05氨基酸、肽和蛋白质

1、chapter 4 proteins蛋蛋白白质质2 2、食品中蛋白质来源及种类、食品中蛋白质来源及种类6 动物中蛋白质；如猪肉、鱼肉、鸡肉、乳动物中蛋白质；如猪肉、鱼肉、鸡肉、乳6 植物中蛋白质：如大豆、谷物植物中蛋白质：如大豆、谷物6 微生物中蛋白质：酵母微生物中蛋白质：酵母4.1 introduction2 2、食品中蛋白质来源及种类、食品中蛋白质来源及种类& 牛乳中的蛋白质牛乳中的蛋白质 酪蛋白酪蛋白 乳清蛋白乳清蛋白4.1 introduction占乳蛋白的占乳蛋白的80808282 1 1, , 2 2, , , , , , 酪蛋白酪蛋白 乳球蛋白，乳球蛋白，5050牛奶加热

2、产生的气味牛奶加热产生的气味 乳清蛋白，乳清蛋白，25252 2、食品中蛋白质来源及种类、食品中蛋白质来源及种类& 肉中的蛋白质肉中的蛋白质 肌浆中的蛋白质肌浆中的蛋白质 肌原纤维蛋白质肌原纤维蛋白质 基质蛋白质基质蛋白质4.1 introduction占占20203030肌溶蛋白肌溶蛋白, ,球蛋白球蛋白x,x,肌红蛋白肌红蛋白肌原蛋白肌原蛋白弹性蛋白弹性蛋白占占51515353肌球蛋白，肌动蛋白肌球蛋白，肌动蛋白肌动球蛋白，肌原球蛋白肌动球蛋白，肌原球蛋白2 2、食品中蛋白质来源及种类、食品中蛋白质来源及种类& 小麦中的蛋白质小麦中的蛋白质 醇溶谷蛋白醇溶谷蛋白 谷蛋白谷蛋

3、白 清蛋白清蛋白 球蛋白球蛋白4.1 introduction构成面筋，含有二硫键构成面筋，含有二硫键面团弹性和机械强度面团弹性和机械强度水溶性水溶性4.2 4.2 蛋白质功能性质蛋白质功能性质 functional properties of proteins其他成分其他成分蛋白质蛋白质 相互作用相互作用食品色泽食品色泽食品风味食品风味食品外形食品外形食品质构食品质构糖糖脂肪脂肪构成构成食品食品品质品质贡献多大贡献多大？4.2 4.2 蛋白质功能性质蛋白质功能性质 functional properties of proteins水化性质、表面性质、结构性质、感观性质水化性质、表面性质、结构

4、性质、感观性质1 1、蛋白质的功能性质概念蛋白质的功能性质概念功能性质：功能性质： 在食品加工、保藏、制备和消费期间影响在食品加工、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。理和化学性质。功功 能能食食 品品 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

5、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，乳清蛋白脂肪和风味脂肪和风味的结合的结合油炸面圈油炸面圈 谷物蛋白谷物蛋白 水化性质水化性质结构性质结构性质表面性质表面性质感观性质感观性质吃吃嫩嫩弹性弹性？& 概念：概念： 蛋白质分子中带电基团、主链肽基团、天冬酰胺蛋白质分子中带电基团、主链肽基团、天冬酰胺 ( asn( asn ) ) 、谷酰胺（、谷酰胺（glngln）的酰胺基、丝氨酸（）的酰胺基、丝氨酸（serser）和

6、非极性残基与水分子相互结合的性质。和非极性残基与水分子相互结合的性质。 4 蛋白质水合性质与食品的功能性：蛋白质水合性质与食品的功能性： 如分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作如分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作用、乳化和起泡性等，都取决于水用、乳化和起泡性等，都取决于水- -蛋白质的相蛋白质的相互作用。互作用。2 2、蛋白质的水合性质蛋白质的水合性质 properties hydration of proteins& 作用方式：作用方式： & 结合过程结合过程 化合水和邻近水化合水和邻近水 多分子层水多分子层水 进一步水化进一步水化a.a.非水合蛋白质非水合蛋白质b.b.带

7、电基团的最初水合带电基团的最初水合c.c.在接近极性和带电部位形成水簇在接近极性和带电部位形成水簇d.d.在极性表面完成水合在极性表面完成水合e.e.非极性小区域的水合完成单分子层覆盖非极性小区域的水合完成单分子层覆盖f.f.在与蛋白质缔合的水和体相水之间架桥在与蛋白质缔合的水和体相水之间架桥g.g.完成流体动力学水合完成流体动力学水合蛋白质蛋白质水合能力水合能力/(g h/(g h2 2o/go/g蛋白质）蛋白质）肌红蛋白肌红蛋白0.440.44血清清蛋白血清清蛋白0.330.33血红蛋白血红蛋白0.620.62胶原蛋白胶原蛋白0.450.45酪蛋白酪蛋白0.400.40卵清蛋白卵清蛋白0.

8、300.30乳清浓缩蛋白乳清浓缩蛋白0.45-0.520.45-0.52大豆蛋白大豆蛋白0.330.33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度离子强度& 影响蛋白质结合水的环境因素影响蛋白质结合水的环境因素蛋白质浓度蛋白质浓度蛋白质浓度蛋白质浓度& 影响蛋白质结合水的环境因素影响蛋白质结合水的环境因素 510，浓度浓度 ，水合作用，水合作用 1520，pr沉淀沉淀 phpi 水合作用最低水合作用最低 高于或低于高于或低于pi，水合作用增强，水合作用增强 （净电荷和推斥力增加净电荷和推斥力增加） ph 9-10时水合能力较大时水合能力较大温度温度 ，蛋白质结

9、合水的能力蛋白质结合水的能力 （变性蛋白质结合水的能力一般比天然变性蛋白质结合水的能力一般比天然蛋白质高约蛋白质高约1010） ph温度温度 盐盐& 影响蛋白质结合水的环境因素影响蛋白质结合水的环境因素 低盐，低盐，“盐溶盐溶” 高盐，高盐，“盐析盐析” 在在低盐浓度低盐浓度（0.2mol/l0.2mol/l）时，离时，离子同蛋白质荷电基团相互作用而降低子同蛋白质荷电基团相互作用而降低相邻分子的相反电荷间的静电吸引，相邻分子的相反电荷间的静电吸引，从而有助于蛋白质水化和提高其溶解从而有助于蛋白质水化和提高其溶解度，这叫度，这叫盐溶盐溶效应。效应。 当当盐浓度盐浓度更高时，由于离子的水更

10、高时，由于离子的水化作用争夺了水，导致蛋白质化作用争夺了水，导致蛋白质“脱脱水水”，从而降低其溶解度，这叫做，从而降低其溶解度，这叫做盐盐析效应析效应。3 3、蛋白质的溶解度、蛋白质的溶解度蛋白质蛋白质-蛋白质蛋白质溶剂溶剂-溶剂溶剂蛋白质蛋白质-溶剂溶剂+实实质质疏水相疏水相互作用互作用 离子相离子相 互作用互作用+蛋白质的溶解度大小蛋白质的溶解度大小氨基酸残基平均氨基酸残基平均疏水性的大小疏水性的大小电荷频率高低电荷频率高低决定决定蛋白质溶解度蛋白质溶解度决定决定& 影响因素影响因素 r ph和和溶解度溶解度植物蛋白质提取植物蛋白质提取: : ph8 ph89 9高度溶解高度溶解

11、ph4.5ph4.54.84.8处采处采用等电点沉淀。用等电点沉淀。 阴离子提高蛋白质溶解度的能力按下列顺序：阴离子提高蛋白质溶解度的能力按下列顺序： so2-4f-ci-br-i-cio4-scn-；阳离子降低蛋白质溶解度的能力按下列顺序：阳离子降低蛋白质溶解度的能力按下列顺序： nh4knalimg2ca2。 低离子强度（低离子强度（0.50.5） 电荷屏蔽效应电荷屏蔽效应 高比例疏水区域溶解度下降高比例疏水区域溶解度下降 高比例亲水区域溶解度提高高比例亲水区域溶解度提高 高离子强度（高离子强度（1.01.0）离子效应离子效应 soso4 42-2-、 f f- -盐析，溶解度降低盐析，溶

12、解度降低 cloclo4 4- -、scnscn- -盐溶，提高溶解度盐溶，提高溶解度, ,导致沉淀导致沉淀& 影响因素影响因素 r 离子强度离子强度和溶解度和溶解度& 影响因素影响因素 r 盐盐离子强度离子强度与蛋白质相互作用与蛋白质相互作用t40温温度度升升高高溶解度减少溶解度减少 一些高疏水性蛋白质，像一些高疏水性蛋白质，像-酪蛋白和一些酪蛋白和一些谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关 。& 影响因素影响因素 r 温度温度与溶解度与溶解度& 影响因素影响因素r 有机溶剂有机溶剂 导致蛋白质溶解度下降或沉淀导致蛋白质溶解度下降

13、或沉淀 降低水介质的介电常数降低水介质的介电常数 提高静电作用力提高静电作用力 静电斥力导致分子结构的展开静电斥力导致分子结构的展开 促进氢键的形成和反电荷间的静电吸引促进氢键的形成和反电荷间的静电吸引4 4、蛋白质的胶凝作用、蛋白质的胶凝作用(gelation)l沉淀作用沉淀作用：是指由于蛋白质的溶解性完全或部分是指由于蛋白质的溶解性完全或部分 丧失而引起的聚集反应。丧失而引起的聚集反应。l絮凝絮凝：是指蛋白质是指蛋白质未发生变性时未发生变性时的的无规则无规则聚集反聚集反 应，这常常是因为链间的静电排斥降低而发生的应，这常常是因为链间的静电排斥降低而发生的 一种现象。一种现象。l凝结作用凝结

14、作用：发生变性发生变性的的无规聚集无规聚集反应和蛋白质反应和蛋白质- -蛋蛋 白质的相互作用大于蛋白质白质的相互作用大于蛋白质- -溶剂的相互作用引起溶剂的相互作用引起 的聚集反应，定义为凝结作用。的聚集反应，定义为凝结作用。l凝胶化作用凝胶化作用：是指是指变性变性的蛋白质分子聚集并形成的蛋白质分子聚集并形成 有序有序的蛋白质网络结构过程。的蛋白质网络结构过程。& 凝胶化作用机制凝胶化作用机制 溶胶状态溶胶状态-似凝胶状态似凝胶状态-有序的网络结构状态有序的网络结构状态& 凝胶化的相互作用凝胶化的相互作用a 氢键、静电相互作用氢键、静电相互作用可逆凝胶（明胶）可逆凝胶（明胶）

15、a 疏水相互作用疏水相互作用不可逆凝胶（蛋清蛋白）不可逆凝胶（蛋清蛋白） a 二硫键二硫键不可逆凝胶（乳清蛋白）不可逆凝胶（乳清蛋白）a 金属离子的交联相互作用金属离子的交联相互作用4 4、蛋白质的胶凝作用、蛋白质的胶凝作用(gelation)& 两类凝胶两类凝胶凝结块（不透明）凝胶凝结块（不透明）凝胶 大量非极性氨基酸残基大量非极性氨基酸残基 疏水性聚集，不溶性聚集体疏水性聚集，不溶性聚集体 不可逆凝胶不可逆凝胶 聚集和网状结构的形成速度高于变性速度聚集和网状结构的形成速度高于变性速度 透明凝胶透明凝胶 少量非极性氨基酸残基少量非极性氨基酸残基 变性时形成可溶性复合物变性时形成可溶性

16、复合物 缔合速度低于变性速度缔合速度低于变性速度 在加热后冷却时才能凝结成凝胶在加热后冷却时才能凝结成凝胶 形成有序的透明的凝胶网状结构形成有序的透明的凝胶网状结构& 影响蛋白质凝胶化作用的因素影响蛋白质凝胶化作用的因素 氨基酸残基氨基酸残基 的类型的类型 高于高于31.5%31.5%非极性非极性aaaa凝结块类型凝结块类型 低于低于31.5%31.5%非极性非极性aaaa透明类型透明类型 ph ph 蛋白质的浓度蛋白质的浓度 浓度越大，越易形成凝胶浓度越大，越易形成凝胶 金属离子金属离子pipi凝结块类凝胶凝结块类凝胶 极端极端phph弱凝胶，半透明弱凝胶，半透明 形成凝胶的最适形成

17、凝胶的最适phph约约7 78 8ca2+强化了凝胶结构强化了凝胶结构 过量钙桥产生凝结块过量钙桥产生凝结块& 蛋白质凝胶化在食品中的应用蛋白质凝胶化在食品中的应用 果冻果冻 豆腐豆腐 香肠香肠面筋蛋白质中含有的化学键面筋蛋白质中含有的化学键氢键氢键 ：谷氨酰胺、脯氨酸和丝氨酸、苏氨酸：谷氨酰胺、脯氨酸和丝氨酸、苏氨酸： 水吸收能力强，有黏性。水吸收能力强，有黏性。 非极性氨基酸非极性氨基酸：使蛋白相互聚集、有黏弹性使蛋白相互聚集、有黏弹性 与脂肪有效结合。与脂肪有效结合。二硫键二硫键：使面团坚韧。使面团坚韧。概念概念: :是指蛋白质能自发地移至汽是指蛋白质能自发地移至汽- -水界面水

18、界面或油或油- -水界面的性质。水界面的性质。 能否快速地聚集至界面能否快速地聚集至界面 能否快速地展开并在界上面再定向能否快速地展开并在界上面再定向 能否形成经受热和机械运动的膜能否形成经受热和机械运动的膜 具有界面性质的蛋白质必要条件：具有界面性质的蛋白质必要条件：7 7、蛋白质的界面性质、蛋白质的界面性质 interfacial properties of proteins影响蛋白质界面性质的因素：影响蛋白质界面性质的因素：内内 在在 因因 素素外外 在在 因因 素素氨基酸组成氨基酸组成phph非极性非极性aaaa与极性与极性aaaa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

19、基团的分布疏水性基团与亲水性基团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7 7、蛋白质的界面性质、蛋白质的界面性质 interfacial properties of proteins 乳化性质乳化性质 emulsifying properties 起泡性起泡性 foaming properties 乳化性质乳化性质 emulsifying properties牛乳，奶油，冰淇淋，蛋黄酱，肉馅等。牛乳，奶油，冰淇淋，蛋黄酱，肉馅等。食品乳状液食品乳状液牛乳脂肪的稳定牛乳脂肪的稳定脂肪球膜脂肪球膜三

20、酰基甘油三酰基甘油磷脂磷脂不溶性脂蛋白不溶性脂蛋白可溶性蛋白可溶性蛋白 乳化性质乳化性质 emulsifying properties蛋白质的乳化能力蛋白质的乳化能力(ec, emulsion capability)是指在乳状液相转变前每克蛋白质所能乳化的是指在乳状液相转变前每克蛋白质所能乳化的油的体积。油的体积。乳化能力乳化能力影响蛋白质乳化作用的因素影响蛋白质乳化作用的因素: : n蛋白质的溶解度：正相关蛋白质的溶解度：正相关nphph值值 ph=pi ph=pi 溶解度小时，降低其乳化作用溶解度小时，降低其乳化作用 ph=pi ph=pi 溶解度大，增加其乳化作用溶解度大，增加其乳化作用

21、 血清清蛋白、明胶、蛋清蛋白在血清清蛋白、明胶、蛋清蛋白在ph=piph=pi，具有较高，具有较高的溶解度，此时，乳化作用增加。的溶解度，此时，乳化作用增加。n与蛋白质表面疏水性存在正相关。与蛋白质表面疏水性存在正相关。 n适当热诱导蛋白质变性，可增强其乳化作用。适当热诱导蛋白质变性，可增强其乳化作用。蛋白质的起泡性质蛋白质的起泡性质 n是指蛋白质在汽是指蛋白质在汽-液界面形成坚韧的薄膜液界面形成坚韧的薄膜使大量气泡形成和稳定的能力。使大量气泡形成和稳定的能力。n起泡性质的评价起泡性质的评价 蛋白质的起泡力蛋白质的起泡力 测定泡沫稳定性测定泡沫稳定性 影响泡沫形成和稳定性的因素影响泡沫形成和稳

22、定性的因素: : n蛋白质的分子性质蛋白质的分子性质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:蛋白质的浓度蛋白质的浓度 2 2一一8 8，随着浓度增加起泡性增加。，随着浓度增加起泡性增加。 超过超过1010，气泡变小，泡沫变硬。，气泡变小，泡沫变硬。温度温度 适当加热处理可提高起泡性能。适当加热处理可提高起泡性能。 过度的热处理则会损害起泡能力过度的热处理则会损害起泡能力。 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:nphph值值 大多数食品泡沫是在不同于其蛋白质等电点大多数食品泡沫是在不同于其蛋白质等电点的条件下制备的。的条件下制备的。例外例外: :卵清蛋白卵清蛋白

23、在在pipi时蛋白质的溶解度很低，形成泡沫数量时蛋白质的溶解度很低，形成泡沫数量较少（泡沫膨胀率较低），但泡沫的稳定性较高。较少（泡沫膨胀率较低），但泡沫的稳定性较高。n盐盐 盐析时则显示较好的起泡性质。盐析时则显示较好的起泡性质。 盐溶时则显示较差的起泡性质。盐溶时则显示较差的起泡性质。 naclnacl：增加膨胀度和降低泡沫的稳定性：增加膨胀度和降低泡沫的稳定性 caca2+2+: :提高泡沫的稳定性，提高泡沫的稳定性，pr-coohpr-cooh搭桥搭桥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:n糖糖 损害蛋白质的起泡能力，却改进了泡沫损害蛋白质的起泡能力，却改进了泡沫的稳定

24、性。的稳定性。 n脂脂 稳定性下降稳定性下降 n搅打搅打 过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低n消泡剂消泡剂蛋白质蛋白质风味风味+蛋白质蛋白质-风味风味有有利利不不有有利利良好风味载体良好风味载体与不良风味结合与不良风味结合结合方式结合方式 n干蛋白粉干蛋白粉 物理吸附物理吸附 范德华力和毛细管作用吸附范德华力和毛细管作用吸附 化学吸附化学吸附 静电吸附、氢键结合和共价结合。静电吸附、氢键结合和共价结合。n液态或高水分食品中蛋白质液态或高水分食品中蛋白质 非极性配非极性配位体与蛋白质表面的疏水性小区相互作用位体与蛋白质表面的疏水性小区相互作用 通过氢键通过氢键相

25、互作用相互作用 静电相互作用静电相互作用 共价键共价键影响蛋白质与风味结合的因素影响蛋白质与风味结合的因素 蛋白质的构象蛋白质的构象水：水：促进极性挥发物的结合。促进极性挥发物的结合。 ph ph ：碱性碱性phph比在酸性比在酸性phph更能促进与风味物的结合更能促进与风味物的结合 。热热 ：热变性蛋白质显示较高结合风味物的能力热变性蛋白质显示较高结合风味物的能力 。化学改性：化学改性：化学改性会改变蛋白质的风味物结合性质化学改性会改变蛋白质的风味物结合性质 4.3 4.3 食品加工中蛋白质的变化食品加工中蛋白质的变化1 1、热加工对蛋白质的影响、热加工对蛋白质的影响（1）热处理方式热处理方

26、式（2）影响蛋白质热变性的因素影响蛋白质热变性的因素1 1、热加工对蛋白质的影响、热加工对蛋白质的影响（1 1）热处理方式热处理方式 适度的热处理引起的蛋白质变性适度的热处理引起的蛋白质变性 蛋白质的一些功能性质发生变化蛋白质的一些功能性质发生变化 破坏食品组织中酶，有利食品的品质破坏食品组织中酶，有利食品的品质 促进蛋白质消化促进蛋白质消化 破坏抗营养因子和有毒性的蛋白质破坏抗营养因子和有毒性的蛋白质1 1、热加工对蛋白质的影响、热加工对蛋白质的影响（1 1）热处理方式热处理方式 比较剧烈的热处理比较剧烈的热处理 引起氨基酸脱硫，胱酰胺异构化引起氨基酸脱硫，胱酰胺异构化半胱氨酸半胱氨酸胱氨酸

27、胱氨酸不可逆变性不可逆变性硫化氢硫化氢二甲基硫化物二甲基硫化物磺基丙氨酸。磺基丙氨酸。 1 1、热加工对蛋白质的影响、热加工对蛋白质的影响（1 1）热处理方式热处理方式 比较剧烈的热处理比较剧烈的热处理 引起氨基酸脱硫，胱酰胺异构化引起氨基酸脱硫，胱酰胺异构化谷酰胺谷酰胺天冬酰胺天冬酰胺 脱酰胺反应脱酰胺反应氨氨 1 1、热加工对蛋白质的影响、热加工对蛋白质的影响（1 1）热处理方式热处理方式 比较剧烈的热处理比较剧烈的热处理 引起氨基酸脱硫，胱酰胺异构化引起氨基酸脱硫，胱酰胺异构化 有氧存在时加热处理，色氨酸部分受到破坏有氧存在时加热处理，色氨酸部分受到破坏 t200t200，碱性条件下，氨基酸发生异构化，碱性条件下，氨基酸发生异构化l氨基氨基酸残基酸残基异构化反应异构化反应l或或d型氨基酸型氨基酸外消旋混合物外消旋混合物 营养价值减半营养价值减半1 1、热加工对蛋白质的影响、热加工对蛋白质的影响（1 1）热处理方式热处理方式 过度加热过度加热 引起蛋白质生成环状衍生物引起蛋白质生成环状衍生物 生成高度稳定的蛋白质自由基生成高度稳定的蛋白质自