蛋白质的功能性质27121ppt课件

.,55蛋白质的功能性质FunctionalPropertiesofProteins,5.5.1引言1、蛋白质的功能性质定义：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。2、决定蛋白质功能性质的物理化学性质包括：分子大小、形状;氨基酸组成和顺序;净电荷和电荷分布;疏水性和亲水性之比;二级、三级、四级结构;分子柔性和刚性;蛋白质分子间相互作用于和同其它组分作用的能力。3、食品蛋白质在食品体系中功能作用,5.5.2食品蛋白质在食品体系中的功能作用,.,552蛋白质的水合PropertiesHydrationofProteins,1、水对蛋白质的作用水能改变蛋白质的物理化学性质水-蛋白质相互作用，决定了蛋白质的许多功能（分散性,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）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-偶极）、主链肽基团、酰胺基、羟基（偶极-偶极）和非极性基团（偶极-诱导偶极）,.,2、蛋白质结合水的能力：当干蛋白质粉与相对湿度为9095%水蒸气达到平衡时，每克蛋白质所结合的水的克数。含带电基团AA残基结合6molH2O/mol残基不带电的极性残基结合2molH2O/mol残基非极性残基结合1molH2O/mol残基计算水合能力的经验公式：a=fc+0.4fP+0.2fNa:水合能力，gH2O/g蛋白质fc、fP、fN：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）、低聚蛋白质（偏高）、酪蛋白胶团（偏低）。,氨基酸残基的水合能力,3、蛋白质与水结合是一个逐步过程,各种蛋白质的水合能力,蛋白质结合水,温度,pH,盐的种类,离子强度,3.影响蛋白质结合水能力的因素,.,在pI由于蛋白质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；而高于或低于pI，由于净电荷和推斥力的增加，使蛋白质肿胀结合较多水。大多数蛋白质结合水能力在pH=910比任何pH来的大。,pH：,.,离子强度：,低盐浓度（40热动能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，促进了聚集和沉淀使蛋白质溶解度,.,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H键形成和带相反电荷的基团间的分子间静电相互吸引。分子间极性相互作用导致蛋白质在有机溶剂-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。,.,.,.,.,554蛋白质的界面性质(Interfacialpropertiesofproteins),一、概述1、天然的两亲物质蛋白质不同于低相对分子量的表活剂，蛋白质能在界面形成高粘弹性薄膜，且能经受保藏和处理中的机械冲击，所以比低相对分子量表面活性剂对泡沫、乳状液、分散体系稳定性更强。,.,2、影响蛋白质表面活性的因素内在因素：AA组成、非极性AA与极性AA之比、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、分子柔性外在因素：pH、离子强度和种类、蛋白质浓度、时间、温度、能量输入,.,影响蛋白质界面性质的因素,.,3、理想表活性蛋白质具有3个性能能快速地吸附至界面；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强粘结性和粘弹性的膜，能经受热和机械运动。,.,（1）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，（即蛋白质表面分子特性）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。蛋白质表面单个疏水性残基未形成小区，不发生吸附,.,（2）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。蛋白质具有庞大体积和折叠，一旦吸附界面，分子一大部分仍留在体相，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：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。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。B分子构象的柔性。高度柔性，易于吸附。,.,（3）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：吸引的静电相互作用、H键、疏水相互作用a、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。b、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。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。,.,4、多肽链在界面形成的三种构象卧式（train）直接铺展在表面上的链节的平面排列尾式（tail）与表面无接触的链节伸入溶剂的排列环式（loop）连接两个卧式的不接触表面的链节的空间排列,.,二、乳化性质,1、测定蛋白质乳化性质的方法评定食品乳化性质的方法有：油滴大小分布乳化活力乳化能力乳化稳定性,.,、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总界面面积。测定平均液滴大小的方法有：光学显微镜法、电子显微镜法、光散射法、Coulter计数器测知平均液滴大小后计算总界面面积A=3/R分散相的体积分数；R乳状液粒子平均半径乳化活力指标（EAI）：单位质量的蛋白质所产生的界面面积。EAI=3/Rm,.,浊度法测EAI浊度T=2.303A/lA:吸光度;l:光路长度据光散射Mie理论：乳状液界面积是它浊度2倍。则：EAI=2T/(1-)：油的体积分数；：每单位体积水相中的蛋白质缺陷：是根据单个波长500nm测定的浊度而计算的。可采用此法定性比较不同蛋白质乳化活力或蛋白质经不同方式处理后乳化活力的变化。,.,2、蛋白质的载量吸附在乳状液油-水界面上的蛋白质量与乳状液稳定性有关。测定方法：将乳状液离心分离出水相重复地洗涤油相离心以除去任何松散地被吸附的蛋白质。则:最初乳状液中总蛋白质量-乳状液洗出液洗出的液体中蛋白质量=吸附在乳化粒子上的蛋白质量已知乳化粒子的总界面积，可得每平方米界面积吸附蛋白质的量。蛋白质载量在1-3mg/m2界面面积范围内。,.,3、乳化能力（EC）EC定义：指在乳状液相转变前，每克蛋白质所能乳化的油的体积。EC随相转变到达时，蛋白质浓度的增加而减少。（未吸附的蛋白质积累在水相）测定方法：T一定，将油加至连续搅拌的蛋白质-水溶液。根据粘度，颜色的突变或电阻的增加检测相转变。测电导：水电导油电导，则O/WW/O电导测：水200，碱性条件下，色氨酸发生异构化。6、剧烈热处理引起蛋白质生成环状衍生物,.,二、在提取和分级时组成的变化从生物材料制备分离蛋白质的一些操作单元，提取、等电点沉淀、盐沉淀、热凝结、超滤。粗提取液中的一些蛋白质可能损失。例pI沉淀，而一些富含S的清蛋白质在pI是可溶的。三、AA的化学变化在高温加工时，蛋白质经受一些化学变化，包括：外消旋、水解去硫、去酰胺。这些变化大部分是不可逆的，甚至形成有毒AA。例：碱性条件热加工，L-AA外消旋D-AA，而D-AA残基肽键难被胃和胰蛋白酶水解，使蛋白质消化率下降，D-AA有易被小肠吸引，即使吸引，也不能在体内被用来合成蛋白质。,.,四、蛋白质交联一些食品中同时含有分子内和分子间的交联。1、天然蛋白质的一些交联使代谢性蛋白质水解降到最低；2、加工蛋白质尤其在碱性条件下，也能诱导交联的形成，这种非天然性的共价交联降低了包含在或接近交联的必需AA的消化率和生物有效性。3、离子辐照导致蛋白质聚合。,.,DHA与赖氨酸、鸟氨酸、半胱氨酸形成交联,3,2,NH,2,+,.,五、氧化剂的影响过氧化氢、过氧化苯甲酰、次氯酸钠；食品加工中也会产生内源氧化性化合物，这些高活性氧化剂能导致一些AA残基的氧化和蛋白质的聚合。最敏感的AA残基是Met、Cys、Trp,.,半胱氨酸的氧化,蛋氨酸的氧化,.,色氨酸的氧化,.,六、羰胺反应蛋白质的羰-胺反应后，感官、营养受到较大影响，除还原糖外，食品中的醛、酮也能参与羰-胺反应。例：鱼肌肉冷冻期间变硬，是甲醛与鱼蛋白质反应。七、食品中蛋白质的其它反应1、与脂肪反应：不饱和脂肪氧化产生烷氧自由基和过氧化氢自由基，这些自由基与蛋白质反应生成脂-蛋白质自由基，它能使蛋白质聚合交联。fat的氢过氧化物分解的醛、酮与pro.发生mailard反应2、与多酚反应：酚醌，醌与蛋白质巯基和氨基发生不可逆反应；单宁与蛋白质-SH、-NH2结合。降低AA消化率和生物有效性。,.,3、与硝酸盐的反应：肉制品中加亚硝酸盐，改进色泽，防止细菌生长。亚硝盐与第二胺（在某种程度上与第一、三胺）反应，生成N-亚硝胺，是最具毒性的致癌物。4、与亚硫酸盐的反应：亚硫酸盐还原蛋白质中二硫键产生S-磺酸盐衍生物P-S-S+SO32P-S-SO3+P-S,.,5.6.2加工因素与蛋白质功能性质,例常用提取蛋白方法等电点沉淀：分离后蛋白质成分不同与原料中蛋白质成分，这是因为原料中一些次要蛋白质在主要蛋白质等电点PH仍然是溶解的而没有沉淀下来。其蛋白质组成成分的变化显然会影响蛋白质的功能性质。超滤（UF）：制备乳清浓缩蛋白时，由于除去了乳清中部分乳糖和灰份而显著的影响WPS的功能性。若UF采用一定温度（50-55）处理，进而改变WPS的水合能力、凝胶能力、起泡能力和乳化作用,.,一、蛋白质的化学和酶法改性1、化学改性不利因素：化学改性往往是必需氨基酸；化学改性蛋白和它的消化产物可能有毒；所使用的化学改性剂的毒性以及在蛋白质中任何残留物的毒性常见蛋白质的化学改性：乙酸酐和琥珀酸酐作为酰化试剂对蛋白质的酰化作用：改进蛋白质的乳化性质和热稳定性蛋白质的化学磷酸化改性：磷酸处理后的大豆蛋白、-乳球蛋白、酪蛋白在水中的溶解度均有所提高，同时提高了对Ca2+的亲和力。盐酸改性：处理面筋蛋白，以提高蛋白质溶解度、乳化性和起泡性。,.,2、酶法改性酶催化蛋白质主链的水解；酶催化分子内和分子间交联；酶催化引入特定化学基团酶催化水解食品蛋白质水解常用的酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶、微生物蛋白酶。蛋白质水解后的变化：选用酶控制蛋白质部分水解可以改善蛋白质的溶解性、泡沫性和乳化性。蛋白质水解会释放出苦味肽，肽的苦味与蛋白质的平均疏水性有关。部分寡肽具有生理活性。,.,苦味肽是蛋白质水解产生苦味原因,疏水性氨基酸对苦味肽苦味是必要的。苦味肽分子中均含有一个或者多个疏水性氨基酸，如亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸和颉氨酸等。且这些疏水性氨基酸一般位于肽链末端。另外，氨基酸排列顺序有时对苦味产生也起到重要作用，如在肽链