大豆蛋白质材料课件.ppt
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1、第第五五章章 大豆蛋白质材料大豆蛋白质材料环境友好高分子环境友好高分子2目的和要求了解蛋白质的组成与结构了解蛋白质的组成与结构熟悉大豆蛋白质的来源、性质与用途等熟悉大豆蛋白质的来源、性质与用途等重点掌握大豆蛋白质材料的制备、性能与应用重点掌握大豆蛋白质材料的制备、性能与应用主要内容蛋白质简介蛋白质简介小小分子增塑的大豆蛋白质材料分子增塑的大豆蛋白质材料合成大分子增塑的大豆蛋白质材料合成大分子增塑的大豆蛋白质材料天然高分子天然高分子-大豆蛋白质材料大豆蛋白质材料无机物增强增韧的大豆蛋白质材料无机物增强增韧的大豆蛋白质材料大豆蛋白质衍生物材料大豆蛋白质衍生物材料本章主要内容本章主要内容生命是蛋白质
2、的存在方式,生命是蛋白质的存在方式,这种存在方式本质上就在于这种存在方式本质上就在于蛋白质化学成分的不断自我蛋白质化学成分的不断自我更新。更新。恩格斯恩格斯由此可见,蛋白质对于生命来说是非常重要。由此可见,蛋白质对于生命来说是非常重要。1.蛋白质简介蛋白质简介中国工程院院士、中国工程院院士、广州医学院呼吸疾病研究所所长广州医学院呼吸疾病研究所所长抗抗“非典非典”最前沿领军人物最前沿领军人物钟钟南南山山4SARS病毒的电子图片 SARSSARS病的凶手病的凶手冠状病毒,冠状病毒,有自己的核酸和蛋白质有自己的核酸和蛋白质。它进入人体后,借助人体内的原料合成病毒。当人体。它进入人体后,借助人体内的原
3、料合成病毒。当人体发病时,就是它的蛋白质对我们起了作用。发病时,就是它的蛋白质对我们起了作用。56CH4甲烷甲烷CHHHHCOOHCOOHNH2甘氨酸甘氨酸 羧基羧基氨基氨基氨基酸的结构氨基酸的结构CHNH2HCOOH甘氨酸甘氨酸CHNH2CHCOOHCH3CH3缬氨酸缬氨酸CHNH2COOHCH3CHNH2CHCOOHCH3CH3CH2亮氨酸亮氨酸丙氨酸丙氨酸1它们在结构上有何相同点和不同点?它们在结构上有何相同点和不同点?观察与观察与思考思考试一试推导出氨基酸的结构通式RCHNH2COOHCH31 1、每种氨基酸、每种氨基酸至少至少有一个氨基有一个氨基(-NH2)(-NH2)和一个羧和一个
4、羧基基(-COOH)(-COOH),且氨基和羧基连在同一个碳原子上。,且氨基和羧基连在同一个碳原子上。2 2、这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团(、这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团(R R表示表示)3 3、氨基酸之间的区别在于、氨基酸之间的区别在于R R基不同基不同(R R基不同,氨基酸就不基不同,氨基酸就不同)。同)。问题:它们是组成蛋白质的氨基酸?CHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2HCH2COOH脱水缩合反应脱水缩合反应脱水缩合:脱水缩合:一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基相连形成肽键,同时失去一分
5、子水的过程。子的羧基相连形成肽键,同时失去一分子水的过程。二肽二肽脱水缩合反应脱水缩合反应H2OH2OH NH2-C-COOH-R1-H HNH-C-COOH-R2-HHNH-C-COOH-R3-H NH-C-CO-R2-H NH2-C-CO-R1-H NH-C-COOH-R3-肽键肽键三肽三肽 蛋白质由蛋白质由 C、H、O、N、S等元素组成,特种蛋白质还含有铜、等元素组成,特种蛋白质还含有铜、铁、磷、铂、锌、碘等元素。铁、磷、铂、锌、碘等元素。组成蛋白质的单体为氨基酸,蛋白质水解得到各种组成蛋白质的单体为氨基酸,蛋白质水解得到各种-氨基酸的氨基酸的混合物。混合物。仅有大约仅有大约20种氨基酸
6、是维持生命存在所必不可少的。在这种氨基酸是维持生命存在所必不可少的。在这20种种氨基酸中,有氨基酸中,有11种可以在人体中合成,其余种可以在人体中合成,其余9种从食物中获得。种从食物中获得。不同的组合方式使蛋白质具有众多不同的种类,从而也具有不不同的组合方式使蛋白质具有众多不同的种类,从而也具有不同的性能。同的性能。CRCOOHHNH2CRCOOHHCRHNH2CONH1.蛋白质简介蛋白质简介蛋白质的结构蛋白质的结构一级结构蛋白质的蛋白质的一级结构一级结构是指蛋白质多肽链中是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺氨基酸的排列顺序序,包括,包括二硫键的位置二硫键的位置。其中最重要的是多肽链的氨基。其中最
7、重要的是多肽链的氨基酸顺序。酸顺序。一级结构是蛋白质分子结构的基础,它包含了决定蛋白一级结构是蛋白质分子结构的基础,它包含了决定蛋白质分子所有结构层次构象的全部信息。蛋白质一级结构质分子所有结构层次构象的全部信息。蛋白质一级结构研究的内容包括蛋白质的氨基酸组成、氨基酸排列顺序研究的内容包括蛋白质的氨基酸组成、氨基酸排列顺序和二硫键的位置、肽链数目、末端氨基酸的种类等。和二硫键的位置、肽链数目、末端氨基酸的种类等。蛋白质的结构蛋白质的结构二级结构二级结构描述其构象或形状,主要有两种形式:-螺旋结构:蛋白质分子的肽链不是伸直展开的,而是盘绕曲折成为螺旋形。-片层结构:也称折叠结构,由相邻两条肽链或
8、一条肽链内两个氨基酸残基间的碳基和亚氨基形成氢键所构成的结构。对于螺旋结构,氢键存在于单个分子链中,而对于折叠结构氢键存在于相邻的链间。蛋白质的结构蛋白质的结构三级结构三级结构主要针对球状蛋白质而言,是指多肽链在二级结构、超二级结构主要针对球状蛋白质而言,是指多肽链在二级结构、超二级结构以及结构域的基础上进一步卷曲折叠形成的复杂球状分子结构。以及结构域的基础上进一步卷曲折叠形成的复杂球状分子结构。稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些所谓弱的相互作用或称稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些所谓弱的相互作用或称非共价键或次级键,包括氢键、范德华力、疏水作用和盐键(离非共价键或次级键,包括氢键、范德
9、华力、疏水作用和盐键(离子键),也包括共价二硫键。子键),也包括共价二硫键。稳定蛋白质三维结构的各种作用力稳定蛋白质三维结构的各种作用力盐键;氢键;疏水作用;盐键;氢键;疏水作用;范德华力;二硫键范德华力;二硫键蛋白质的结构蛋白质的结构四级结构四级结构是指在亚基和亚基之间通过疏水作四级结构是指在亚基和亚基之间通过疏水作用等次级键结合成为有序排列的特定的空间用等次级键结合成为有序排列的特定的空间结构。结构。四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚亚基基,亚基通常由一条多肽链组成,有时含两,亚基通常由一条多肽链组成,有时含两条以上的多肽链,单独存在时一般没有生物条
10、以上的多肽链,单独存在时一般没有生物活性。活性。稳定四级结构的作用力与稳定三级结构的没稳定四级结构的作用力与稳定三级结构的没有本质区别。有本质区别。血红蛋白四级结构示意图血红蛋白四级结构示意图 蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质在材料领域的应用 纺织物 羊毛、丝绸、羽绒服 蚕丝是天然蛋白质类纤维,是自然界唯一可供纺织用的天然长丝。蛋白质在材料领域的应用蛋白质在材料领域的应用(1 1)来源与组成)来源与组成大豆蛋白质是大豆的主要组分,是资源丰富、品质优良、加大豆蛋白质是大豆的主要组分,是资源丰富、品质优良、加工易得并且价格低廉的植物性蛋白质,约占全球植物蛋白的工易得并且价格低廉的植物性蛋白质,约占全
11、球植物蛋白的60%60%,被誉为,被誉为“生长着的黄金生长着的黄金”。大豆最主要的组分是大豆最主要的组分是蛋白质蛋白质、油脂油脂、碳水化合物碳水化合物、粗纤维粗纤维和和水分水分。其中,蛋白质含量约为。其中,蛋白质含量约为36%36%,油脂,油脂19%19%,碳水化合物,碳水化合物22.5%22.5%,纤维,纤维5%5%,水分,水分12%12%,灰分,灰分5.5%5.5%。大豆蛋白主要成分为大豆蛋白主要成分为大豆球蛋白大豆球蛋白和和大豆乳清蛋白大豆乳清蛋白,其中,大,其中,大豆球蛋白占豆球蛋白占90%90%。大豆大豆蛋白概述蛋白概述(2)大豆蛋白的提取)大豆蛋白的提取 根据加工过程和蛋白质组分含
12、量的不同,大豆的加工可分为根据加工过程和蛋白质组分含量的不同,大豆的加工可分为大豆粉(大豆粉(SFSF)、大豆浓缩蛋白()、大豆浓缩蛋白(SPCSPC)、大豆分离蛋白()、大豆分离蛋白(SPISPI)和大豆渣(和大豆渣(SDSD),前三者是大豆蛋白质的主要产物,而大豆渣),前三者是大豆蛋白质的主要产物,而大豆渣是副产物。是副产物。大豆粉大豆粉分为全脂大豆粉和脱脂大豆粉,用作工业原料的主要分为全脂大豆粉和脱脂大豆粉,用作工业原料的主要是后者。脱脂大豆粉又分为烘烤的脱脂大豆粉和低变性脱脂大是后者。脱脂大豆粉又分为烘烤的脱脂大豆粉和低变性脱脂大豆粉,它是大豆经过清洗、干燥、榨油(或抽提)、脱皮、脱豆
13、粉,它是大豆经过清洗、干燥、榨油(或抽提)、脱皮、脱除溶剂、粉碎、过筛等加工工序后所得的粉末,其中大豆蛋白除溶剂、粉碎、过筛等加工工序后所得的粉末,其中大豆蛋白含量含量50%50%。大豆大豆蛋白概述蛋白概述大豆浓缩蛋白大豆浓缩蛋白是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除去大豆油和水溶性非蛋白部分后,含有不少于去大豆油和水溶性非蛋白部分后,含有不少于70%70%的大的大豆蛋白质。豆蛋白质。大豆分离蛋白大豆分离蛋白是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除是指从高质、干净、完整和脱皮大豆中除去大豆油和水溶性非蛋白部分后,含有不少于去大豆油和水溶性非蛋白部分后,含有不少于9
14、0%90%的大的大豆蛋白质。豆蛋白质。大豆渣大豆渣是大豆经榨油(或抽提)、并且分离出大豆浓缩是大豆经榨油(或抽提)、并且分离出大豆浓缩蛋白或大豆分离蛋白后剩余的残渣。蛋白或大豆分离蛋白后剩余的残渣。大豆大豆蛋白概述蛋白概述(3 3)大豆蛋白的性质)大豆蛋白的性质溶解特性:溶解特性:溶液的溶液的pHpH值为值为9 9以上时,大部分以上时,大部分SPISPI能溶解能溶解于水中;当于水中;当pHpH值为值为4.644.64(大豆蛋白的等电点)时,其(大豆蛋白的等电点)时,其溶解度最小。溶解度最小。变性:变性:当大豆蛋白质受到外界各种因素的作用时,维当大豆蛋白质受到外界各种因素的作用时,维持其高级结构
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