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05 第五章 蛋白质.pptx

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本课件系统讲解食品中蛋白质的结构与功能,涵盖氨基酸与肽的分类、蛋白质四级结构及其维持力量、蛋白质变性的影响因素、蛋白质在食品中的典型功能,以及水合性质、溶解度与粘度等功能性质。

第五章蛋白质章节封面,标示本章围绕氨基酸、结构与功能性质展开
第五章蛋白质内容提要页,列出氨基酸与肽、结构、变性、食物蛋白与水合性
蛋白质分类页,按溶解性与结合基团列出清蛋白、球蛋白、谷蛋白等类别
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第1页:第五章 蛋白质

第五章 蛋白质

第2页:本章主要内容

  • 氨基酸与肽
  • 蛋白质的结构及其维持力量
  • 蛋白质的变性
  • 食物中的蛋白质
  • 蛋白质的水合性

第3页:5.1 蛋白质的分类

5.1蛋白质的分类

  • 清蛋白
  • 球蛋白
  • 谷蛋白
  • 醇溶蛋白
  • 组蛋白
  • 鱼精蛋白
  • 硬蛋白
  • 糖蛋白和黏蛋白
  • 脂蛋白
  • 磷蛋白
  • 核蛋白
  • 血红蛋白
  • 黄素蛋白
  • 金属蛋白

第4页:5.1.1 氨基酸的分类

5.1.1氨基酸的分类

  • 非极性或疏水氨基酸:Phe,Leu,Ile,Val
  • 极性但不带电荷的氨基酸:Gly,Ser,Thr,Gln,Asn,Trp,Pro,Met,Tyr
  • 中性条件下带负电荷:Asp,Glu
  • 中性条件下带正电荷:Lys,Arg,His

第5页:非极性氨基酸:苯丙氨酸

非极性氨基酸:苯丙氨酸:本页以结构式展示苯丙氨酸分子中苯环侧链与α-碳上氨基、羧基的连接。

第6页:极性氨基酸:丝氨酸

极性氨基酸:丝氨酸:本页以结构式展示丝氨酸分子中侧链羟基与α-碳上氨基、羧基的连接。

第7页:中性下带负电的氨基酸:天冬氨酸

中性下带负电的氨基酸:天冬氨酸:本页以结构式展示天冬氨酸分子中侧链羧基在中性条件下解离带负电荷的特点。

第8页:中性下带正电荷氨基酸:赖氨酸

中性下带正电荷的氨基酸:赖氨酸:本页以结构式展示赖氨酸分子中侧链氨基在中性条件下质子化带正电荷的特点。

第9页:5.1.2 肽

5.1.2肽

  • 肽的疏水性:疏水性是影响肽在食品中功能性质(如风味、溶解度、保水性、与脂肪结合的能力等)的重要指标。
  • 肽的带电性:与分离方法和溶解性有关。
  • 肽的生理活性:食物中有很多短肽具有生物活性,是保健食品的重要素材。如牛奶、大豆、血液的水解物中含有降血压、提高免疫力、促进钙吸收等等多种活性肽。

第10页:乳蛋白中的生物活性肽

乳蛋白中的生物活性肽:下表列出相关数据。

乳蛋白中的生物活性肽
名称产生生物效应
安神肽β-酪蛋白酶水解物镇静催眠,类吗啡活性
降压肽微生物发酵产生抑制血管紧张素I转化酶
免疫调节肽酪蛋白酶水解物刺激或抑制免疫应答
抗血栓肽κ-酪蛋白水解物抑制血小板凝集和血纤维蛋白原结合到血小板上
酪蛋白磷肽酪蛋白肠道水解物与钙结合成可溶复合物
促生长肽β-酪蛋白酶水解物促进DNA合成
抗菌肽乳铁蛋白水解物稳定的抗菌活性
促双歧菌肽κ-酪蛋白C端糖肽促进双歧杆菌生长定植

第11页:牛奶中的免疫调节肽

牛奶中的免疫调节肽:下表列出相关数据。

牛奶中的免疫调节肽
氨基酸序列来源
Pro63-Gly-Pro-Ile-Pro-Asp68牛β-酪蛋白
Leu191-Leu-Tyr193牛β-酪蛋白
Thr194-Thr-Met-Pro-Ile-Try199牛αs1-酪蛋白

第12页:5.1.3 蛋白质的结构和维持力量

蛋白质的结构和维持力量:下表列出相关数据。

蛋白质的结构层次与维持力量
结构层次特点维持力量
一级结构氨基酸排列顺序和二硫键位置共价键,二硫键
二级结构多肽链折叠方式,如α-螺旋、β-折叠和β-转角等氢键力
三级结构分子进一步折叠和盘曲偶极作用,疏水作用,二硫键,静电力,氢键力等
四级结构不同亚基之间的聚合疏水作用,范德华力,静电力,氢键力等

第13页:蛋白质中可能产生的氢键力(1)

蛋白质中可能产生的氢键力(1):本页以结构片段图示蛋白质分子中C=O与N-H之间的氢键形成方式。

第14页:蛋白质中可能产生的氢键力(2)

蛋白质中可能产生的氢键力(2):本页以结构片段图示蛋白质分子中羰基与羧基之间形成的氢键。

第15页:蛋白质中可能产生的氢键力(3)

蛋白质中可能产生的氢键力(3):本页以结构片段图示羟基与羧基氧原子之间形成的氢键。

第16页:蛋白质中可能产生的氢键力(4)

蛋白质中可能产生的氢键力(4):本页以结构片段图示羟基与羰基之间形成的氢键。

第17页:蛋白质中可能产生的氢键力(5)

蛋白质中可能产生的氢键力(5):本页以结构片段图示侧链氨基与羧基之间形成的氢键。

第18页:5.1.4 蛋白质的变性及其影响因素

5.1.4蛋白质的变性及其影响因素

  • 蛋白质变性的概念:天然状态→变性状态
  • 蛋白质变性对食品加工烹调的意义
  • 蛋白质变性的影响因素

第19页:蛋白质变性对结构和功能的影响

蛋白质变性对结构和功能的影响

  • 疏水基团暴露于外——溶解度下降
  • 与水结合能力下降——溶解度和持水性下降
  • 肽键暴露——容易受到蛋白酶的攻击
  • 分子散开——粘度增大
  • 高级结构解散——失去生物活性,杀菌,除去某些有害蛋白质或抗营养物质,提高安全性
  • 酶类失活——提高食品的品质和储藏性
  • 发生沉淀——固定食品形状、产生良好口感、搅打时稳定气泡等

第20页:影响蛋白质变性的因素:温度

影响蛋白质变性的因素:温度

  • 温度系数达600:HTST
  • 影响热变性抗性的因素
  • 氨基酸组成
  • 蛋白质-蛋白质作用
  • 金属辅基
  • 蛋白质浓度
  • 水分活度
  • pH
  • 离子强度
  • 冷冻促进蛋白质变性

第21页:图:水分含量与变性温度

图:水分含量与变性温度:本页以曲线图展示蛋白质变性温度随水分含量升高而下降的关系。

第22页:表:平均疏水性和热变性温度

平均疏水性和热变性温度:下表列出相关数据。

蛋白质的平均疏水性和热变性温度
蛋白质平均疏水性(KJmol-1/残基)变性温度(℃)
血红蛋白3.9867
溶菌酶3.7272
蛋清蛋白4.0176
肌球蛋白4.3379
α-乳球蛋白4.2683
β-乳球蛋白4.5083
生物素结合蛋白3.8185
大豆球蛋白—92
燕麦球蛋白—108

第23页:影响蛋白质变性的因素:压力

影响蛋白质变性的因素:压力

  • 100-1200MPa破坏细胞结构发生变性
  • 高压变性的应用:
  • 鸡蛋凝胶
  • 牛肉嫩化

第24页:影响蛋白质变性的因素:界面作用

影响蛋白质变性的因素:界面作用

  • 界面上高能量水作用
  • 氢键断裂
  • 疏水基团暴露
  • 分子重新定位

第25页:影响蛋白质变性的其他物理因素

影响蛋白质变性的其他物理因素

  • 剪切力:挤压、高速搅拌、均质等
  • 辐照:灭菌处理

第26页:影响蛋白质变性的化学因素

影响蛋白质变性的化学因素

  • pH值:4-10稳定
  • 金属盐:低浓度稳定,高浓度促进变性
  • 有机溶剂:破坏疏水作用和静电力
  • 变性剂:破坏氢键结构
  • 表面活性剂:使蛋白质伸展,增加电性斥力等

第27页:图:盐浓度与蛋白质的变性

图:盐浓度与蛋白质的变性:本页图示乳清蛋白分离物在室温下浸泡于盐溶液24小时后的浊度变化,方块为氯化钙,圆点为氯化镁。

第28页:5.2 蛋白质的功能性质

5.2蛋白质的功能性质

  • 水合性质:吸水性、保水性、溶胀性、黏着性、溶解度、水分散性、粘度等
  • 表面性质:乳化性、起泡性、成膜性、吸收气味
  • 结构性质:弹性、凝胶性、质构性等口感官性质:色泽、气味、味道、适
  • 性、咀嚼性、爽滑度、浑浊度等

第29页:蛋白质在食品中的典型功能

蛋白质在食品中的典型功能:下表列出相关数据。

蛋白质在食品中的典型功能
功能性质作用方式食品系统
溶解性蛋白质溶解,与pH有关饮料
持水性以氢键结合持水肉肠、面包、糕点
粘度结合水,增粘汤、卤
胶凝性形成蛋白胶冻肉冻、豆腐、乳酪
粘着性作为粘着物肉丸、肠、焙烤品
延展性面筋、凝胶肉、焙烤食品
乳化性形成比稳定含脂肪乳化物肠、汤、蛋糕
脂肪吸收和游离脂肪结合肉肠、面包圈
风味结合吸附、释放风味物质人造肉、焙烤食品
起泡性形成能够包容气体的稳定膜蛋糕顶料、甜食

第30页:5.2.1 蛋白质的水合性质

5.2.1蛋白质的水合性质

  • 蛋白质和水通过肽键和氨基酸侧链与水分子发生相互作用。
  • 首先形成化合水和单层吸附水,然后发生多层吸附,进一步与疏水基团作用。
  • 食品加工中的持水能力是蛋白质吸水并保留在蛋白质组织中的能力。包括结合水、吸附水和体相水的总和。
  • 膨润而不溶解
  • 溶解于水形成胶体溶液

第31页:蛋白质水合的位置顺序

蛋白质水合的位置顺序:本页以示意图展示蛋白质分子由内向外依次结合化合水、单层吸附水、多层水直至体相水的位置顺序。

第32页:表:不同蛋白质的水合能力

不同蛋白质的水合能力:下表列出相关数据。

不同蛋白质的水合能力
蛋白质水结合能力(g H2O/g蛋白质)
血红蛋白0.62
溶菌酶0.34
卵清蛋白0.30
肌球蛋白0.44
胶原蛋白0.45
β-乳球蛋白0.54
大豆蛋白0.33
乳清蛋白浓缩物0.45-0.52
酪蛋白钠0.38-0.92

第33页:影响蛋白质水合作用的因素

影响蛋白质水合作用的因素

  • pH值:远离等电点提高水合作用。
  • 温度:温度提高则氢键作用和离子与水作用减弱
  • 变性:总结合水量增加,但凝聚后下降。
  • 离子:盐溶效应和盐析效应,磷酸盐的作用

第34页:蛋白质的溶解度

蛋白质的溶解度

  • 等电点时蛋白质的溶解度最低。
  • 低离子强度促进溶解,高强度促进沉淀。
  • 0-40℃之间溶解度随温度升高而上升,以后由于蛋白质聚集和变性而下降。

第35页:需要蛋白质粘度和溶解度的食品

需要蛋白质粘度和溶解度的食品

  • 水溶性蛋白质饮料
  • 液态奶
  • 肉汤
  • 肉卤
  • 凉拌菜调料
  • 稀奶油

第36页:蛋白质的粘度

蛋白质的粘度

  • 蛋白质粘度取决于分子的表观直径
  • 蛋白质分子量、体积、电荷、变形程度
  • 蛋白质-水相互作用
  • 蛋白质-蛋白质相互作用,浓度与分子聚集度
  • 剪切稀释的机理
  • 分子定向
  • 流动中变形
  • 非共价键断裂使蛋白质间相互作用减小
  • 触变性:当剪切力停止后,分子重新形成网络而粘度增大
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