蛋白质

主要元素：C、H、O、N；蛋白质含量=含氮量×6.25；基本组成单位氨基酸；结构及性质；在食品加工中的功能性质

蛋白质

主要元素：C、H、O、N

蛋白质含量=含氮量×6.25

基本组成单位氨基酸

一.结构和特点

结构通式：

20种氨基酸都是α-氨基酸， 彼此区别主要在于R基团结构和性质的不同

二.分类

1.依据

依据R基团的酸、碱性分为：中性、酸性和碱性

依据R基团的化学结构分为：脂肪族、芳香族、杂环族

依据R基团的带电性可分为：疏水性R基团氨基酸、不带电荷R基团氨基酸和带电荷R基团氨基酸

依据氨基酸对人体的重要性可分为

必须氨基酸（8种：蛋携来一本亮色书）

人体必需

人体合成不足

必须从食物中获得

非必需氨基酸

2.组成蛋白质20种氨基酸的结构及分类

中性氨基酸（五种）

脂肪族氨基酸（4种）：甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）

含羟基氨基酸（2种）：丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）

含巯基氨基酸（2种）：半胱氨酸（Cys）、蛋氨酸（Met）

芳杂环氨基酸（4种）：脯氨酸（Pro）、笨丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Trp）

酰胺（2种）：天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）

酸性氨基酸（两种）：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）

碱性氨基酸（三种）：精氨酸（Arg）、组氨酸（His）、赖氨酸（Lys）

三.理化性质

（一）物理性质

1.溶解度：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于乙醚

2.炫光性

3.味感

4.费歇尔投影式

（二）化学性质

1.等电点

PH < pI，氨基酸带正电

PH=pI，氨基酸不带电

PH >pI，氨基酸带负电

2.成肽反应

概念：

寡肽：氨基酸分子数目在2-10之间

多肽：氨基酸分子数目超过10

3.与茚三酮反应

1.氨基酸+茚三酮→蓝紫色化合物 （最大吸收值在570nm波长处）

2.脯氨酸+羟基脯氨酸→黄色产物 （最大吸收值在440nm波长处）

结构及性质

结构

一级结构（肽键、二硫键）：肽链中氨基酸的排列顺序及二硫键的位置

二级结构（氢键）

概念：指肽链主链有规则的盘曲折叠所形成的构像

结构类型（通过氢键折叠）

α-螺旋

β折叠

三级结构（氢键、疏水键、盐键、范德华力）

概念：指在二级结构的基础上，多肽链进一步盘曲折叠而形成的具有一定规律的三维空间结构（主链+侧链）

“亲水表面，疏水核”：有助于蛋白质溶于水

四级结构（氢键、疏水键、盐键、范德华力）

概念：几条多肽链在三级结构的基础上缔结在一起所构成的聚合体（亚基）

并非所有蛋白质分子都有四级结构

亚基：每条各具独立三级结构的多肽，其单独存在，不具有生物活性

理化性质

1.等电点

PH < pI，蛋白质带正电荷

PH =pI，蛋白质不带电

PH >pI，蛋白质带负电荷

2.胶体性质

影响蛋白质胶体稳定的因素

水化膜

电荷

3.溶解度

一般溶于水

影响因素：PH、离子强度、温度、浓度

4.沉淀作用

概念：使蛋白质从溶液中析出的现象

分类

可逆沉淀（非变性沉淀）

盐析

概念：在蛋白质水溶液中，加入大量高浓度的强电解质盐，可破坏蛋白质分子表面的水化膜，中和它们的电荷，因而使蛋白质沉淀析出的过程。

常用的盐：硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等

是最常用的蛋白质沉淀方法。 该方法不会产生蛋白质变性。

有机溶剂沉淀

概念：在蛋白质溶液中，加入能与水互溶的有机溶剂，这些有机溶剂破坏了蛋白质颗粒的水化膜，蛋白质产生沉淀

常用的有机溶剂：乙醇、丙醇等

等电点沉淀

弱酸弱碱

作用机理：破坏蛋白质表面的电荷

不可逆沉淀（变性沉淀）

加热变性沉淀：几乎所有蛋白质都因加热变性而凝固

强酸强碱沉淀

常用酸：三氯醋酸、水杨磺酸、硝酸等

重金属盐沉淀

常用的重金属有：汞、银、铅、铜

重金属中毒解毒剂：生蛋清、牛奶、豆浆

生物碱沉淀：苦味酸、磷钨酸、鞣酸、碘化钾、磷钼酸、三氯醋酸

5.变性作用

概念：指当天然蛋白质受到物理或化学因素的影响时，使蛋白质分子内部的二、三、四级结构发生异常变化，从而导致生物功能丧失或物理化学性质改变的现象

变性后的特性

1.分子内部的疏水性基团暴露出来，蛋白质在水中溶解性能降低

2.由于四级结构的变化，某些生物蛋白质的生物活性丧失

3.蛋白质的肽键更多的暴露出来，易被蛋白酶结合而水解

4.蛋白质结合水的能力发生变化

5.蛋白质分散系的黏度发生了变化

6.蛋白质的结晶能力丧失。

复性：当引起变性的因素比较温和，仅造成蛋白质的构象有些松散，但当除去变性因素后，可根据热力学原理缓慢地重新自发折叠恢复原来的构象，并恢复所有生物活性，这种现象称为蛋白质的复性

影响因素

物理因素

加热

冷冻

机械处理

静高压

化学因素

酸碱

盐类

有机溶质

有机溶剂

还原剂

表面活性剂

结构与功能的关系

1.一级结构与功能的关系：一级结构改变会引起功能改变或完全丧失（分子病）

2.空间结构与功能的关系

1.一级结构决定蛋白质的空间结构 （二、三、四级）

2.蛋白质的空间结构决定生理功能

3.蛋白质的改变也会影响蛋白质的功能

分类

1.按组成成分分为：单纯蛋白质、结合蛋白质

2.按子形状分为：球状蛋白质（主）、纤维蛋白质

3.按大小与分子量分为：单体蛋白质（只含一条多肽链）、寡聚蛋白质（含两条以上多肽链）

4.按营养价值分为：完全蛋白质、半完全蛋白质、不完全蛋白质

在食品加工中的功能性质

概念：蛋白质的功能性质是指在食品加工、贮藏和销售过程中蛋白质对食品需宜特征作出贡献的那些物理和化学性质

分类

水化性质

蛋白质-蛋白质相互作用有关的性质

表面性质

一.水合作用

概念：蛋白质的水合是通过蛋白质分子表面上各种极性基因与水分子相互作用而实现的，主要用溶解度、吸水能力和持水性表示

干燥蛋白质逐渐水合过程： 干蛋白质→极性位点结合吸附水分子→多分子层水吸附→液态水凝聚→溶胀

“溶剂化”分散成溶液

溶胀的不溶性颗粒

环境对水合作用的影响

浓度

5~10%：浓度↑，水合作用↑

15~20%：Pro沉淀，水合作用↓

PH

等于pI时：水合作用最低（如：僵直期的牛肉）

高于或低于pI时：水合作用↑

为9~10时：水合作用较大

温度：T↑，蛋白质结合水的能力↓

离子强度：离子强度低浓度的盐能提高蛋白质的水合能力

盐的种类

低盐：在低盐浓度（ <0.2mol/L）时，有助于蛋白质水化和提高其溶解度→盐溶效应

高盐：当盐浓度更高时，由于离子的水化作用争夺了水，导致蛋白质“脱水”从而降低其溶解度→盐析效应

二.凝胶作用

概念：是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程

食品蛋白凝胶分类

加热后冷却产生的凝胶（热可逆凝胶）

加热状态下产生凝胶（不透明且非可逆）——如：蛋清蛋白在煮蛋中形成的凝胶

由钙盐等二价金属盐形成的凝胶——如卤水（CuSO4）点豆腐

不加热而经部分水解成PH调整到等电点而形成的凝胶——酪蛋白→老酸奶

影响蛋白质凝胶形成的因素

浓度：蛋白质溶液的浓度↑，越有利于蛋白质凝胶的形成

结构：二硫键含量越高，形成的凝胶强度也越高

添加物：不同的蛋白质相互混合，可促进凝胶的形成；添加多糖也有作用

PH：在pI附近易形成凝胶

三.质构化（组织化）

概念：指蛋白质从球状结构转变成纤维结构，使其具有类似于肉类的口袋特性 组织化蛋白质应用以下几种功能性质：咀嚼性、弹性、柔软性和多汁性

方法和原理（了解）

热凝结和形成薄膜（腐竹生产或可食性蛋白质包装材料）

纤维的形成（人造肉或类似肉的蛋白食品）

四.乳化作用

概念：指蛋白质可以把油和水均匀的分散开而形成稳定乳状液的性质

乳状液

O/W 型乳状液：水包油型

W/O型乳状液：油包水型

3.影响因素（了解）

蛋白质的溶解度：溶解度越大，乳化性越好

PH值：PH＝pI时，溶解度低，乳化性差；溶解度高，乳化性好

加热：乳化能力↓

添加小分子表面活性剂：使蛋白质保留界面能力↓，使乳化能力↓

蛋白质的疏水性和界面存在形式：蛋白质疏水性越强，乳状液越稳定；蛋白质在界面上以列车形式存在，有利于乳状液稳定

五.发泡作用（起泡性质）

概念：是指蛋白质在汽一液界面形成坚韧的薄膜，使大量气泡并入和稳定的能力

泡沫型食品：蛋糕、棉花糖、蛋奶酥、面包等

影响因素：PH、盐、油脂、温度、蛋白质浓度或种类 糖：抑制蛋白质起泡，但可以提高蛋白质起泡的稳定性 其他：例如油脂、搅拌温度、时间、方向

六.面团的形成

概念：小麦胚乳面筋蛋白质于室温下与水结合、揉搓，能够形成黏稠，有弹性和可塑性的面团，这种作用就称为面团的形成

典型特征

拉伸性

膨胀性（持气性）

面筋蛋白

麦谷蛋白

分子质量大，（键内、键间）二硫键 决定面团的弹性、黏合性和抗张强度

过多→过度黏结

麦醇溶蛋白

（键内）二硫键 促进面团的流动性、伸展性和膨胀性

过多→过度延展

影响因素

面筋的含量与质量：麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的占比相关

氧化还原剂

加入半胱氨酸，偏亚硫酸氢盐等还原剂会降低面团的黏弹性

加入氧化剂，则能提高面团的硬度和黏弹性

添加物

面团中加糖、淀粉等，可争夺面筋蛋白的水分，阻碍其水化作用（降低面团黏弹性）

脂肪的添加也可能改变面筋网络

食品加工对蛋白质功能和营养价值的影响

一.在热处理下的变化

化学变化：变性、分解、异构化等

影响

有利

1.适度加热使蛋白质变性，易于消化吸收。

2.防止风味、色泽等裂变，使抗营养因子毒素失活

不利：过度加热造成营养损失和有害物形成

二.在低温处理下的变化

影响

冷藏：蛋白质较稳定，受到的影响很小

冷冻：营养价值无影响，蛋白质品质发生变化

变性程度：与冷冻速度有关，快速冷冻利于保持食品原有质地和风味

三.在碱处理下的变化

影响

1.加碱会使蛋白质发生异构化

2.加碱会使蛋白质交联，降低蛋白质的消化吸收率

四.在脱水处理下的变化

分类及影响

传统的脱水方法以自然的温热空气干燥

真空干燥：对肉的品质损害小

冷冻干燥

可保持原形及大小，具有多孔性，有较好的恢复性

但会使部分蛋白质变性，肉质坚韧，保水性下降

喷雾干燥：蛋乳的脱水（奶粉，豆粉）常用此法，对蛋白质损害极小

五.在氧处理下的变化（了解）

分类

1.食品加工过程中添加氧化剂 如：过氧化氢、过氧化苯、甲烷、次氯酸钠等 这些氧化剂会对食品中的蛋白质产生影响

2.食物本身含有的

影响：含硫氨酸和芳香族氨基酸易被氧化

六：油脂氧化（了解）

加速氨基酸氧化

发生链式反应， 产生的丙二醛和自由基会使蛋白质交联， 降低蛋白质的消化吸收率

七.亚硝酸盐（了解）

来源：土壤、水体和动植物组织中 硝酸盐→亚硝酸盐

危害：与氨基酸反应，产生亚硝胺

注：带电的氨基酸残基数目越大，水合能力越大

依据：分散质的大小

羰基和亚氨基都具有形成氢键的能力