食品化学第四章蛋白质.ppt

第四章第四章 蛋白质（蛋白质（Protein）教学目标教学目标 1、了解蛋白质的组成、结构和分类；、了解蛋白质的组成、结构和分类；2、掌握食品中蛋白质的功能性质及加工对、掌握食品中蛋白质的功能性质及加工对 其影响。其影响。重点难点重点难点 重点：蛋白质的功能性质重点：蛋白质的功能性质;难点：加工对蛋白质功能性质和营养价值的难点：加工对蛋白质功能性质和营养价值的 影响。影响。基本内容基本内容 1、概述；、概述；2、食品中蛋白质的功能性质；、食品中蛋白质的功能性质；3、食品加工对蛋白质功能性质和营养食品加工对蛋白质功能性质和营养 价值的影响。价值的影响。第一节第一节 概述概述一、蛋白质的组成和分类（一、蛋白质的组成和分类（Classification）根据蛋白质分子的形状划分根据蛋白质分子的形状划分（20世纪世纪30-40年代形成）年代形成）F球状蛋白质球状蛋白质(Globular protein)F纤维状蛋白纤维状蛋白(Fibrous protein)根据化学组成划分根据化学组成划分（20世纪世纪50-60年年 代代分类方法）分类方法）F 简单蛋白质（简单蛋白质（Simple proteins）F 结合蛋白（结合蛋白（Conjugated proteins）F 衍生蛋白质（衍生蛋白质（Derived proteins）根据功能划分根据功能划分F 活性蛋白质活性蛋白质(Active protein)F 非活性蛋白质（非活性蛋白质（Passive protein）活性蛋白质活性蛋白质非活性蛋白质非活性蛋白质胶原蛋白胶原蛋白弹性蛋白弹性蛋白二、稳定蛋白质结构的作用力二、稳定蛋白质结构的作用力蛋白质的结构蛋白质的结构一级结构（一级结构（Primary structure）1969年国际纯粹与应用化学联合会年国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）定义为：一级结构是肽链中氨基）定义为：一级结构是肽链中氨基酸的顺序。酸的顺序。二级结构（二级结构（Secondary structure）蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。-helix-pleated sheet-turna-Helix-pleated sheets-turn 三级结构（三级结构（Tertiary structure）1969年年IUPAC定义为：三级结构包括蛋定义为：三级结构包括蛋白质分子主链和侧链所有原子或原子团的空白质分子主链和侧链所有原子或原子团的空间排布关系，但不讨论亚基间或分子间的排间排布关系，但不讨论亚基间或分子间的排布关系。布关系。四级结构（四级结构（Quaternary structure）在三级结构的基础上，两条或多条肽链在三级结构的基础上，两条或多条肽链以特殊方式结合成有活性的蛋白质。以特殊方式结合成有活性的蛋白质。Super-secondary structure Structural domain 稳定蛋白质结构的作用力稳定蛋白质结构的作用力 空间相互作用（空间相互作用（Steric interaction）范得华相互作用（范得华相互作用（Van der wals structure）氢键（氢键（Hydrogen bond）静电相互作用（静电相互作用（Electrostatic forces）疏水相互作用（疏水相互作用（Hydrophobic interaction）二硫键（二硫键（Disulfide bond）金属离子（金属离子（Metal ion）构型：构型：指一个不对称的化合物中不对称中心指一个不对称的化合物中不对称中心上几个原子或基团的空间排布方式。构型转上几个原子或基团的空间排布方式。构型转换牵涉及共价键的形成或破坏换牵涉及共价键的形成或破坏 构象：构象：指一个分子结构中一切原子绕共价指一个分子结构中一切原子绕共价单键旋转时产生的不同空间排列方式。构象单键旋转时产生的不同空间排列方式。构象转变不涉及共价键的形成或破坏。转变不涉及共价键的形成或破坏。蛋白质的变性作用（蛋白质的变性作用（Denaturation）变性变性 复性复性 变性仅涉及到二级、三级和四级结构的变性仅涉及到二级、三级和四级结构的变化，而不破坏一级结构的肽链。变化，而不破坏一级结构的肽链。引起蛋白质变性的因素（引起蛋白质变性的因素（Factors）物理因素（物理因素（Physical factors）温度、机械作用（温度、机械作用（Mechanical stress）、辐）、辐射（射（Radiation）、液压（）、液压（Liquid press）。）。化学因素（化学因素（Chemical factors）pH、有机溶剂（、有机溶剂（Organic solvent）、表面活、表面活性剂（性剂（Surface active agent）、金属离子。、金属离子。第二节第二节 食品中蛋白质的功能性质食品中蛋白质的功能性质（Functionality）蛋白质功能性质蛋白质功能性质是指在食品加工、是指在食品加工、保藏、制备和消费期间影响蛋白质在食保藏、制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中性能的物理性质和化学性质。品体系中性能的物理性质和化学性质。功能性质功能性质水合性质水合性质Hydration properties 结构性质结构性质Structure properties 表面性质表面性质Surface properties 溶解度溶解度（Solubility）凝胶、乳化和起泡作用的前提。受溶凝胶、乳化和起泡作用的前提。受溶解度影响最大的功能性质有解度影响最大的功能性质有增稠、起泡、增稠、起泡、乳化乳化和和胶凝作用。胶凝作用。盐溶（盐溶（Salting in）盐析（盐析（Salting out）等电点（等电点（PI）温度（温度（T）持水力持水力 吸水力吸水力 膨润性膨润性 溶解度评价指标：溶解度评价指标：WSP、WDP、PDI、NSI应用应用 确定蛋白质提取、分离和纯化的条件确定蛋白质提取、分离和纯化的条件 判断蛋白质潜在的应用价值判断蛋白质潜在的应用价值粘度（粘度（Viscosity）大多数亲水性溶液的分散体系、乳大多数亲水性溶液的分散体系、乳浊液、糊状物或凝胶不具牛顿流体的性质，浊液、糊状物或凝胶不具牛顿流体的性质，它们的粘度系数（它们的粘度系数（）值随剪切速度（）值随剪切速度（r）的加快而减小。此现象称的加快而减小。此现象称假塑或剪切稀释假塑或剪切稀释（Shear thing）。原因原因分子在流动的方向逐步定向，摩擦力减小分子在流动的方向逐步定向，摩擦力减小水合球在流动方向上变形（线型）水合球在流动方向上变形（线型）氢键和其他弱键断裂导致蛋白质的聚集体氢键和其他弱键断裂导致蛋白质的聚集体和网络结构解离和网络结构解离 食品在用泵输送、混合、加热、冷却和食品在用泵输送、混合、加热、冷却和喷雾干燥等加工过程中，蛋白质体系的粘度喷雾干燥等加工过程中，蛋白质体系的粘度涉及到热和质量的转移，是流体食品加工中涉及到热和质量的转移，是流体食品加工中必须考虑的重要功能性质。必须考虑的重要功能性质。乳化性质（乳化性质（Emulsifying properties）乳化容量乳化容量(能力能力)（Emulsion capacity,EC）乳浊液稳定性（乳浊液稳定性（Emulsion stability,ES）乳化活性指数乳化活性指数（Emulsion activity index,EAI）反映蛋白质乳化活性的大小反映蛋白质乳化活性的大小发泡性质（发泡性质（Forming）蛋白质能作为发泡剂决定于蛋白蛋白质能作为发泡剂决定于蛋白质的质的表面活性表面活性和和成膜性。成膜性。棉花糖棉花糖泡沫产生的方法泡沫产生的方法 将将气体通过一个多孔分配器吹通入低浓度气体通过一个多孔分配器吹通入低浓度（0.01%-2%，W/V）蛋白质溶液中）蛋白质溶液中 有大量气体存在时，搅打或震荡蛋白质溶有大量气体存在时，搅打或震荡蛋白质溶液（常用）液（常用）将预先加压的气体通入要生成泡沫的溶将预先加压的气体通入要生成泡沫的溶液中当压力突然解除时，系统中气体会液中当压力突然解除时，系统中气体会因膨胀而形成泡沫因膨胀而形成泡沫影响泡沫形成和稳定性的因素影响泡沫形成和稳定性的因素 蛋白质溶解度：蛋白质溶解度：溶解性好，起泡能力强；溶解性好，起泡能力强；不溶性蛋白质可稳定气泡不溶性蛋白质可稳定气泡 蛋白质浓度：蛋白质浓度：当蛋白质在初始液相中浓度当蛋白质在初始液相中浓度大于大于2%-8%时，气泡达到最大膨胀度。当时，气泡达到最大膨胀度。当浓度浓度10%时，产生气泡小，泡沫较硬时，产生气泡小，泡沫较硬 盐：盐：NaCl提高起泡能力但降低稳定性；提高起泡能力但降低稳定性；Ca2+可改进泡沫的稳定性可改进泡沫的稳定性糖：糖：可提高粘度，稳定气泡可提高粘度，稳定气泡脂类：脂类：低浓度损害起泡性质低浓度损害起泡性质热处理：热处理：适度热处理可以改进起泡性质，适度热处理可以改进起泡性质，但稳定性可能会降低但稳定性可能会降低 搅拌时间和强度搅拌时间和强度 过分激烈地搅拌会导致泡沫稳定性过分激烈地搅拌会导致泡沫稳定性降低。例如，鸡蛋清搅打降低。例如，鸡蛋清搅打6-8min，泡，泡沫稳定性降低。（在气沫稳定性降低。（在气/水界面部分蛋水界面部分蛋白质聚集并凝结）白质聚集并凝结）发泡性质的评价发泡性质的评价 泡沫密度泡沫密度 泡沫强度泡沫强度 气泡平均直径和直径分布气泡平均直径和直径分布 发泡能力发泡能力（P140P140）泡沫稳定性泡沫稳定性(P141)(P141)胶凝作用（胶凝作用（Gelation）缔合（缔合（Association）聚合（集）（聚合（集）（Polymerization）沉淀（沉淀（Precipitation）絮凝（絮凝（Flocculation）凝结（凝结（Coagultion）P135 胶凝胶凝是指变性的蛋白质分子凝集形成是指变性的蛋白质分子凝集形成一种有序的蛋白质网络的过程。一种有序的蛋白质网络的过程。凝胶类型凝胶类型 加热后冷却产生的凝胶加热后冷却产生的凝胶 加热状态下冷却产生的凝胶加热状态下冷却产生的凝胶 由钙盐等二价金属形成的凝胶由钙盐等二价金属形成的凝胶 不加热部分水解或不加热部分水解或pH调整到等电点产调整到等电点产 生的凝胶生的凝胶其他功能性质其他功能性质 亲油性亲油性 风味结合功能风味结合功能 成膜性成膜性保鲜、造型、提高附加值保鲜、造型、提高附加值第三节第三节 食品加工对蛋白质功食品加工对蛋白质功能性质和营养价值的影响能性质和营养价值的影响 一、热和碱处理一、热和碱处理温和热处理温和热处理 影响功能性质，但改善蛋白质的营养。影响功能性质，但改善蛋白质的营养。过度热处理过度热处理 蛋白质发生交联，降低其营养价值。蛋白质发生交联，降低其营养价值。碱处理碱处理 降低蛋白质营养价值，但改善其降低蛋白质营养价值，但改善其功能性质功能性质。避免高温加工避免高温加工二、低温处理二、低温处理 冷却：冷却：几乎不影响。几乎不影响。冷冻：冷冻：损害功能性质，对营养影响小。损害功能性质，对营养影响小。冷冻鱼肉僵硬、持水性低冷冻鱼肉僵硬、持水性低三、氧化剂处理三、氧化剂处理 蛋白质发生交联蛋白质发生交联 产生有毒成分，改变蛋白质风味和结构产生有毒成分，改变蛋白质风味和结构四、机械处理四、机械处理 改善蛋白质功能性质改善蛋白质功能性质 提高其营养价值提高其营养价值普通干燥：普通干燥：坚硬、萎缩、坚硬、萎缩、回复性差回复性差五、脱水的影响五、脱水的影响真空干燥：真空干燥：影响小影响小五、脱水的影响五、脱水的影响冷冻干燥：冷冻干燥：保水性差保水性差五、脱水的影响五、脱水的影响喷雾干燥：喷雾干燥：影响小影响小五、脱水的影响五、脱水的影响六、蛋白质的改性六、蛋白质的改性水解：水解：提高其溶解性，改变其营养价值和提高其溶解性，改变其营养价值和 风味风味 酰基化：酰基化：改善功能性质如溶解度、吸油性等改善功能性质如溶解度、吸油性等 添加亲水性基团：添加亲水性基团：改善功能性质改善功能性质羧肽酶羧肽酶A A除去苦味肽除去苦味肽亲水氨基酸残基、糖或磷酸根亲水氨基酸残基、糖或磷酸根补充：蛋白质水解方法比较补充：蛋白质水解方法比较肽酶酶解肽酶酶解 不降低蛋白质营养价值不降低蛋白质营养价值 可获得比原食品蛋白质多的功能可获得比原食品蛋白质多的功能可保持多肽营养纯天然绿色属性可保持多肽营养纯天然绿色属性 酶解出来的多肽，没有任何苦味和异味，改善酶解出来的多肽，没有任何苦味和异味，改善原食品蛋白质的一些过敏原，不会引起过敏原食品蛋白质的一些过敏原，不会引起过敏 可有效的控制多肽的分子量段可有效的控制多肽的分子量段 酸碱酶解酸碱酶解 化学试剂残余是否有害化学试剂残余是否有害 改性蛋白在人体中能否被吸收改性蛋白在人体中能否被吸收 水解后产物是否安全水解后产物是否安全 营养价值大大降低营养价值大大降低 水解的多肽一些功能性质可能会减弱或丧失水解的多肽一些功能性质可能会减弱或丧失 生产费用较酶法高生产费用较酶法高 往往会出现苦味往往会出现苦味 思考题思考题1、蛋白质的分类依据以及类型蛋白质的分类依据以及类型2、蛋白质的结构以及影响作用力、蛋白质的结构以及影响作用力3、蛋白质的变性、复性、功能性质、盐析、蛋白质的变性、复性、功能性质、盐析、盐溶、持水力、凝胶作用盐溶、持水力、凝胶作用4、剪切稀释以及产生的原因、剪切稀释以及产生的原因5、泡沫如何形成？、泡沫如何形成？6、加工对蛋白质营养和功能性质的影响、加工对蛋白质营养和功能性质的影响7、蛋白质的改性方法、蛋白质的改性方法