04食品化学--蛋白质.pdf

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1、Food Chemistry吴奕渠华南农业大学食品化学食品化学2 21 12 23 36 67 7绪论水分碳水化合物维生素及矿物质5 5脂4 4蛋白质酶8 8呈香呈味物质第四章 蛋白质Protein456蛋白质蛋白质4 4 蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。蛋白质蛋白质4 48一、概述二、蛋白质的变性三、蛋白质的功能性质四、食品加工中蛋白质的变化五、蛋白质的分类与食品中常见的蛋白质目录目录蛋白质蛋白质4 49一 概述蛋白质蛋白质4 410氨基酸蛋白质最基础的结构蛋白质蛋白质4 4结构a-氨基酸天然氨

2、基酸主要是。蛋白质蛋白质4 412蛋白质蛋白质4 4氨基酸的分类 蛋白质分子中存在20种氨基酸13蛋白质蛋白质4 4氨基酸的光学性质 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有三种氨基酸有吸收光的能力。14苯丙氨酸 260nm 2.0 x102色氨酸278nm 5.6x103酪氨酸275nm 1.4x103蛋白质蛋白质4 415蛋白质蛋白质4 416蛋白质蛋白质4 417蛋白质蛋白质4 418蛋白质蛋白质4 419肽一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。蛋白质蛋白质

3、4 4 由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。20蛋白质蛋白质4 4CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽键 在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序 通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：Ser-V

4、al-Tyr-Asp-Gln蛋白质蛋白质4 4天然存在的重要多肽 在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。22蛋白质蛋白质4 423蛋白质蛋白质是由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。蛋白质分子量范围从大约6000到1000000道尔顿甚至更大蛋白质蛋白质4 4蛋白质的结构蛋白质蛋白质4 4蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构包括组成蛋白质的多肽链数目.多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。是最重要的 以及多

5、肽链内或链间二硫键的数目和位置。蛋白质蛋白质4 4蛋白质的二级结构蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。主要有-螺旋、-折叠、-转角。蛋白质蛋白质4 4-折叠-螺旋-转角蛋白质蛋白质4 4蛋白质的三级结构 是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。蛋白质蛋白质4 4蛋白质的四级结构 是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；蛋

6、白质蛋白质4 4木瓜蛋白酶（组织蛋白酶）蛋白质蛋白质4 4蛋白质蛋白质4 4稳定蛋白质的作用力33蛋白质蛋白质4 4 二硫健 静电作用 氢键 范德华力 疏水作用34蛋白质蛋白质4 41 二硫健 属于共价键。是生物大分子分子之间最强的作用力，能量330380kJ/mol，共价键很难恢复原形，是不可逆过程。它们既能存在于分子内也能存在于分子间。蛋白质蛋白质4 42 静电作用 静电作用是指荷电基团之间的静电吸引力。能的范围从4240kJ/mol。如离子健蛋白质蛋白质4 43 氢键 氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极-偶极键。氢键的键能比共价键弱，比范德华力强。范围在

7、840kJ/mol。蛋白质蛋白质4 44.范德华力 是一个原子的原子核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。它是一种比较弱的作用力，能范围1 9kJ/mol。这种作用力非常依赖原子间的距离，当相互靠近到大约0.40.6nm(46A)时，就表现出较大的集合性质。蛋白质蛋白质4 45 疏水作用 疏水作用是指极性基团间的静电力和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排斥疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵效应。蛋白质蛋白质4 440二 蛋白质的变性蛋白质蛋白质4 4蛋白质二级及其以上的高级结构状态受到破坏，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性。41蛋白质蛋白

8、质4 4变性对其结构和功能的影响 溶解度降低 改变对水结合的能力 失去生物活性 增加对酶水解的敏感性 特征粘度提高 结晶能力丧失42蛋白质蛋白质4 4 对于食品蛋白质，变性通常会导致蛋白质不再溶解和失去某些功能性质。然而，在某些情况下，蛋白质的变性是期望的。例如，豆类中胰蛋白酶热变性能显著地提高某些动物所食用的豆类蛋白质的消化率；部分变性的蛋白质比天然的更易消化和具有较好的起泡和乳化性质。热变性也是食品蛋白质热诱导胶凝的先决条件。蛋白质蛋白质4 4蛋白质蛋白质4 4影响蛋白质变性的物理因素 热（4080）和低温；压力501200KPa；剪切力；辐照；界面蛋白质蛋白质4 4影响蛋白质变性的化学因

9、素 酸碱大多数在pH410稳定；金属Cu Fe Hg Ag、Ca Mg、Na K；有机溶剂；有机化合物水溶液。蛋白质蛋白质4 447三 蛋白质的功能性质蛋白质蛋白质4 4 在食品加工、保藏、制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中的性能的那些蛋白质的物理和化学性质。包括水合性质、溶解性、粘性、胶凝性、织构化、乳化性、起泡性、与风味结合性等。48蛋白质蛋白质4 4蛋白质的水合性质 通过蛋白质的肽键和氨基酸侧链与水分子间的相互作用而实现的结合水的性质。影响因素有蛋白质浓度、pH值、温度、离子强度和其它组分以及水化时间等。例如：盐溶、盐析蛋白质蛋白质4 4蛋白质溶液的黏度 蛋白质溶液不具有牛顿液体的性质

10、，它们的黏度系数随流动速度的增加面降低。影响蛋白质液体黏度特性的主要因素是溶液中蛋白质分子或颗粒的表观直径：表观直径越大，黏度越大。蛋白质蛋白质4 4蛋白质的胶凝作用 胶凝作用(gelation):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。胶凝条件：加热后再冷却，如明胶；加热，如蛋清；加二价离子，如豆腐；部分水解或调整pH，如发酵酸奶、干酪。蛋白质蛋白质4 4蛋白质的织构化 织构化（texturization）：使蛋白质变为具有咀嚼性和良好持水性的片状或纤维状产品的过程。织构化方法：热凝结和形成薄膜，如腐竹；纤维的形成，如人造肉制品；热塑性挤压，如用于制作肉糜制品原料的组织蛋白。蛋

11、白质蛋白质4 4蛋白质的乳化性质 蛋白质是天然的两亲物质，从而具有乳化性质（emulsifying properties）影响因素：pH、离子强度、温度、低分子量的表面活性剂、糖、油相体积分数、蛋白质类型和使用的油的熔点等以及乳化外力。具有乳状液的蛋白食品如牛乳、蛋黄酱、冰激凌等。蛋白质蛋白质4 4蛋白质的起泡性质 泡沫是气泡分散在含有表面活性剂的连续液相或半固相中的分散体系。许多加工食品是泡沫型产品，如奶油、蛋糕、面包、冰激凌、啤酒等。蛋白质能作为起泡剂主要决定于蛋白质的表面活性和成膜性。蛋白质蛋白质4 4蛋白质与风味物质的结合 风味物质能够部分被吸附或结合在蛋白质中，对于食品有正（如肉香）

12、反（如豆腥味）两面作用。蛋白质与风味物质结合物质通过各种化学键和物理吸附力。影响因素：水促进极性挥发物的结合而对非极性化合物没有影响。碱性比在酸性更能促进与风味物质的结合。蛋白变性提高结合风味能力。蛋白质蛋白质4 456四 蛋白质的食品加工中蛋白质的变化蛋白质蛋白质4 4食品蛋白质在食品中的功能作用功能机制食品蛋白质种类溶解性亲水性饮料乳清蛋白粘度水结合，流体动力学分子大小和形状汤、肉汁、色拉调味料和甜食明胶水结合氢键、离子水合肉、香肠、蛋糕和面包肌肉和鸡蛋蛋白质胶凝作用水截留和固定、网状结构形成肉、凝胶、蛋糕、焙烤食品和奶酪肌肉、鸡蛋和乳蛋白质粘结粘合疏水结合、离子结合和氢键肉、香肠和烘焙食

13、品肌肉和谷物蛋白质蛋白质蛋白质4 4功能机制食品蛋白质种类弹性疏水结合和二硫交联肉和焙烤食品肌肉和谷物蛋白质乳化在界面上吸附和形成膜香肠、大红肠、肠、蛋糕和调味料肌肉鸡蛋和乳蛋白质起泡界面吸附和形成膜搅打起泡的浇头，冰淇淋、蛋糕等鸡蛋和乳蛋白质脂肪和风味物的结合疏水结合和截留低脂烘焙食品和油炸面包圈乳、鸡蛋和谷物蛋白质蛋白质蛋白质4 4蛋白质在食品加工变化一.热处理二.碱处理三.冷冻加工四.脱水与干燥蛋白质蛋白质4 4热处理热处理对蛋白质的影响较大，影响的程度取决于加热时间、温度、湿度以及有无还原性物质等因素。热处理涉及到化学反应有：变性、分解、氨基酸氧化、氨基酸键之间的交换、氨基酸新键的形成

14、等。蛋白质蛋白质4 4绝大多数蛋白质加热后营养价值得到提高。因为在适宜的加热条件下，原有圆球状的肽链因受热而造成副键断裂，使原来折叠部分的肽链松散，容易受到消化酶的作用，从而提高消化率。蛋白质蛋白质4 4 对植物蛋白质而言，在适宜的加热条件下，可破坏胰蛋白酶和其他抗营养的抑制素。但是过度地加热，会导致氨基酸氧化；氨基酸键之间交换，形成新的酰胺键，从而难以被消化酶水解，造成消化迟滞，食品的风味也随之降低。食品加工中选择适宜的热处理条件，对保持蛋白质营养价值有重要意义蛋白质蛋白质4 4二、碱处理 蛋白质经过碱处理后，能引起变化的氨基酸有丝氨酸、赖氨酸、胱氨酸和精氨酸等。对蛋白质的营养价值影响很大。

15、蛋白质蛋白质4 4三、冷冻加工 肉解冻时间过长，会引起相当量的蛋白质降解，而且会使蛋白质形成不可逆的变性。这些变化导致蛋白质持水力丧失。如冰冻鱼类时，由于肌球蛋白质不稳定，容易变性，因此，解冻以后鱼体变得既干且韧，鱼肉的风味变坏。蛋白质蛋白质4 4四、脱水与干燥 干燥时，如湿度过高，时间过长，蛋白质中的结合受到破坏，则引起蛋白质的变性，因而食品的复水性降低，硬度增加，风味变劣。目前最好的干燥方法是冷冻真空干燥，使蛋白质的外层水化膜和颗粒间的水结成冰，然后真空升华去水分而干燥。可使蛋白变性极少，还能保持食品原来的色香味。蛋白质蛋白质4 466五 蛋白质的分类与食品中常见的蛋白质蛋白质蛋白质4 4

16、67蛋白质的分类蛋白质蛋白质4 4 简单蛋白质完全由氨基酸构成。结合蛋白质除了蛋白质部分外，还有非蛋白成分。蛋白质蛋白质4 4依据溶解特性简单蛋白质的分类种类存在部位溶解特性清蛋白球蛋白动、植物溶于水、稀酸碱盐，饱和硫酸铵中沉淀不溶于水，溶于稀酸碱盐，半饱和硫酸铵中沉淀。谷蛋白醇溶蛋白植物种子不溶于水、乙醇及中性盐，溶于稀酸碱同上，但溶于70%80%乙醇精蛋白组蛋白精细胞细胞核溶于水和稀酸，缺色、酪，富精、赖溶于水和稀酸，富精、酪硬蛋白动物不溶蛋白质蛋白质4 4依据蛋白质的外形分类 球状蛋白质：globular protein外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类

17、。纤维状蛋白质：fibrous protein分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。蛋白质蛋白质4 4根据溶解度对简单蛋白分类 溶解性最差的是蛋白。存在于骨皮壳等。溶解适应性较强的是蛋白。富含酪氨酸、存在于细胞核的是蛋白。只溶于烯酸碱的是蛋白。存在于植物种子。硬硬清清组组谷谷蛋白质蛋白质4 4 不溶于水但溶于盐的是蛋白。存在于肌肉、大豆、血清、乳等。溶于醇的是醇溶蛋白。存在于植物种子。缺色氨酸、但富含赖氨酸的是蛋白。球球精精蛋白质蛋白质4 4结合蛋白根据结合物不同分为六类 核蛋白类：与结合。糖蛋白类：与结合。脂蛋白类：与结合。色蛋白类：与结合。磷蛋白类：与结合。

18、金属蛋白类：与结合。核酸核酸糖类糖类脂类脂类色素色素磷酸磷酸金属金属蛋白质蛋白质4 4依据蛋白质的外形分类 球状蛋白质：globular protein外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。纤维状蛋白质：fibrous protein分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。蛋白质蛋白质4 4食品中的常见蛋白质1.肉类中的蛋白2.牛乳中的蛋白3.鸡蛋蛋白4.鱼肉中的蛋白质5.小麦蛋白6.大豆蛋白蛋白质蛋白质4 4肉类中的蛋白蛋白质蛋白质4 4畜禽肉蛋白的分类和性质肌浆蛋白（20-30%）水溶蛋白 肌红蛋白：使肌肉显得红色肌溶蛋白：溶于

19、水，在55-65变性凝固球蛋白X：溶于盐水，在50 时变性凝固肌原纤维蛋白（51-53%）盐溶蛋白 硬蛋白肌质蛋白胶原蛋白，是皮骨和结缔组织中的主要蛋白质。弹性蛋白，不溶于水和盐溶液。是骨骼肌的主要成分蛋白质蛋白质4 4牛乳蛋白质离心分离脱脂乳全乳酸或凝乳酶凝乳酪蛋白煮沸乳糖、无机质水溶性维生素乳清蛋白乳脂乳清凝乳乳清牛乳成分蛋白质蛋白质4 4乳液蛋白组成乳清 连续的水溶液，内含乳清蛋白脂肪球 分散球粒，内含脂肪球膜蛋白酪蛋白 固体胶粒，占总蛋白的80%82%蛋白质蛋白质4 42.酪蛋白成分种类溶解性分子量结构特点 s150%不溶23600含磷酸酯 30%室温不溶24500含磷酸酯 15%易溶

20、19000含胱氨酸 5%可溶21000含S量高蛋白质蛋白质4 43.胶粒结构和凝结 在制造乳酪时用凝乳酶催化-酪蛋白的部分水解，因而破坏了胶粒的保护胶体，使酪蛋白和钙离子的复合物凝结成块。将牛乳酸化，使pH值达到酪蛋白的等电点（pH4.6）而析出酪蛋白沉淀，也是提取乳中酪蛋白的一种方法。蛋白质蛋白质4 4乳清蛋白和脂肪球膜蛋白主要成分按含量递减依次为乳球蛋白占50%、乳球蛋白占25%、免疫球蛋白和血清白蛋白。乳球蛋白含有游离的硫氢基，牛奶的加热气味与之有关。脂肪球膜蛋白这层膜控制着牛乳中脂肪水分散体系的稳定性，膜上还含有许多酶。蛋白质蛋白质4 4说明 酸度与粘度之间存在高度显著的正相关性。发酵

21、产酸的结果，导致球形的酪蛋白变性，伸展成线性的酪蛋白分子，并凝结成具有网络结构的凝胶状态，因此，粘度变化极其显著。蛋白质蛋白质4 4鱼肉中的蛋白质鱼类肌肉组织中水分的含量约在70%80%，比畜肉（65%75%）为高，而结缔组织肌质蛋白质较肉蛋白质的含量少，仅占2%8%。鱼肉之所以柔软，其原因就在于此。鱼糜制品有生鱼糜（冷冻鱼糜）和熟鱼糜两大类：蛋白质蛋白质4 4熟鱼糜制品 熟鱼糜工艺：采肉漂洗加盐、调味料、淀粉等擂溃成型加热冷却产品漂洗防止内脏或血液中存在的酶会对鱼肉蛋白质进行部分分解而影响鱼糜制品的弹性和质量；可以除去鱼肉中的水溶性蛋白质、色素、气味和脂肪成分，以提高鱼糜制品的质量及其保藏性

22、能。清洗水温应控制在10以下，以防止蛋白质变性。加盐和淀粉擂溃擂溃可使鱼肉的肌纤维组织破坏，盐使鱼肉中的盐溶性蛋白质充分溶出，鱼肉变成粘性很强的溶胶。淀粉可加强肌动球蛋白网状结构的形成，因而可起到增强制品弹性的作用.加热其目的是杀菌和使蛋白质变性凝固，形成具有弹性的凝胶体。蛋白质蛋白质4 4小麦蛋白质主要成分：麦醇溶蛋白与麦谷蛋白。蛋白质蛋白质4 4小麦蛋白食品及其应用鱼肉、畜肉制品中，用24%，起强化鱼糕弹性的效果。在畜肉加工品中，用变性面筋以满足畜肉香肠7075加热杀菌的温度要求。仿干贝或螃蟹腿之类的新组合食品的制作。还可用于肉糜食品中取代原料肉，防止加热中的脂肪、肉汁的流失和改良品质。面

23、包改良剂；制面中12%添加量增加面片成型性，柔软性，增加筋力，提高煮面得率，防止面过软或断条，推迟面延伸等效果。蛋白质蛋白质4 4大豆蛋白 大豆蛋白的优势 大豆蛋白制品 大豆蛋白制品的利用蛋白质蛋白质4 4大豆蛋白的优势：产量大：所提供的蛋白质实际上可达到世界畜肉蛋白产量的1.3倍。而其中直接为人类所食用的只不过10%左右。必需氨基酸平衡极为良好。可与牛肉和牛乳相媲美。蛋白质蛋白质4 4大豆蛋白的优势3）消化率高 可达95%4）配伍功能好5）对人体具有功能优势6）具有经济价值优势20元可买全价蛋白量，瘦猪肉是200克，而大豆是2352克种1公顷草77天，种1公顷小麦877天的需要，而种1公顷大豆则能满足2224天的需要。再如生产西式火腿添加大豆分离蛋白增产23%。蛋白质蛋白质4 4品名水分%蛋白质%脂肪%纤维%灰分%大豆粉6520.52.55.5浓缩蛋白6640.33.54.5分离蛋白5860.20.34.5组织蛋白（粒状）6570.536.5组织蛋白（纤维状）657020320.30.51大豆蛋白制品蛋白质蛋白质4 4植物性蛋白的优势1产量大：总蛋白中80%为植物性蛋白质，是动物性蛋白质总产量的4倍。2含蛋白质高：许多油料种子都含2030%。蛋白质蛋白质4 493蛋白质蛋白质4 494蛋白质蛋白质4 495Thanks96