第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学主讲：张洪微食品化学1高等课件蛋白质在食品加工中的意义蛋白质在食品加工中的意义n n蛋白质是食品中三大营养素之一蛋白质是食品中三大营养素之一n n蛋白质对食品的色、香、味及组织结构蛋白质对食品的色、香、味及组织结构等具有重要意义等具有重要意义n n一些蛋白质具有生物活性功能，是开发一些蛋白质具有生物活性功能，是开发功能性食品原料之一功能性食品原料之一2高等课件蛋白质的分类蛋白质的分类按分子按分子形状形状分：分：纤维状蛋白质、球纤维状蛋白质、球状蛋白质状蛋白质按分子按分子组成组成分：分：简单蛋白质、结合简单蛋白质、结合蛋白质蛋白质按蛋白质的按蛋白质的溶解度溶解度分：分：清蛋白、清蛋白、 谷谷蛋白、蛋白、 球蛋白、球蛋白、 醇溶蛋白醇溶蛋白3高等课件食品中蛋白质来源食品中蛋白质来源6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6微生物中蛋白质：酵母4高等课件本章内容本章内容n n第一节第一节 蛋白质在食品中的功能性质蛋白质在食品中的功能性质n n第二节第二节 蛋白质在贮藏和加工过程中物蛋白质在贮藏和加工过程中物理和化学变化理和化学变化n n第三节第三节 食品中常见的蛋白质食品中常见的蛋白质5高等课件第一节第一节 蛋白质在食品中的功能性质蛋白质在食品中的功能性质功能性质：功能性质：在食品加工、保藏、制备和消费在食品加工、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。白质的物理和化学性质。水化性质、表面性质、结构性质、感观性质水化性质、表面性质、结构性质、感观性质6高等课件功功 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 水化性质结构性质表面性质感观性质7高等课件一、蛋白质的水合性质 蛋白质分子中带电基团、主链肽基蛋白质分子中带电基团、主链肽基团、团、AsnAsn、GlnGln的酰胺基、的酰胺基、SerSer、TheThe和非和非极性残基团与水分子相互结合的性质。极性残基团与水分子相互结合的性质。 如如分散性、湿润性、溶解性、黏度、分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作用、乳化和起泡性胶凝作用、乳化和起泡性等，都取决于水等，都取决于水- -蛋白质的相互作用。蛋白质的相互作用。8高等课件作用方式： 9高等课件结合过程 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10高等课件氨基酸残基的水合能力氨基酸残基的水合能力带电的氨基酸残基数目越大，带电的氨基酸残基数目越大，水合能力越大。水合能力越大。 11高等课件影响蛋白质水合性质的环境因素 1.1.浓度：浓度：浓度浓度浓度浓度 ，蛋白质总吸水量，蛋白质总吸水量，蛋白质总吸水量，蛋白质总吸水量2.pH 2.pH ：pIpI，水合作用最低；，水合作用最低；，水合作用最低；，水合作用最低；pH pH 910910时水合能力较强时水合能力较强时水合能力较强时水合能力较强3.3.温度：温度：温度温度温度温度 ，蛋白质结合水的能力，蛋白质结合水的能力，蛋白质结合水的能力，蛋白质结合水的能力 （变性蛋白质结合水的能力比天然蛋白质高约（变性蛋白质结合水的能力比天然蛋白质高约（变性蛋白质结合水的能力比天然蛋白质高约（变性蛋白质结合水的能力比天然蛋白质高约1010） 4.4.盐：盐：盐溶盐溶盐溶盐溶效应与效应与效应与效应与盐析盐析盐析盐析效应。效应。效应。效应。12高等课件二、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13高等课件影响因素 1.pH和溶解度和溶解度2.离子强度 植物蛋白质提取: pH89高度溶解 pH4.54.8处采用等电点沉淀。 14高等课件影响因素3.温度温度 040 温度温度，溶解度，溶解度 40 温度温度，溶解度，溶解度 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 。15高等课件影响因素4.有机溶剂 导致蛋白质溶解度下降或沉淀 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16高等课件三、蛋白质溶液的黏度n n理想溶液理想溶液 n n蛋白质溶液蛋白质溶液 牛顿流体 假塑性或剪切变稀 17高等课件蛋白质切变稀释的原因：n分子朝着流动方向逐渐取向，使磨擦分子朝着流动方向逐渐取向，使磨擦阻力减少。阻力减少。n蛋白质的水合范围沿着流动方向形变。蛋白质的水合范围沿着流动方向形变。n氢键和其他弱键的断裂导致蛋白质聚氢键和其他弱键的断裂导致蛋白质聚集体或网络结构的解离。集体或网络结构的解离。18高等课件影响蛋白质流体黏度特性因素： 蛋白质分子或颗粒的表观直径蛋白质分子或颗粒的表观直径 表观直径表观直径 黏度黏度蛋白质分子固有的特性。蛋白质分子固有的特性。蛋白质蛋白质- -溶剂间的相互作用。溶剂间的相互作用。蛋白质蛋白质- -蛋白质间的相互作用蛋白质间的相互作用。19高等课件四、蛋白质的胶凝作用n n聚合或聚集聚合或聚集反应：一般是指大的复合物的反应：一般是指大的复合物的形成。形成。20高等课件聚合或聚集反应: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未发生变性时的时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。21高等课件凝胶化作用机制 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静电相互作用静电相互作用A氢键、疏水相互作用氢键、疏水相互作用A二硫键二硫键A金属离子的交联相互作用金属离子的交联相互作用22高等课件（一）胶凝过程n蛋白质分子构象的改变或部分伸展，发生蛋白质分子构象的改变或部分伸展，发生变性变性n单个变性的蛋白质分子逐步单个变性的蛋白质分子逐步聚集，有序聚集，有序地地形成可以容纳水等物质的网状结构形成可以容纳水等物质的网状结构23高等课件大豆蛋白质的胶凝过程示意图大豆蛋白质的胶凝过程示意图24高等课件（二）凝胶类型凝结块（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1.根据凝胶形成方式根据凝胶形成方式乳清蛋白血清蛋白25高等课件透明凝胶透明凝胶不透明凝胶不透明凝胶26高等课件n热致凝胶通过加热形成热致凝胶通过加热形成 n非热致凝胶通过调节非热致凝胶通过调节pH值、加入二价值、加入二价金属离子或部分水解蛋白质而形成金属离子或部分水解蛋白质而形成 （二）凝胶类型2.根据凝胶形成途径根据凝胶形成途径27高等课件（二）凝胶类型n热可逆凝胶重新加热后形成溶液，冷热可逆凝胶重新加热后形成溶液，冷却后恢复凝胶却后恢复凝胶n非热可逆凝胶凝胶形成后加热处理不非热可逆凝胶凝胶形成后加热处理不再变化再变化 3.根据凝胶对热的稳定性根据凝胶对热的稳定性28高等课件（三）影响蛋白质凝胶化作用的因素（三）影响蛋白质凝胶化作用的因素1.1.氨基酸残基的类型氨基酸残基的类型 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 2.pH 2.pH 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凝胶的最适pHpH约约7 78 8 3.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 4.金属离子金属离子 Ca2+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29高等课件五、蛋白质的织构化五、蛋白质的织构化蛋白质的织构化是在开发利用植物蛋白质的织构化是在开发利用植物蛋白和新蛋白质中要特别强调的一蛋白和新蛋白质中要特别强调的一种功能性质。种功能性质。蛋白质织构化的方法：蛋白质织构化的方法： 热凝结和形成薄膜热凝结和形成薄膜 纤维的形成纤维的形成 热塑性挤压热塑性挤压 30高等课件腐腐 竹竹热凝结和形成薄膜热凝结和形成薄膜 31高等课件大大 豆豆 蛋蛋 白白 肉肉纤维的形成纤维的形成 32高等课件组织蛋白组织蛋白热塑性挤压热塑性挤压33高等课件大豆组织蛋白的结构大豆组织蛋白的结构34高等课件六、面六、面团的形成团的形成 面筋蛋白面筋蛋白（占（占Pr80Pr80）麦谷蛋白：麦谷蛋白：分子质量大，二硫键（链内、链间），决定面团的弹性、黏合性和抗张强度麦醇溶蛋白：麦醇溶蛋白：链内二硫键，促进面团的流动性、伸展性和膨胀性。过度黏结过度黏结 过度延展过度延展 35高等课件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、有黏弹性和使蛋白相互聚集、有黏弹性和与脂肪有效结合。与脂肪有效结合。二硫键：二硫键：使面团坚韧。使面团坚韧。36高等课件七、蛋白质的界面性质 n是指蛋白质能自发地迁移至汽是指蛋白质能自发地迁移至汽- -水界面或油水界面或油- -水界面的性质。水界面的性质。 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：能否快速地吸附至界面能否快速地吸附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 乳化性、起泡性37高等课件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npH值 pH=PI 溶解度小时，降低其乳化作用 pH=PI 溶解度大，增加其他乳化作用n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。 （1）蛋白质的乳化性质）蛋白质的乳化性质38高等课件（2）蛋白质的起泡性起泡力、泡沫稳定性影响泡沫形成和稳定性的因素1.1.蛋白质的分子性质：蛋白质的分子性质：2.2.蛋白质的浓度：蛋白质的浓度：2 28 8，浓度，浓度 起泡性起泡性 ，超过，超过1010，气泡变小，泡沫变硬。，气泡变小，泡沫变硬。3.3.温度：适当加热处理可提高起泡性能。温度：适当加热处理可提高起泡性能。4.pH4.pH值：值：pHpH处于或接近处于或接近pIpI时，提高了蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性。时，提高了蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性。5.5.盐：盐析时则显示较好的起泡性质。盐：盐析时则显示较好的起泡性质。6.6.糖：损害起泡力，改进泡沫的稳定性。糖：损害起泡力，改进泡沫的稳定性。 7.7.脂：稳定性下降脂：稳定性下降 8.8.搅打：过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低搅打：过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低 39高等课件八、蛋白质与风味物质的结合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40高等课件结合方式 n干蛋白粉干蛋白粉 物理吸附 范德华力和毛细管作用吸附 化学吸附 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 非极性配位体与蛋白质表面的疏水性小区相互作用 通过氢键相互作用 静电相互作用 共价键41高等课件影响蛋白质与风味结合的因素 1.1.蛋白质的构象蛋白质的构象2.2.水：水：促进极性挥发物的结合。促进极性挥发物的结合。 3.3.pHpH：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 。4.4.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 。5.5.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化学改性会改变蛋白质的风味物结合性质。质。 42高等课件九、蛋白质的改性n n采用物理、化学、酶学和基因方法改进采用物理、化学、酶学和基因方法改进蛋白质的功能性质。蛋白质的功能性质。化学改性酶法改性43高等课件第二节第二节 蛋白质在食品加工和贮藏中的蛋白质在食品加工和贮藏中的物理、化学和营养变化物理、化学和营养变化一、加热处理对蛋白质的影响s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s破坏食品组织中酶，有利食品的品质保持破坏食品组织中酶，有利食品的品质保持s促进蛋白质消化促进蛋白质消化s破坏抗营养因子破坏抗营养因子s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s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sT200T200，碱性条件下，色氨酸发生异构化，碱性条件下，色氨酸发生异构化s剧烈热处理引起蛋白质生成环状衍生物剧烈热处理引起蛋白质生成环状衍生物44高等课件二、低温处理下的变化n食品的低温贮藏可延缓或阻止微生物的生食品的低温贮藏可延缓或阻止微生物的生长并抑制酶的活性及化学变化。长并抑制酶的活性及化学变化。 冷却（冷藏）冷却（冷藏） 冷冻（冻藏）冷冻（冻藏） 45高等课件三、碱处理下的变化三、碱处理下的变化n与热处理同时进行时，对蛋白质的营养价与热处理同时进行时，对蛋白质的营养价值影响很大。值影响很大。四、氧化处理下的变化四、氧化处理下的变化n导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有害物质。害物质。46高等课件五、脱水处理下的变化五、脱水处理下的变化 传统的脱水方法坚韧，风味变差。传统的脱水方法坚韧，风味变差。 真空干燥损害小。真空干燥损害小。 冷冻干燥回复性好，营养变化小。冷冻干燥回复性好，营养变化小。 喷雾干燥损害较小。喷雾干燥损害较小。 鼓膜干燥焦味，溶解度降低。鼓膜干燥焦味，溶解度降低。 47高等课件六、辐照处理下的变化六、辐照处理下的变化 含硫氨酸残基和芳香族氨基酸残基易分解 七、机械处理下的变化七、机械处理下的变化 对食品中的蛋白质有较大的影响 48高等课件本章小结n蛋白质的功能性质 水合性质水合性质、结构性质、结构性质、界面性质界面性质、感观性质、感观性质n食品加工对蛋白质的影响49高等课件