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1、食品化学食品化学第四章第四章 蛋白质蛋白质 1氨基酸与肽氨基酸与肽 蛋白质的结构及其维持力量蛋白质的结构及其维持力量蛋白质的变性蛋白质的变性食物中的蛋白质食物中的蛋白质蛋白质的水合性蛋白质的水合性4.1 蛋白质的分类蛋白质的分类p清蛋白清蛋白p球蛋白球蛋白p谷蛋白谷蛋白p醇溶蛋白醇溶蛋白p组蛋白组蛋白p鱼精蛋白鱼精蛋白p硬蛋白硬蛋白p糖蛋白和黏蛋白糖蛋白和黏蛋白p脂蛋白脂蛋白p磷蛋白磷蛋白p核蛋白核蛋白p血红蛋白血红蛋白p黄素蛋白黄素蛋白p金属蛋白金属蛋白4.1.1 氨基酸的分类氨基酸的分类p非极性或疏水氨基酸：非极性或疏水氨基酸：Phe,Leu,Ile,Valp极性但不带电荷的氨基酸：极性但
2、不带电荷的氨基酸：Gly,Ser,Thr,Gln,Asn,Trp,Pro,Met,Tyrp中性条件下带负电荷：中性条件下带负电荷：Asp,Glup中性条件下带正电荷：中性条件下带正电荷：Lys,Arg,His非极性氨基酸：苯丙氨酸非极性氨基酸：苯丙氨酸极性氨基酸：丝氨酸极性氨基酸：丝氨酸中性下带负电的氨基酸：天冬氨酸中性下带负电的氨基酸：天冬氨酸中性下带正电荷氨基酸：赖氨酸中性下带正电荷氨基酸：赖氨酸4.1.2 肽肽p肽的疏水性：疏水性是影响肽在食品中功能性质肽的疏水性：疏水性是影响肽在食品中功能性质（如风味、溶解度、保水性、与脂肪结合的能力（如风味、溶解度、保水性、与脂肪结合的能力等）的重要
3、指标。等）的重要指标。p肽的带电性：与分离方法和溶解性有关。肽的带电性：与分离方法和溶解性有关。p肽的生理活性：食物中有很多短肽具有生物活性，肽的生理活性：食物中有很多短肽具有生物活性，是保健食品的重要素材。如牛奶、大豆、血液的是保健食品的重要素材。如牛奶、大豆、血液的水解物中含有降血压、提高免疫力、促进钙吸收水解物中含有降血压、提高免疫力、促进钙吸收等等多种活性肽。等等多种活性肽。乳蛋白中的生物活性肽乳蛋白中的生物活性肽名称名称产生产生生物效应生物效应安神肽安神肽-酪蛋白酶水解物酪蛋白酶水解物镇静催眠，类吗啡活性镇静催眠，类吗啡活性降压肽降压肽微生物发酵产生微生物发酵产生抑制血管紧张素抑制血
4、管紧张素I转化酶转化酶免疫调节肽免疫调节肽酪蛋白酶水解物酪蛋白酶水解物刺激或抑制免疫应答刺激或抑制免疫应答抗血栓肽抗血栓肽-酪蛋白水解物酪蛋白水解物抑制血小板凝集和血纤维抑制血小板凝集和血纤维蛋白原结合到血小板上蛋白原结合到血小板上酪蛋白磷肽酪蛋白磷肽酪蛋白肠道水解物酪蛋白肠道水解物与钙结合成可溶复合物与钙结合成可溶复合物促生长肽促生长肽-酪蛋白酶水解物酪蛋白酶水解物促进促进DNA合成合成抗菌肽抗菌肽乳铁蛋白水解物乳铁蛋白水解物稳定的抗菌活性稳定的抗菌活性促双歧菌肽促双歧菌肽-酪蛋白酪蛋白C端糖肽端糖肽促进双歧杆菌生长定植促进双歧杆菌生长定植牛奶中的免疫调节肽牛奶中的免疫调节肽来源来源氨基酸序
5、列氨基酸序列牛牛-酪蛋白酪蛋白Pro63-Gly-Pro-Ile-Pro-Asp68牛牛-酪蛋白酪蛋白Leu191-Leu-Tyr193牛牛s1-酪蛋白酪蛋白Thr194-Thr-Met-Pro-Ile-Try1994.1.3 蛋白质的结构和维持力量蛋白质的结构和维持力量特点特点维持力量维持力量一级结构一级结构氨基酸排列顺序和二硫氨基酸排列顺序和二硫键位置键位置共价键，二硫键共价键，二硫键二级结构二级结构多肽链折叠方式，如多肽链折叠方式，如-螺旋、螺旋、-折叠和折叠和-转角等转角等氢键力氢键力三级结构三级结构分子进一步折叠和盘曲分子进一步折叠和盘曲 偶极作用，疏水作用，偶极作用，疏水作用，二硫
6、键，静电力，氢键二硫键，静电力，氢键力等力等四级结构四级结构不同亚基之间的聚合不同亚基之间的聚合疏水作用，范德华力，疏水作用，范德华力，静电力，氢键力等静电力，氢键力等蛋白质中可能产生的氢键力（蛋白质中可能产生的氢键力（1）蛋白质中可能产生的氢键力（蛋白质中可能产生的氢键力（2）蛋白质中可能产生的氢键力（蛋白质中可能产生的氢键力（3）蛋白质中可能产生的氢键力（蛋白质中可能产生的氢键力（4）蛋白质中可能产生的氢键力（蛋白质中可能产生的氢键力（5）4.1.4 蛋白质的变性及其影响因素蛋白质的变性及其影响因素p蛋白质变性的概念：天然状态蛋白质变性的概念：天然状态变性状态变性状态p蛋白质变性对食品加工
7、烹调的意义蛋白质变性对食品加工烹调的意义p蛋白质变性的影响因素蛋白质变性的影响因素蛋白质变性对结构和功能的影响蛋白质变性对结构和功能的影响p疏水基团暴露于外疏水基团暴露于外溶解度下降溶解度下降p与水结合能力下降与水结合能力下降溶解度和持水性下降溶解度和持水性下降p肽键暴露肽键暴露容易受到蛋白酶的攻击容易受到蛋白酶的攻击p分子散开分子散开粘度增大粘度增大p高级结构解散高级结构解散失去生物活性，杀菌，除去失去生物活性，杀菌，除去某些有害蛋白质或抗营养物质，提高安全性某些有害蛋白质或抗营养物质，提高安全性p酶类失活酶类失活提高食品的品质和储藏性提高食品的品质和储藏性p发生沉淀发生沉淀固定食品形状、产
8、生良好口感、固定食品形状、产生良好口感、搅打时稳定气泡等搅打时稳定气泡等 影响蛋白质变性的因素：温度影响蛋白质变性的因素：温度p温度系数达温度系数达600：HTSTp影响热变性抗性的因素影响热变性抗性的因素n氨基酸组成氨基酸组成n蛋白质蛋白质-蛋白质作用蛋白质作用n金属辅基金属辅基n蛋白质浓度蛋白质浓度n水分活度水分活度npHn离子强度离子强度p冷冻促进蛋白质变性冷冻促进蛋白质变性图：水分含量与变性温度图：水分含量与变性温度表：平均疏水性和热变性温度表：平均疏水性和热变性温度蛋白质蛋白质变形温度变形温度平均疏水性平均疏水性(KJmol-1/残基残基)血红蛋白血红蛋白673.98溶菌酶溶菌酶72
9、3.72蛋清蛋白蛋清蛋白764.01肌球蛋白肌球蛋白794.33-乳球蛋白乳球蛋白834.26-乳球蛋白乳球蛋白834.50生物素结合蛋白生物素结合蛋白853.81大豆球蛋白大豆球蛋白92-燕麦球蛋白燕麦球蛋白108-影响蛋白质变性的因素：影响蛋白质变性的因素：1.压力压力 2.界面界面 作用作用 3其它其它 物理因素物理因素p1。1100-1200MPa破坏细胞结构发生变性破坏细胞结构发生变性p1。2高压变性的应用：高压变性的应用：n鸡蛋凝胶鸡蛋凝胶n牛肉嫩化界面上高能量水作用牛肉嫩化界面上高能量水作用p2。1氢键断裂氢键断裂p2。2疏水基团暴露疏水基团暴露p2。3分子重新定位分子重新定位p
10、3。1剪切力：挤压、高速搅拌、均质等剪切力：挤压、高速搅拌、均质等p3。2辐照：灭菌处理辐照：灭菌处理影响蛋白质变性的化学因素影响蛋白质变性的化学因素ppH值：值：4-10稳定稳定p金属盐：低浓度稳定，高浓度促进变性金属盐：低浓度稳定，高浓度促进变性p有机溶剂：破坏疏水作用和静电力有机溶剂：破坏疏水作用和静电力p变性剂：破坏氢键结构变性剂：破坏氢键结构p表面活性剂：使蛋白质伸展，增加电性斥力等表面活性剂：使蛋白质伸展，增加电性斥力等图：盐浓度与蛋白质的变性图：盐浓度与蛋白质的变性右图为乳清蛋白右图为乳清蛋白分离物在室温下分离物在室温下浸泡于盐溶液浸泡于盐溶液24小时后的浊度。小时后的浊度。方块
11、为氯化钙，方块为氯化钙，圆点为氯化镁。圆点为氯化镁。4.2 蛋白质的功能性质蛋白质的功能性质p水合性质：吸水性、保水性、溶胀性、黏着性、水合性质：吸水性、保水性、溶胀性、黏着性、溶解度、水分散性、粘度等溶解度、水分散性、粘度等p表面性质：乳化性、起泡性、成膜性、吸收气味表面性质：乳化性、起泡性、成膜性、吸收气味p结构性质：弹性、凝胶性、质构性等结构性质：弹性、凝胶性、质构性等p感官性质：色泽、气味、味道、适口性、咀嚼性、感官性质：色泽、气味、味道、适口性、咀嚼性、爽滑度、浑浊度等爽滑度、浑浊度等蛋白质在食品中的典型功能蛋白质在食品中的典型功能功能性功能性质质作用方式作用方式食品系食品系统统溶解
12、性溶解性蛋白蛋白质质溶解，与溶解，与pH有关有关饮饮料料持水性持水性以以氢键结氢键结合持水合持水肉肉肠肠、面包、糕点、面包、糕点粘粘 度度结结合水，增粘合水，增粘汤汤、卤卤胶凝性胶凝性形成蛋白胶形成蛋白胶冻冻肉肉冻冻、豆腐、乳酪、豆腐、乳酪粘着性粘着性作作为为粘着物粘着物肉丸、肉丸、肠肠、焙烤品、焙烤品延展性延展性面筋、凝胶面筋、凝胶肉、焙烤食品肉、焙烤食品乳化性乳化性形成比形成比稳稳定含脂肪乳化物定含脂肪乳化物肠肠、汤汤、蛋糕、蛋糕脂肪吸收脂肪吸收和游离脂肪和游离脂肪结结合合肉肉肠肠、面包圈、面包圈风风味味结结合合吸附、吸附、释释放放风风味物味物质质人造肉、焙烤食品人造肉、焙烤食品起泡性起泡
13、性形成能形成能够够包容气体的包容气体的稳稳定膜定膜蛋糕蛋糕顶顶料、甜食料、甜食4.2.1 蛋白质的水合性质蛋白质的水合性质p蛋白质和水通过肽键和氨基酸侧链与水分子发生蛋白质和水通过肽键和氨基酸侧链与水分子发生相互作用。相互作用。p首先形成化合水和单层吸附水，然后发生多层吸首先形成化合水和单层吸附水，然后发生多层吸附，进一步与疏水基团作用。附，进一步与疏水基团作用。p食品加工中的持水能力是蛋白质吸水并保留在蛋食品加工中的持水能力是蛋白质吸水并保留在蛋白质组织中的能力。包括结合水、吸附水和体相白质组织中的能力。包括结合水、吸附水和体相水的总和。水的总和。n膨润而不溶解膨润而不溶解n溶解于水形成胶体
14、溶液溶解于水形成胶体溶液蛋白质水合的位置顺序蛋白质水合的位置顺序表：不同蛋白质的水合能力表：不同蛋白质的水合能力蛋白质蛋白质水结合能力水结合能力(gH2O/g蛋白质蛋白质)血红蛋白血红蛋白0.62溶菌酶溶菌酶0.34卵清蛋白卵清蛋白0.30肌球蛋白肌球蛋白0.44胶原蛋白胶原蛋白0.45-乳球蛋白乳球蛋白0.54大豆蛋白大豆蛋白0.33乳清蛋白浓缩物乳清蛋白浓缩物0.45-0.52酪蛋白钠酪蛋白钠0.38-0.92影响蛋白质水合作用的因素和蛋影响蛋白质水合作用的因素和蛋白质的溶解度白质的溶解度ppH值：远离等电点提高水合作用。值：远离等电点提高水合作用。p温度：温度提高则氢键作用和离子与水作用
15、减弱温度：温度提高则氢键作用和离子与水作用减弱p变性：总结合水量增加，但凝聚后下降。变性：总结合水量增加，但凝聚后下降。p离子：盐溶效应和盐析效应，磷酸盐的作用离子：盐溶效应和盐析效应，磷酸盐的作用p等电点时蛋白质的溶解度最低。等电点时蛋白质的溶解度最低。p低离子强度促进溶解，高强度促进沉淀。低离子强度促进溶解，高强度促进沉淀。p0-40之间溶解度随温度升高而上升，以后由于之间溶解度随温度升高而上升，以后由于蛋白质聚集和变性而下降。蛋白质聚集和变性而下降。需要蛋白质粘度和溶解度的食品需要蛋白质粘度和溶解度的食品p水溶性蛋白质饮料水溶性蛋白质饮料p液态奶液态奶p肉汤肉汤p肉卤肉卤p凉拌菜调料凉拌菜调料p稀奶油稀奶油蛋白质的粘度蛋白质的粘度p蛋白质粘度取决于分子的表观直径蛋白质粘度取决于分子的表观直径n蛋白质分子量、体积、电荷、变形程度蛋白质分子量、体积、电荷、变形程度n蛋白质蛋白质-水相互作用水相互作用n蛋白质蛋白质-蛋白质相互作用，浓度与分子聚集度蛋白质相互作用，浓度与分子聚集度p剪切稀释的机理剪切稀释的机理n分子定向分子定向n流动中变形流动中变形n非共价键断裂使蛋白质间相互作用减小非共价键断裂使蛋白质间相互作用减小p触变性：当剪切力停止后，分子重新形成网络而触变性：当剪切力停止后，分子重新形成网络而粘度增大粘度增大