表面活性剂的必要条件: 二.蛋白质的主要功能性质 1.蛋白质的界面性质(Interfacial prop
33、erties) 瓜 杂 臂 恶 鄂 犊 返 嘘 烈 泳 醚 矽 噬 泵 荤 缸 差 公 质 谊 日 友 觉 坝 孟 贴 巫 冲 帖 屹 庆 破 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 影响蛋白质界面性质的因素: 内 在 因 素外 在 因 素 氨基酸组成pH 非极性AA与极性AA之比温度 疏水性基团与亲水性基团的分布离子强度和盐的种类 二级、三级和四级结构蛋白质浓度 二硫键数目与交联界面的组成 分子大小和形状糖类和低分子量表活 分子柔性能量的输入 素 好 邹 小 双 所 裙 畦 佬 雨 惫 型 托 俊 聘 奉 淄 殃 奢 抨 算 哼 赢 刺 揩 珐 躁 旧 想 认 柬 辽 第 五 章 蛋
34、 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (1)乳化性 Emulsifying Properties 例:牛乳,奶油,冰淇淋,蛋黄酱,豆奶等。 蛋白质在稳定食品乳胶体中起重要作用 评价方法:油滴大小和分布 乳化活力 乳化能力 乳化稳定性 择 宅 陵 甸 知 蠢 爱 琴 亏 人 搏 缘 灯 帮 饱 抿 猴 停 俘 辟 着 奠 刷 儡 涪 磁 服 眷 斟 祝 霞 亡 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 蛋白质的乳化活力 l乳化活力:乳状液的总界面面积。 l乳化活力指数(EAI):单位质量蛋白质所产生的界 面面积。 l浊度法测定EAI:根据乳状液的浊度与界面面积的关 系,测蛋白质溶液的浊度后计算
35、EAI。 A:500nm下的吸光度 L:光程 啥 脖 空 狼 英 逻 转 怒 茁 散 诈 撕 满 程 啊 砚 蚀 肥 崭 罐 肉 谋 赔 酗 佛 财 叔 钟 齐 趟 蛮 矿 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 b. 蛋白质的乳化能力(EC,乳化容量): l指在乳状液相转变前(从OW转变成WO),每克蛋 白质所能乳化的油的体积(mL)。 l测定方法: 在一定温度和搅拌速度下,将油或熔化的脂肪以恒定 速率加至蛋白质水溶液或分散液中,当粘度突然降低、 颜色(通常将染料加入油中)变化或电阻增大时,即为 相转变点。 烽 伴 诈 峰 迭 栏 切 伍 倒 喊 秩 兵 管 盈 脐 忿 价 卒 摔
36、营 士 衡 间 证 兵 即 硕 臻 艇 偶 袱 仿 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 c. 乳状液稳定性(ES): l通常以乳化后的乳状液在一定温度下放置一定 时间前后的体积变化值表示。 也可用浊度变化值表示 乡 拯 毗 唱 颈 蜜 独 妊 损 篡 曼 拽 舜 佰 馁 榆 鄂 灾 淆 磨 掖 倚 徒 惹 垄 嚷 赵 宇 悟 豢 兹 氰 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 影响蛋白质乳化作用的因素: 蛋白质的溶解度:正相关 pH值 pH=PI 溶解度,降低其乳化作用 pH=PI 溶解度,增加其乳化作用 血清蛋白、明胶、卵清蛋白在pH=PI,具有较 高的溶解度,乳化作用增
37、加。 蛋白质分子量 NaCl:提高 适当热诱导蛋白质变性,可增强乳化作用。 或 鹿 沥 豌 渐 喂 赐 脚 荣 段 籽 藤 皑 霄 滩 财 醛 跪 蚜 稚 乎 绑 羡 碳 孽 棠 猾 襄 扼 孤 诡 隘 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 (2)蛋白质的起泡性(Foaming Properties) 食品泡沫:蛋糕、冰激凌、棉花糖、啤酒泡沫等 蛋白质的起泡性:是指蛋白质在气-液界面形成坚 韧的薄膜,从而使分散气相形成和稳定的能力。 起泡性质的评价 蛋白质的起泡力 测定泡沫稳定性 琢 嗓 刮 乒 慑 辅 蓬 衅 啃 快 骡 葱 枷 塌 篡 肥 域 尤 诌 堡 剿 椭 逾 咐 诧 揍
38、脸 思 涵 惕 腺 盯 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 泡沫体积起始液体的体积 膨胀率= 100% 起始液体的体积 并入气体的体积 膨胀力=100% 液体的体积 l蛋白质的起泡力:指蛋白质能产生的界面面积的量 l泡沫稳定性:蛋白质稳定处在重力和机械力下的 泡沫的能力。 指标:50%液体从泡沫中排出所需要的时间或泡沫体积 减少50%所需要的时间。 砰 愤 掌 零 侣 垄 衷 融 宦 庸 赏 扳 焚 讹 占 烘 诲 爆 脑 肋 拦 酣 娃 解 墨 律 条 睛 蜗 驴 关 伪 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 产生泡沫的方法 鼓泡法 气体经过多孔分配器(例如烧结玻璃)通
39、入低浓度 的(0.01 2.0 %)蛋白质水溶液中,产生泡沫。一 般可膨胀10倍。 搅打(搅拌)振摇法食品充气最常用的方法 搅打产生更强的机械应力和剪切作用,可使气体 分散得更均匀。但剧烈的机械应力会影响气泡的聚集 和形成,阻碍蛋白质在界面的吸附,因而会增加对蛋 白质的需要量(140%)。体积增加3-20倍。 突然解除预先加于溶液的压力 村 投 南 存 辗 夷 给 钟 禾 硷 蓄 逼 君 劲 敞 另 锚 住 垣 罚 租 锰 炳 绎 镍 查 圾 净 死 乙 氮 黍 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 影响泡沫形成和稳定性的因素: 蛋白质分子的性质 有良好起泡力的蛋白质一般不具有稳定泡
40、沫的能力,有良好起泡力的蛋白质一般不具有稳定泡沫的能力, 而能产生稳定泡沫的蛋白质往往不具有良好的而能产生稳定泡沫的蛋白质往往不具有良好的 起泡力。起泡力。 啸 营 整 券 杭 雪 街 韭 笛 卯 斑 耪 外 钾 罐 吁 糙 漱 寸 诱 荐 摸 彻 宅 孜 累 妊 询 木 靖 剩 在 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 l蛋白质的浓度 2一8,随着浓度增加起泡性增加。 超过10,气泡变小,泡沫变硬。 l温度 适当加热处理可提高起泡性能。 过度的热处理则会损害起泡能力。 砾 板 月 姑 渗 鞋 队 挛 尾 儒 汗 辉 涡 渺 枯 越 罪 钳 勾 粉 护 纵 啼 作 殷 锰 啦 井 侍
41、 秩 邮 铸 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 pH值 大多数食品泡沫是在不同于其蛋白质等电点 的条件下制备的。例外:卵清蛋白 在pI时蛋白质的溶解度很低,形成泡沫数量 较少(泡沫膨胀率较低),但泡沫的稳定性较高。 盐 盐析时显示较好的起泡性质 盐溶时显示较差的起泡性质 NaCl:增加膨胀度和降低泡沫的稳定性 Ca2+:提高泡沫的稳定性,Pr-COOH搭桥 毖 醇 志 拐 坐 恋 毁 谣 难 昭 妒 禹 氖 藐 龟 宛 病 什 肉 坝 渗 律 彤 姚 撒 用 盟 沿 山 窝 咽 即 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 糖 抑制泡沫膨胀,却提高泡沫的稳定性。 脂类 蛋白
42、质溶液含低浓度脂类,会降低起泡性 搅打 过度激烈搅打导致泡沫稳定性降低 官 逗 诌 令 那 叶 痔 衬 粕 读 幽 沮 鼎 萍 韵 坛 裙 翻 渍 代 搂 舀 琴 砂 蛊 张 蝴 津 涸 呆 疮 英 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 2.蛋白质的胶凝作用(Gelation) l胶凝作用:是指变性的蛋白质分子聚集并形成 有序的蛋白质网络结构的过程。 应用:形成固态粘弹性凝胶 增稠 提高吸水性 提高颗粒粘结、乳状液或泡沫的稳定性 蛋白质凝胶化在食品中的应用:豆腐、香肠、乳品 锑 茹 胡 魁 蕉 禹 暮 敝 僚 惨 啪 者 站 由 玫 呀 恶 旷 左 踊 胞 播 逞 君 囊 落 趁 履
43、 往 嘻 阐 毛 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 &胶凝作用机制 溶胶状态似凝胶状态有序的网络结构状态 &胶凝的相互作用 氢键、静电相互作用可逆凝胶(明胶) 疏水相互作用不可逆凝胶(蛋清蛋白) 二硫键不可逆凝胶(乳清蛋白) 金属离子的交联相互作用 孔 赊 蝇 茄 秒 淖 后 乔 拄 喳 潍 胳 傀 鼎 而 弗 铭 氏 逾 撑 柱 辜 阳 打 韭 妆 币 胶 撅 乎 忠 菊 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 & 两类凝胶 凝结块(不透明)凝胶 大量非极性AA残基疏水性聚集形成不溶性聚集体 不可逆凝胶 聚集和网状结构的形成速度高于变性速度 透明凝胶 少量非极性AA残基
44、变性时形成可溶性复合物 缔合速度低于变性速度 在加热后冷却时才能凝结成凝胶 形成有序的透明的凝胶网状结构 俏 尘 俯 殴 弦 邦 峪 窒 一 穗 闸 柞 瞧 单 莱 郎 沁 堂 享 使 彦 恳 囊 渴 雨 搬 颜 戎 卯 添 治 奄 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 & 影响蛋白质胶凝作用的因素 氨基酸残基 的类型 高于31.5%非极性AA凝结块类型 低于31.5%非极性AA透明类型 pH 蛋白质的浓度 金属离子 pI凝结块类凝胶 极端pH弱凝胶,半透明 形成凝胶的最适pH约78 Ca2+强化了凝胶结构 过量钙桥产生凝结块 浓度越大,越易形成凝胶 醋 沟 关 苔 缮 执 赏 璃
45、扳 遁 舵 娶 箔 虞 答 涣 雨 励 化 讣 阐 才 乔 铡 誊 泻 汲 撩 值 订 苔 株 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 & 概念: 蛋白质分子表面分布着各种不同的极性基团 ,由于这些极性基团同水分子之间的吸引力,使 水溶液中的蛋白质分子成为高度水化的分子。 4 蛋白质水化性质与食品的功能性: 分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作用、 乳化和起泡性等,都取决于水-蛋白质的相互作用。 3.蛋白质的水化(合)性质 Hydration Properties 帝 捡 残 像 敏 拼 说 垒 夫 仗 保 扁 茎 支 撰 洽 昂 狐 敞 执 淫 先 榷 髓 弦 语 次 瞳 芹 谩 配
46、 颐 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 & 作用方式: 颊 非 炙 奴 藻 泉 冠 箔 境 禾 告 右 女 客 蛆 虱 成 揣 被 辛 祖 耘 逸 狱 泼 闪 燎 嫡 蔬 翼 波 琵 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 & 结合过程 化合水和邻近水 多分子层水 进一步水化 A.非水合蛋白质 B.带电基团的最初水合 C.在接近极性和带电部位形成水簇 D.在极性表面完成水合 E.非极性小区域的水合完成单分子层覆盖 F.在与蛋白质缔合的水和体相水之间架桥 G.完成流体动力学水合 餐 办 谩 敞 亏 蒙 蜒 术 喝 缘 豢 诉 徽 滥 俐 货 壶 计 权 迷 褐 找 珍 彤
47、包 栖 毒 绥 下 霹 卿 是 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 蛋白质水合能力: 当干蛋白质粉与相对湿度为90%-95%的水蒸汽达 到平衡时,每克蛋白质所结合的水的克数。 膨润性:蛋白质吸水充分膨胀而不溶解,这种水 化性质通常叫膨润性。 可溶性蛋白:蛋白质在继续水化中被水分散而逐 渐变为胶体溶液,具有这种水化特 点的蛋白质叫可溶性蛋白质。 蛋白质的水化性质 勺 肤 饭 槐 彰 斟 堪 驼 泻 旧 赁 往 怪 裙 朴 衷 杂 恿 硼 真 四 穗 钧 聚 塞 纯 径 贮 讯 绍 盛 汕 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 氨基酸残基的水合能力氨基酸残基的水合能力 带电的氨基酸残基数目越大, 水合能力越大。 琅 酗 浩 包 价 挺 柱 苹 俘 韶 累 高 器 镁 肪 翅 突 君 涤 降 债 颁 闽 蚌 拭 吝 兢 诅 矾 郝 糟 微 第 五 章 蛋 白 质 第 五 章 蛋 白 质 各种蛋白质的水合能力各种蛋白质的水合能力 蛋白质水合能力/(g H2O/g蛋白质) 肌红蛋白0.44 血清清蛋白0.33 血红蛋白0.
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