蛋白质的功能性质精选PPT.ppt
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1、关于蛋白质的功能性质第1页,讲稿共102张,创作于星期三功能功能食品食品蛋白质类型蛋白质类型溶解性溶解性饮料饮料乳清蛋白乳清蛋白粘度粘度汤、调味汁汤、调味汁明胶明胶持水性持水性香肠、蛋糕、香肠、蛋糕、肌肉蛋白,鸡蛋蛋白肌肉蛋白,鸡蛋蛋白胶凝作用胶凝作用肉和奶酪肉和奶酪肌肉蛋白和乳蛋白肌肉蛋白和乳蛋白粘结粘结-粘合粘合肉、香肠、面条肉、香肠、面条肌肉蛋白,鸡蛋蛋白肌肉蛋白,鸡蛋蛋白弹性弹性肉和面包肉和面包肌肉蛋白,谷物蛋白肌肉蛋白,谷物蛋白乳化乳化香肠、蛋糕香肠、蛋糕肌肉蛋白,鸡蛋蛋白肌肉蛋白,鸡蛋蛋白泡沫泡沫冰淇淋、蛋糕冰淇淋、蛋糕鸡蛋蛋白,乳清蛋白鸡蛋蛋白,乳清蛋白脂肪和风脂肪和风味的结合味
2、的结合油炸面圈油炸面圈谷物蛋白谷物蛋白5.5.25.5.2食品蛋白质在食品体系中的功能作用食品蛋白质在食品体系中的功能作用第2页,讲稿共102张,创作于星期三555 52 2蛋白质的水合蛋白质的水合Properties Hydration of Proteins 1 1、水对蛋白质的作用、水对蛋白质的作用 水能改变蛋白质的物理化学性质水能改变蛋白质的物理化学性质 水水-蛋白质相互作用,决定了蛋白质的许多功能蛋白质相互作用,决定了蛋白质的许多功能 (分散性(分散性,润湿性,肿胀,溶解性,增稠,粘度,持水能力,润湿性,肿胀,溶解性,增稠,粘度,持水能力,胶凝作用,凝结,乳化,起泡)胶凝作用,凝结,
3、乳化,起泡)水能同蛋白质分子的一些基团相结合。水能同蛋白质分子的一些基团相结合。基团包括:带电基团(离子基团包括:带电基团(离子-偶极)、主链肽基团、酰胺基、偶极)、主链肽基团、酰胺基、羟基(偶极羟基(偶极-偶极)和非极性基团(偶极偶极)和非极性基团(偶极-诱导偶极)诱导偶极)第3页,讲稿共102张,创作于星期三2 2、蛋白质结合水的能力:、蛋白质结合水的能力:当干蛋白质粉与相对湿度为当干蛋白质粉与相对湿度为9095%9095%水蒸气达到平衡时,每水蒸气达到平衡时,每克蛋白质所结合的水的克数。克蛋白质所结合的水的克数。含带电基团含带电基团AAAA残基结合残基结合 6mol H6mol H2 2
4、O/molO/mol残基残基 不带电的极性残基结合不带电的极性残基结合 2 mol H2 mol H2 2O/molO/mol残基残基 非极性残基结合非极性残基结合 1 mol H1 mol H2 2O/molO/mol残基残基 计算水合能力的经验公式:计算水合能力的经验公式:a=fc+0.4fa=fc+0.4fP P+0.2f+0.2fNN a:a:水合能力水合能力 ,g Hg H2 2O/gO/g蛋白质蛋白质 fc fc、f fP P、f fNN:蛋白质分子中带电、极性的、非极性的残基所占的分数:蛋白质分子中带电、极性的、非极性的残基所占的分数 计算值与实际值存在不同差别:单体球状蛋(相符
5、)、低聚蛋白质计算值与实际值存在不同差别:单体球状蛋(相符)、低聚蛋白质(偏高)、酪蛋白胶团(偏低)。(偏高)、酪蛋白胶团(偏低)。第4页,讲稿共102张,创作于星期三氨基酸残基水合能力/(molH2O/mol残基)极性氨基酸Asn2Gln2Pro3Ser,The2Trp2Asp(非离子化)2 Glu(非离子化)2Tyr3Arg(非离子化)3Lys(非离子化)4氨基酸残基的水合能力氨基酸残基的水合能力 第5页,讲稿共102张,创作于星期三氨基酸残基水合能力/(mol H2O/mol残基)Asp6Glu7Tyr-7Arg+3His+4Lys+非极性残基4Ala1Gly1Phe0Val,Ile,L
6、eu,Met1第6页,讲稿共102张,创作于星期三3 3、蛋白质与水结合是一个逐步过程、蛋白质与水结合是一个逐步过程第7页,讲稿共102张,创作于星期三蛋白质蛋白质水合能力水合能力/(gH2O/g蛋白质)蛋白质)纯蛋白质纯蛋白质肌红蛋白肌红蛋白0.44血清清蛋白血清清蛋白0.33血红蛋白血红蛋白0.62胶原蛋白胶原蛋白0.45酪蛋白酪蛋白0.40卵清蛋白卵清蛋白0.30商业蛋白质产品商业蛋白质产品乳清浓缩蛋白乳清浓缩蛋白0.45-0.52大豆蛋白大豆蛋白0.33各种蛋白质的水合能力各种蛋白质的水合能力第8页,讲稿共102张,创作于星期三蛋白质结合水蛋白质结合水温度温度pH盐的种类盐的种类离子强
7、度离子强度3.3.影响蛋白质结合水能力的因素影响蛋白质结合水能力的因素第9页,讲稿共102张,创作于星期三 在在pIpI由于蛋白质由于蛋白质 蛋白质相互作用增强,使得蛋白蛋白质相互作用增强,使得蛋白质与水相互作用最弱,所以蛋白质水合力最低;而高质与水相互作用最弱,所以蛋白质水合力最低;而高于或低于于或低于pIpI,由于净电荷和推斥力的增加,使蛋白质肿胀,由于净电荷和推斥力的增加,使蛋白质肿胀结合较多水。结合较多水。大多数蛋白质结合水能力在大多数蛋白质结合水能力在pH=910pH=910比任何比任何pHpH来的大。来的大。pHpHpHpH:第10页,讲稿共102张,创作于星期三离子强度:离子强度
8、:低盐浓度(低盐浓度(0.2mol/L40T40热动能热动能导致蛋白质结构展开(变性)导致蛋白质结构展开(变性)于是原先埋藏在蛋白质结构内部的非极性基团暴露,促进于是原先埋藏在蛋白质结构内部的非极性基团暴露,促进了聚集和沉淀使蛋白质溶解度了聚集和沉淀使蛋白质溶解度第26页,讲稿共102张,创作于星期三五、有机溶剂和溶解度五、有机溶剂和溶解度加入有机溶剂,例能与水互溶的乙醇或丙酮,蛋白质溶解加入有机溶剂,例能与水互溶的乙醇或丙酮,蛋白质溶解 度度原因:有机溶剂降低了水的介电常数,提高了分子内和分子原因:有机溶剂降低了水的介电常数,提高了分子内和分子间的静电作用力,静电斥力导致蛋白质分子结构的展开
9、。在间的静电作用力,静电斥力导致蛋白质分子结构的展开。在此状态,而介电常数促进暴露的肽基团间分子间此状态,而介电常数促进暴露的肽基团间分子间H H键形成和键形成和带相反电荷的基团间的分子间静电相互吸引。带相反电荷的基团间的分子间静电相互吸引。分子间分子间极性相极性相互作用互作用导致蛋白质在有机溶剂导致蛋白质在有机溶剂-水体系中溶解度下降或沉淀。水体系中溶解度下降或沉淀。而疏水相互作用对非极性残基有增溶作用而疏水相互作用对非极性残基有增溶作用。第27页,讲稿共102张,创作于星期三第28页,讲稿共102张,创作于星期三第29页,讲稿共102张,创作于星期三第30页,讲稿共102张,创作于星期三5
10、55 54 4蛋白质的界面性质蛋白质的界面性质(Interfacial properties of proteinsInterfacial properties of proteins)一、概述一、概述1 1、天然的两亲物质、天然的两亲物质 蛋白质不同于低相对分子量的表活剂,蛋白质能蛋白质不同于低相对分子量的表活剂,蛋白质能 在界在界面形成高粘弹性薄膜,且能经受保藏和处理面形成高粘弹性薄膜,且能经受保藏和处理 中的机械冲击,中的机械冲击,所以比低相对分子量表面活性剂对泡沫、乳状液、分散体所以比低相对分子量表面活性剂对泡沫、乳状液、分散体系稳定性更强。系稳定性更强。第31页,讲稿共102张,创作
11、于星期三2 2、影响蛋白质表面活性的因素、影响蛋白质表面活性的因素 内在因素:内在因素:AAAA组成、非极性组成、非极性AAAA与极性与极性AAAA之比、之比、疏水性基团与亲水性基团的分布、二级三级疏水性基团与亲水性基团的分布、二级三级 和四级结构、二硫键和游离巯基、分子大小和形状、分子和四级结构、二硫键和游离巯基、分子大小和形状、分子柔性柔性 外在因素:外在因素:pHpH、离子强度和种类、蛋白质浓度、离子强度和种类、蛋白质浓度、时间、温度、能量输入时间、温度、能量输入第32页,讲稿共102张,创作于星期三内在因素内在因素外在因素外在因素氨基酸组成氨基酸组成pH非极性非极性AA与极性与极性AA
12、之比之比离子强度和种类离子强度和种类疏水性基团与亲水性基团疏水性基团与亲水性基团的分布的分布蛋白质浓度蛋白质浓度二级、三级和四级结构二级、三级和四级结构时间时间二硫键二硫键温度温度分子大小和形状分子大小和形状分子柔性分子柔性影响蛋白质界面性质的因素影响蛋白质界面性质的因素第33页,讲稿共102张,创作于星期三3 3、理想表活性蛋白质具有、理想表活性蛋白质具有3 3个性能个性能 能快速地吸附至界面;能快速地吸附至界面;能快速地展开并在界面上再定向;能快速地展开并在界面上再定向;一旦到达界面,能与邻近分子相互作用于形成具有一旦到达界面,能与邻近分子相互作用于形成具有强粘结性和粘弹性的膜,能经受热和
13、机械运动。强粘结性和粘弹性的膜,能经受热和机械运动。第34页,讲稿共102张,创作于星期三(1 1)快速能附到界面)快速能附到界面 能否快速能附到界面取决于:其表面疏水和亲水小区分布模式,能否快速能附到界面取决于:其表面疏水和亲水小区分布模式,(即蛋白质表面分子特性)(即蛋白质表面分子特性)蛋白质表面疏水小区数目蛋白质表面疏水小区数目,蛋白质自发的吸附到界面的可能,蛋白质自发的吸附到界面的可能性性蛋白质表面非常亲水,不含可辨别疏水水区,不发生吸附。蛋白质表面非常亲水,不含可辨别疏水水区,不发生吸附。蛋白质表面单个疏水性残基未形成小区,不发生吸附蛋白质表面单个疏水性残基未形成小区,不发生吸附第3
14、5页,讲稿共102张,创作于星期三(2 2)展开和在界面上定向展开和在界面上定向 低相对分子量表活剂,亲水端、疏水端在界面定向吸附。低相对分子量表活剂,亲水端、疏水端在界面定向吸附。蛋白质具有蛋白质具有庞大体积和折叠庞大体积和折叠,一旦吸附界面,分子,一旦吸附界面,分子一大部分仍留在体一大部分仍留在体相相,一小部分束缚在界面上。,一小部分束缚在界面上。蛋白质部分吸附在界面的牢固程度取决于:蛋白质部分吸附在界面的牢固程度取决于:A A 固定在界面上肽片段的数目和这些片段与界面相互作用的能量。固定在界面上肽片段的数目和这些片段与界面相互作用的能量。当肽片段与界面相互作用于的自由能变化(负值)在数值
15、上远远大于蛋白质当肽片段与界面相互作用于的自由能变化(负值)在数值上远远大于蛋白质分子的热动能时蛋白质才保留在界面上。分子的热动能时蛋白质才保留在界面上。B B 分子构象的柔性。高度柔性,易于吸附。分子构象的柔性。高度柔性,易于吸附。第36页,讲稿共102张,创作于星期三(3 3)界面蛋白质膜的机械强度)界面蛋白质膜的机械强度取决于内聚的分子间相互作用于力:取决于内聚的分子间相互作用于力:吸引的静电相互作用、吸引的静电相互作用、H H键、疏水相互作用键、疏水相互作用 a a、若疏水相互作用太强,会导致蛋白质在界面聚集、凝、若疏水相互作用太强,会导致蛋白质在界面聚集、凝结最终沉淀,损害膜完整性。
16、结最终沉淀,损害膜完整性。b b、若静电推斥力远大于相互吸引力,也会妨碍粘结厚膜的、若静电推斥力远大于相互吸引力,也会妨碍粘结厚膜的形成。形成。所以吸引、推斥和水合作用力之间的平衡是形成稳定所以吸引、推斥和水合作用力之间的平衡是形成稳定粘弹性膜的必要条件。粘弹性膜的必要条件。第37页,讲稿共102张,创作于星期三4 4、多肽链在界面形成的三种构象、多肽链在界面形成的三种构象卧式(卧式(traintrain)直接铺展在表面上的链节的平面排列直接铺展在表面上的链节的平面排列尾式(尾式(tailtail)与表面无接触的链节伸入溶剂的排列与表面无接触的链节伸入溶剂的排列环式(环式(looploop)连
17、接两个卧式的不接触表面的链节的空间排列连接两个卧式的不接触表面的链节的空间排列第38页,讲稿共102张,创作于星期三二、乳化性质二、乳化性质 1 1、测定蛋白质乳化性质的方法、测定蛋白质乳化性质的方法评定食品乳化性质的方法有:评定食品乳化性质的方法有:油滴大小分布油滴大小分布 乳化活力乳化活力 乳化能力乳化能力 乳化稳定性乳化稳定性第39页,讲稿共102张,创作于星期三、由蛋白质稳定乳状液物理和感官性质取决于形成液滴的大小、由蛋白质稳定乳状液物理和感官性质取决于形成液滴的大小 和和总界面面积。总界面面积。测定平均液滴大小的方法测定平均液滴大小的方法 有:有:光学显微镜法、电子显微镜法、光散射法
18、、光学显微镜法、电子显微镜法、光散射法、CoulterCoulter计数器计数器测知平均液滴大小后计算总界面面积测知平均液滴大小后计算总界面面积 A=3/R A=3/R 分散相的体积分数;分散相的体积分数;R R乳状液粒子平均半径乳状液粒子平均半径 乳化活力指标(乳化活力指标(EAIEAI):单位质量):单位质量 的蛋白质的蛋白质 所产生的界面面所产生的界面面积。积。EAI=3 EAI=3/R/Rmm第40页,讲稿共102张,创作于星期三 浊度法测浊度法测EAIEAI 浊度浊度 T=2.303A/l A:T=2.303A/l A:吸光度吸光度;l:;l:光路长度光路长度据光散射据光散射MieM
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