食品化學(xué) 第5章 蛋白質(zhì)化學(xué).ppt

第五章蛋白質(zhì)化學(xué),主講：張洪微,食品化學(xué),蛋白質(zhì)在食品加工中的意義,蛋白質(zhì)是食品中三大營養(yǎng)素之一蛋白質(zhì)對食品的色、香、味及組織結(jié)構(gòu)等具有重要意義一些蛋白質(zhì)具有生物活性功能，是開發(fā)功能性食品原料之一,蛋白質(zhì)的分類,按分子形狀分：纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)按分子組成分：簡單蛋白質(zhì)、結(jié)合蛋白質(zhì)按蛋白質(zhì)的溶解度分：清蛋白、谷蛋白、球蛋白、醇溶蛋白,食品中蛋白質(zhì)來源,動物中蛋白質(zhì):如豬肉、魚肉、雞肉、乳植物中蛋白質(zhì)：如大豆、谷物微生物中蛋白質(zhì)：酵母,本章內(nèi)容,第一節(jié)蛋白質(zhì)在食品中的功能性質(zhì)第二節(jié)蛋白質(zhì)在貯藏和加工過程中物理和化學(xué)變化第三節(jié)食品中常見的蛋白質(zhì),第一節(jié)蛋白質(zhì)在食品中的功能性質(zhì),功能性質(zhì)：在食品加工、保藏、制備和消費期間影響蛋白質(zhì)在食品體系中的性能的那些蛋白質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)。,水化性質(zhì)、表面性質(zhì)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、感觀性質(zhì),水化性質(zhì),結(jié)構(gòu)性質(zhì),表面性質(zhì),感觀性質(zhì),一、蛋白質(zhì)的水合性質(zhì),蛋白質(zhì)分子中帶電基團、主鏈肽基團、Asn、Gln的酰胺基、Ser、The和非極性殘基團與水分子相互結(jié)合的性質(zhì)。,如分散性、濕潤性、溶解性、黏度、膠凝作用、乳化和起泡性等，都取決于水-蛋白質(zhì)的相互作用。,作用方式：,結(jié)合過程,化合水和鄰近水多分子層水進一步水化,A.非水合蛋白質(zhì)B.帶電基團的最初水合C.在接近極性和帶電部位形成水簇D.在極性表面完成水合E.非極性小區(qū)域的水合完成單分子層覆蓋F.在與蛋白質(zhì)締合的水和體相水之間架橋G.完成流體動力學(xué)水合,氨基酸殘基的水合能力,帶電的氨基酸殘基數(shù)目越大，水合能力越大。,影響蛋白質(zhì)水合性質(zhì)的環(huán)境因素,1.濃度：濃度，蛋白質(zhì)總吸水量2.pH：pI，水合作用最低；pH910時水合能力較強3.溫度：溫度，蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力（變性蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力比天然蛋白質(zhì)高約10）4.鹽：鹽溶效應(yīng)與鹽析效應(yīng)。,二、溶解度,蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì),溶劑-溶劑,蛋白質(zhì)-溶劑,+,實質(zhì),疏水相互作用,離子相互作用,+,蛋白質(zhì)的溶解度大小,影響因素,1.pH和溶解度2.離子強度,植物蛋白質(zhì)提取:pH89高度溶解pH4.54.8處采用等電點沉淀。,影響因素,3.溫度040溫度，溶解度40溫度，溶解度,一些高疏水性蛋白質(zhì)，像-酪蛋白和一些谷類蛋白質(zhì)的溶解度卻和溫度呈負(fù)相關(guān)。,影響因素,4.有機溶劑導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度下降或沉淀,降低水介質(zhì)的介電常數(shù)提高靜電作用力靜電斥力導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)的展開促進氫鍵的形成和反電荷間的靜電吸引,三、蛋白質(zhì)溶液的黏度,理想溶液蛋白質(zhì)溶液,牛頓流體,假塑性或剪切變稀,蛋白質(zhì)切變稀釋的原因：,分子朝著流動方向逐漸取向，使磨擦阻力減少。蛋白質(zhì)的水合范圍沿著流動方向形變。氫鍵和其他弱鍵的斷裂導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚集體或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的解離。,影響蛋白質(zhì)流體黏度特性因素：,蛋白質(zhì)分子或顆粒的表觀直徑表觀直徑黏度,蛋白質(zhì)分子固有的特性。蛋白質(zhì)-溶劑間的相互作用。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間的相互作用。,四、蛋白質(zhì)的膠凝作用,聚合或聚集反應(yīng)：一般是指大的復(fù)合物的形成。,聚合或聚集反應(yīng):,沉淀作用：是指由于蛋白質(zhì)的溶解性完全或部分喪失而引起的聚集反應(yīng)。絮凝：是指蛋白質(zhì)未發(fā)生變性時的無規(guī)則聚集反應(yīng)，這常常是因為鏈間的靜電排斥降低而發(fā)生的一種現(xiàn)象。凝結(jié)作用：發(fā)生變性的無規(guī)聚集反應(yīng)和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用大于蛋白質(zhì)-溶劑的相互作用引起的聚集反應(yīng)，定義為凝結(jié)作用。凝膠化作用：是指變性的蛋白質(zhì)分子聚集并形成有序的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過程。,凝膠化作用機制,溶膠狀態(tài)-似凝膠狀態(tài)-有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)凝膠化的相互作用靜電相互作用氫鍵、疏水相互作用二硫鍵金屬離子的交聯(lián)相互作用,（一）膠凝過程,蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的改變或部分伸展，發(fā)生變性單個變性的蛋白質(zhì)分子逐步聚集，有序地形成可以容納水等物質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),大豆蛋白質(zhì)的膠凝過程示意圖,（二）凝膠類型,凝結(jié)塊（不透明）凝膠大量非極性氨基酸殘基疏水性聚集，不溶性聚集體不可逆凝膠聚集和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成速度高于變性速度透明凝膠少量非極性氨基酸殘基變性時形成可溶性復(fù)合物締合速度低于變性速度在加熱后冷卻時才能凝結(jié)成凝膠形成有序的透明的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),1.根據(jù)凝膠形成方式,乳清蛋白,血清蛋白,透明凝膠,不透明凝膠,熱致凝膠通過加熱形成非熱致凝膠通過調(diào)節(jié)pH值、加入二價金屬離子或部分水解蛋白質(zhì)而形成,（二）凝膠類型,2.根據(jù)凝膠形成途徑,（二）凝膠類型,熱可逆凝膠重新加熱后形成溶液，冷卻后恢復(fù)凝膠非熱可逆凝膠凝膠形成后加熱處理不再變化,3.根據(jù)凝膠對熱的穩(wěn)定性,（三）影響蛋白質(zhì)凝膠化作用的因素,1.氨基酸殘基的類型高于31.5%非極性AA凝結(jié)塊類型低于31.5%非極性AA透明類型2.pHpI凝結(jié)塊類凝膠極端pH弱凝膠，半透明形成凝膠的最適pH約783.蛋白質(zhì)的濃度濃度越大，越易形成凝膠4.金屬離子Ca2+強化了凝膠結(jié)構(gòu)過量鈣橋產(chǎn)生凝結(jié)塊,五、蛋白質(zhì)的織構(gòu)化,蛋白質(zhì)的織構(gòu)化是在開發(fā)利用植物蛋白和新蛋白質(zhì)中要特別強調(diào)的一種功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)織構(gòu)化的方法：熱凝結(jié)和形成薄膜纖維的形成熱塑性擠壓,腐竹,熱凝結(jié)和形成薄膜,大豆蛋白肉,纖維的形成,組織蛋白,熱塑性擠壓,大豆組織蛋白的結(jié)構(gòu),六、面團的形成,面筋蛋白（占Pr80）,麥谷蛋白：分子質(zhì)量大，二硫鍵（鏈內(nèi)、鏈間），決定面團的彈性、黏合性和抗張強度,麥醇溶蛋白：鏈內(nèi)二硫鍵，促進面團的流動性、伸展性和膨脹性。,過度黏結(jié),過度延展,面筋蛋白質(zhì)中含有的化學(xué)鍵,氫鍵：谷氨酰胺、脯氨酸和絲氨酸、蘇氨酸：水吸收能力強，有黏性。非極性氨基酸：使蛋白相互聚集、有黏彈性和與脂肪有效結(jié)合。二硫鍵：使面團堅韌。,七、蛋白質(zhì)的界面性質(zhì),是指蛋白質(zhì)能自發(fā)地遷移至汽-水界面或油-水界面的性質(zhì)。,具有界面性質(zhì)的蛋白質(zhì)必要條件：能否快速地吸附至界面能否快速地展開并在界上面再定向能否形成經(jīng)受熱和機械運動的膜,乳化性、起泡性,影響蛋白質(zhì)乳化作用的因素,蛋白質(zhì)的溶解度：正相關(guān)pH值pH=PI溶解度小時，降低其乳化作用pH=PI溶解度大，增加其他乳化作用與蛋白質(zhì)表面疏水性存在正相關(guān)。適當(dāng)熱誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性，可增強其乳化作用。,（1）蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì),（2）蛋白質(zhì)的起泡性,起泡力、泡沫穩(wěn)定性,影響泡沫形成和穩(wěn)定性的因素1.蛋白質(zhì)的分子性質(zhì)：2.蛋白質(zhì)的濃度：28，濃度起泡性，超過10，氣泡變小，泡沫變硬。3.溫度：適當(dāng)加熱處理可提高起泡性能。4.pH值：pH處于或接近pI時，提高了蛋白質(zhì)的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。5.鹽：鹽析時則顯示較好的起泡性質(zhì)。6.糖：損害起泡力，改進泡沫的穩(wěn)定性。7.脂：穩(wěn)定性下降8.攪打：過度激烈攪打也會導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性降低,八、蛋白質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)合,蛋白質(zhì),風(fēng)味,+,蛋白質(zhì)-風(fēng)味,有利,不利,良好風(fēng)味載體,與不良風(fēng)味結(jié)合,結(jié)合方式,干蛋白粉物理吸附范德華力和毛細(xì)管作用吸附化學(xué)吸附靜電吸附、氫鍵結(jié)合和共價結(jié)合。液態(tài)或高水分食品中蛋白質(zhì)非極性配位體與蛋白質(zhì)表面的疏水性小區(qū)相互作用通過氫鍵相互作用靜電相互作用共價鍵,影響蛋白質(zhì)與風(fēng)味結(jié)合的因素,蛋白質(zhì)的構(gòu)象水：促進極性揮發(fā)物的結(jié)合。pH：堿性pH比在酸性pH更能促進與風(fēng)味物的結(jié)合。熱：熱變性蛋白質(zhì)顯示較高結(jié)合風(fēng)味物的能力?；瘜W(xué)改性：化學(xué)改性會改變蛋白質(zhì)的風(fēng)味物結(jié)合性質(zhì)。,九、蛋白質(zhì)的改性,采用物理、化學(xué)、酶學(xué)和基因方法改進蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。,化學(xué)改性酶法改性,第二節(jié)蛋白質(zhì)在食品加工和貯藏中的物理、化學(xué)和營養(yǎng)變化,一、加熱處理對蛋白質(zhì)的影響蛋白質(zhì)的一些功能性質(zhì)發(fā)生變化破壞食品組織中酶，有利食品的品質(zhì)保持促進蛋白質(zhì)消化破壞抗?fàn)I養(yǎng)因子引起氨基酸脫硫胱酰胺異構(gòu)化有氧存在時加熱處理，色氨酸部分受到破壞T200，堿性條件下，色氨酸發(fā)生異構(gòu)化劇烈熱處理引起蛋白質(zhì)生成環(huán)狀衍生物,二、低溫處理下的變化,食品的低溫貯藏可延緩或阻止微生物的生長并抑制酶的活性及化學(xué)變化。冷卻（冷藏）冷凍（凍藏）,三、堿處理下的變化,與熱處理同時進行時，對蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值影響很大。,四、氧化處理下的變化,導(dǎo)致蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的降低，甚至還產(chǎn)生有害物質(zhì)