食品化学第三章蛋白质 课件.ppt
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- 食品化学第三章蛋白质 课件 食品 化学 第三 蛋白质
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1、1 本章内容本章内容n第一节第一节 氨基酸氨基酸n第二节第二节 蛋白质和肽蛋白质和肽n第三节第三节 蛋白质的变性蛋白质的变性n第四节第四节 蛋白质的功能性质蛋白质的功能性质n第五节第五节 蛋白质在加工储藏中的变化蛋白质在加工储藏中的变化n第六节第六节 常见食品蛋白质与新的蛋白质资源常见食品蛋白质与新的蛋白质资源n组成蛋白质的元素主要有组成蛋白质的元素主要有C C、H H、O O、N N、S S、P P n有些蛋白质还含有微量金属元素有些蛋白质还含有微量金属元素FeFe、CuCu、ZnZn、MnMn、CoCo、MoMo,个别蛋白质还含有,个别蛋白质还含有I I。分分 类类分子形状:分子形状:纤维
2、蛋白质、球蛋白质纤维蛋白质、球蛋白质分子组成分子组成:简单蛋白质:仅有肽链组成简单蛋白质:仅有肽链组成 结合蛋白质:肽链结合蛋白质:肽链+外肽链(辅基、配基等)外肽链(辅基、配基等)衍生蛋白质:蛋白质水解后的产物衍生蛋白质:蛋白质水解后的产物溶解度:溶解度:清蛋白、谷蛋白、环蛋白、醇溶蛋白清蛋白、谷蛋白、环蛋白、醇溶蛋白来源:来源:动物蛋白:禽,牛、乳动物蛋白:禽,牛、乳 植物蛋白:大豆、谷物植物蛋白:大豆、谷物 微生物蛋白:酵母(最丰富)微生物蛋白:酵母(最丰富)蛋白质的重要性蛋白质的重要性(1 1)蛋白质是生物体内必不可少的重要成分)蛋白质是生物体内必不可少的重要成分 蛋白质占干重蛋白质占
3、干重 人体中(中年人)人体中(中年人)人体人体 45%45%水水55%55%细菌细菌 50%50%80%80%蛋白质蛋白质19%19%真菌真菌 14%14%52%52%脂肪脂肪19%19%酵母菌酵母菌 14%14%50%50%糖类糖类1%1%白地菌白地菌50%50%无机盐无机盐7%7%(2 2)蛋白质在生命活动中具有重要作用)蛋白质在生命活动中具有重要作用(3 3)对食品的结构、形态及色、香、味起重要作用对食品的结构、形态及色、香、味起重要作用 酶的催化作用酶的催化作用 调节作用调节作用(多肽类激素多肽类激素)运输功能运输功能 运动功能运动功能 免疫保护作用免疫保护作用(干扰素干扰素)接受、传
4、递信息的受体接受、传递信息的受体n氨基酸氨基酸构成蛋白质的基本单元构成蛋白质的基本单元n蛋白质水解得到约蛋白质水解得到约2020种氨基酸,且均属种氨基酸,且均属 L-L-氨氨基酸基酸(甘氨酸除外)。(甘氨酸除外)。n必需氨基酸:人体必不可少,而机体内又不能必需氨基酸:人体必不可少,而机体内又不能合成的,必须从食物中补充的氨基酸。合成的,必须从食物中补充的氨基酸。第一节第一节 氨基酸氨基酸 “借一两本单色书来借一两本单色书来”人体必需氨基酸有人体必需氨基酸有Lys,Phe,Val,Met,Thr,Trp,LeuLys,Phe,Val,Met,Thr,Trp,Leu及及IleIle八种,此外,八种
5、,此外,HisHis对于婴儿的营养也是必需的。对于婴儿的营养也是必需的。1 1、结构、结构CCOOHHRNH2第一节第一节 氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸2 2、按、按R R基团的极性分类:基团的极性分类:(4 4种)种)l非极性氨基酸非极性氨基酸疏水性侧链疏水性侧链lAla,Ile,Leu,Phe,Met,Trp,Val,ProAla,Ile,Leu,Phe,Met,Trp,Val,Prol极性不带电荷氨基酸极性不带电荷氨基酸侧链含极性基团(不解离)侧链含极性基团(不解离)lSer,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,GlySer,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Glyl碱性(带正电
6、荷)氨基酸碱性(带正电荷)氨基酸侧链含氨基或亚氨基侧链含氨基或亚氨基lLys,Arg,HisLys,Arg,Hisl酸性(带负电荷)氨基酸酸性(带负电荷)氨基酸侧链均含侧链均含1 1个羧基个羧基lAsp,GluAsp,Glu氨基酸 溶解度(g/L)氨基酸 溶解度(g/L)丙氨酸丙氨酸 167.2 167.2 亮氨酸亮氨酸 21.7 21.7 精氨酸精氨酸 855.6 855.6 赖氨酸赖氨酸 739.0 739.0 天冬酰胺天冬酰胺 28.5 28.5 蛋氨酸蛋氨酸 56.2 56.2 天冬氨酸天冬氨酸 5.0 5.0 苯丙氨酸苯丙氨酸 27.6 27.6 半胱氨酸半胱氨酸 -脯氨酸脯氨酸 1
7、620.0 1620.0 谷胺酰胺谷胺酰胺 7.27.2(3737)丝氨酸丝氨酸 422.0 422.0 谷氨酸谷氨酸 8.5 8.5 苏氨酸苏氨酸 13.2 13.2 甘氨酸甘氨酸 249.9 249.9 色氨酸色氨酸 13.6 13.6 组氨酸组氨酸 -酪氨酸酪氨酸 0.4 0.4 异亮氨酸异亮氨酸 34.5 34.5 缬氨酸缬氨酸 58.1 58.1 3 3、溶解度、溶解度不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂4 4、氨基酸的立体化学、氨基酸的立体化学l 除除甘氨酸甘氨酸外,其它氨基酸分子中的外,其它氨基酸分子中的-碳原子都碳原子都为为不对称碳原子不对称碳原子,所以:,所以:A A、氨基酸都、氨基
8、酸都具有旋光性具有旋光性。CCOOHHRNH2CCOOHHNH2HlB、每一种氨基酸都具有、每一种氨基酸都具有D-型型和和L-型型两种立体异构体两种立体异构体手性碳上手性碳上的的NHNH2 2投影在右侧投影在右侧:D D型型手性碳上手性碳上的的NHNH2 2投影在左侧投影在左侧:L L型型蛋白质水解得到蛋白质水解得到通常将通常将L L型型HNH2COOHRCCOOHRCHNH25 5、氨基酸的酸碱性质、氨基酸的酸碱性质n氨基酸是氨基酸是两性电解质两性电解质:n羧基能电离成羧基能电离成COOCOO-和和H H+;n氨氨基能接受质子基能接受质子,形成铵盐。,形成铵盐。n在在pH=7pH=7时水中,
9、以时水中,以偶极离子或偶极离子或两性离子两性离子形式存在形式存在弱碱性弱碱性 弱酸性弱酸性 氨基酸分子在溶液中主要以电中性的两性离子存在时的氨基酸分子在溶液中主要以电中性的两性离子存在时的pHpH值为该氨基酸的值为该氨基酸的等电点等电点,即,即pH=pIpH=pI。此时氨基酸分子即不向此时氨基酸分子即不向“”极移动,也不向极移动,也不向“”极移动。极移动。溶解度最小。溶解度最小。当溶液中的当溶液中的pHpH改变时改变时,会发生什会发生什么情况么情况?+OH-+H+OH-+H+CHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH C
10、OOHRNH3+pH=pIpHpIpH蛋白质浓度蛋白质浓度&影响蛋白质结合水的环境因素影响蛋白质结合水的环境因素温度温度,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一般比天然蛋变性蛋白质结合水的能力一般比天然蛋白质高约白质高约1010)pHpH温度温度远离等电点加工远离等电点加工 盐盐&影响蛋白质结合水的环境因素影响蛋白质结合水的环境因素 低盐,低盐,“盐溶盐溶”高盐,高盐,“盐析盐析”在在低盐浓度低盐浓度(0.2mol/L0.2mol/L)时,离)时,离子同蛋白质电荷基团相互作用而子同蛋白质电荷基团相互作用而降低相降低相邻分子的相反电荷间的静电吸引邻分子的相反电荷间的静电吸
11、引,从而,从而有助于蛋白质水化和提高其溶解度,这有助于蛋白质水化和提高其溶解度,这叫叫盐溶盐溶效应。效应。当当盐浓度更高盐浓度更高时,由于时,由于离子的水化离子的水化作用争夺了水作用争夺了水,导致蛋白质,导致蛋白质“脱水脱水”,从而降低其溶解度,这叫做从而降低其溶解度,这叫做盐析效应。盐析效应。持水能力持水能力 是指蛋白质是指蛋白质吸水并将水保留吸水并将水保留在蛋白质组织(如在蛋白质组织(如蛋白质凝胶、牛肉和鱼肌肉)中的能力。蛋白质凝胶、牛肉和鱼肌肉)中的能力。2 2、蛋白质的溶解度、蛋白质的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
12、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v最受蛋白质溶解度影响的功能性质:最受蛋白质溶解度影响的功能性质:增稠、起泡、乳化增稠、起泡、乳化和胶凝作用。和胶凝作用。n平均疏水性愈小和电荷频率愈大,蛋白质的溶平均疏水性愈小和电荷频率愈大,蛋白质的溶解度愈大。解度愈大。氨基酸残基平均氨基酸残基平均疏水性的大小疏水性的大小电荷频率高低电荷频率高低蛋白质溶解度蛋白质溶解度决定决定决定决定BigelowBigelow的蛋白质溶解度理论的蛋白质溶解度理论植物蛋白质提取植物蛋白质提取:pH8 pH89 9高度溶解高度溶解 pH4.5pH4.54.84.8处处采用等电点沉淀。采用等
13、电点沉淀。q pH pH当当pHpHpIpI时,时,蛋白质的溶解度最低蛋白质的溶解度最低r 盐盐离子强度离子强度与蛋白质相互作用与蛋白质相互作用T40T40T40温温度度升升高高溶解度减少溶解度减少r 温度温度 r 有机溶剂有机溶剂 导致蛋白质导致蛋白质溶解度溶解度下降下降或或沉淀沉淀 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3.3.黏度黏度n黏度黏度指流体对流动的阻抗能力指流体对流动的阻抗能力黏度系数黏度系数剪切力剪切力剪切速率剪切速率n蛋
14、白质剪切稀释的原因:蛋白质剪切稀释的原因:n分子朝着流动方向逐渐分子朝着流动方向逐渐取向取向,使摩擦阻力降低,使摩擦阻力降低n蛋白质的水合范围沿着流动方向变形蛋白质的水合范围沿着流动方向变形n氢键和其他弱键断裂导致蛋白质聚集体或网络结构氢键和其他弱键断裂导致蛋白质聚集体或网络结构的解离,蛋白质体积变小。的解离,蛋白质体积变小。影响蛋白质流体粘度特性因素影响蛋白质流体粘度特性因素n蛋白质被分散的分子或颗粒的表观直径蛋白质被分散的分子或颗粒的表观直径 n蛋白质蛋白质-溶剂的相互作用溶剂的相互作用 n蛋白质蛋白质-蛋白质相互作用蛋白质相互作用 蛋白质的蛋白质的粘度特性粘度特性是流体食品(饮料、肉汤、
15、是流体食品(饮料、肉汤、稀奶油等)的重要功能性质。稀奶油等)的重要功能性质。在流体食品的输送、混合、加热、冷却和喷雾在流体食品的输送、混合、加热、冷却和喷雾干燥等加工过程中影响传热传质,必须加以考虑。干燥等加工过程中影响传热传质,必须加以考虑。4 4、蛋白质的胶凝作用、蛋白质的胶凝作用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时未发生变性时的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
16、种现象。l凝结作用凝结作用:变性蛋白质变性蛋白质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凝胶凝胶:是指是指变性变性的蛋白质分子聚集并形的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程。成有序的蛋白质网络结构过程。l例如:豆腐、熟鸡蛋、酸奶等例如:豆腐、熟鸡蛋、酸奶等n溶胶:溶胶:靠蛋白质分子表面亲水基团与水靠蛋白质分子表面亲水基团与水作用形成稳定分散于水中的作用形成稳定分散于水中的亲水胶体亲水胶体。溶溶 胶胶&凝胶化作用机制凝胶化作用机制
17、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 氢键、静电相互作用氢键、静电相互作用可逆凝胶(明胶)可逆凝胶(明胶)A 疏水相互作用疏水相互作用不可逆凝胶(蛋清蛋白)不可逆凝胶(蛋清蛋白)A 二硫键二硫键不可逆凝胶(乳清蛋白)不可逆凝胶(乳清蛋白)A 金属离子的交联相互作用金属离子的交联相互作用4 4、蛋白质的胶凝作用、蛋白质的胶凝作用 n加热后再冷却而形成的凝胶加热后再冷却而形成的凝胶n这种凝胶多为热可逆凝胶,如明胶凝胶;这种凝胶多为热可逆凝胶,如明胶凝胶;n在加热下所形成的凝胶在加热下所形成的凝胶n这种凝胶很多不透明而且是不
18、可逆凝胶,如蛋清蛋白在这种凝胶很多不透明而且是不可逆凝胶,如蛋清蛋白在加热中形成的凝胶;加热中形成的凝胶;n由钙盐等二价离子盐形成的凝胶由钙盐等二价离子盐形成的凝胶,如豆腐;,如豆腐;n不加热而经部分水解或不加热而经部分水解或pHpH调整到等电点而形成的凝胶调整到等电点而形成的凝胶n如用凝乳酶制作干酪、乳酸发酵制作酸奶和皮蛋生产中如用凝乳酶制作干酪、乳酸发酵制作酸奶和皮蛋生产中碱对蛋清蛋白的部分水解等。碱对蛋清蛋白的部分水解等。&凝胶类型凝胶类型&影响蛋白质凝胶化作用的因素影响蛋白质凝胶化作用的因素 氨基酸残基的类氨基酸残基的类型型 高于高于31.5%31.5%非极性非极性AAAA凝结块类型凝
19、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 8CaCa2+2+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 pHpH 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 金属离子金属离子&蛋白质凝胶化在食品中的应用蛋白质凝胶化在食品中的应用 果冻果冻 豆腐豆腐 香肠香肠 蛋白质的组织化蛋白质的组织化是使可溶性植物蛋白或是使可溶性植物蛋白或乳蛋白形成具咀嚼性和良好持水性的薄膜或纤乳蛋白形成具咀嚼性和
20、良好持水性的薄膜或纤维状产品,且在以后的水合或加热处理中能保维状产品,且在以后的水合或加热处理中能保持良好的性能持良好的性能。组织化的蛋白质可以作为组织化的蛋白质可以作为肉的代用品或替肉的代用品或替代物代物,还可以用于对,还可以用于对动物蛋白进行重组织化动物蛋白进行重组织化例如对牛肉或禽肉的重整加工例如对牛肉或禽肉的重整加工5 5、蛋白质的组织化、蛋白质的组织化常见的蛋白质组织化方法常见的蛋白质组织化方法1.1.热凝固和簿膜形成:热凝固和簿膜形成:n豆浆在豆浆在9595保持几小时,光滑的金属表面会形成一层薄保持几小时,光滑的金属表面会形成一层薄膜,如腐竹的生产。膜,如腐竹的生产。2.2.热塑性
21、挤压:热塑性挤压:n使蛋白质中的使蛋白质中的含水量为含水量为10-30%10-30%,在,在高压下高压下10000-10000-20000kPa20000kPa,使其在,使其在20-150s 20-150s 内温度升高到内温度升高到150-200150-200,挤,挤压通过蕊板。压通过蕊板。n得到得到干燥的纤维多孔状颗粒或小块,干燥的纤维多孔状颗粒或小块,复水后咀嚼性好复水后咀嚼性好。n肉丸、汉堡包的肉糜、肉的替代物、填充物等。肉丸、汉堡包的肉糜、肉的替代物、填充物等。3.3.纤维的形成:纤维的形成:nPH10PH10的条件下,的条件下,高浓度高浓度的的蛋白溶液蛋白溶液脱气脱气澄清澄清通过管蕊
22、板通过管蕊板(每平方厘米(每平方厘米1000 1000 孔,孔孔,孔径为径为50-150m50-150m)酸性氯化钠溶液酸性氯化钠溶液(等电沉(等电沉淀或盐析)淀或盐析)压缩压缩成品成品。n面团形成性:面团形成性:一些植物一些植物(小麦、黑麦、燕麦、大麦等小麦、黑麦、燕麦、大麦等)的面粉在室温下与水混合并揉搓后可形成粘稠、有弹的面粉在室温下与水混合并揉搓后可形成粘稠、有弹性的面团性的面团,将这种将这种性质性质叫做面团的形成性。叫做面团的形成性。n这是小麦面粉转化为面包面团,并经发酵烘烤形成面包的基这是小麦面粉转化为面包面团,并经发酵烘烤形成面包的基础。础。n小麦面粉中其它的成分如淀粉、糖、脂类
23、、可溶性蛋白等,小麦面粉中其它的成分如淀粉、糖、脂类、可溶性蛋白等,都有利于面筋蛋白形成面团网络结构和构成面包质地。都有利于面筋蛋白形成面团网络结构和构成面包质地。6 6、面团的形成、面团的形成面筋蛋白面筋蛋白(占(占Pro80Pro80)麦谷蛋白麦谷蛋白:分子质量大,分子质量大,二硫键二硫键(链内、链(链内、链间),决定面团的间),决定面团的弹性、黏合性弹性、黏合性和和抗张强度抗张强度麦醇溶蛋白麦醇溶蛋白:链内二硫键,促进面团的链内二硫键,促进面团的流流动性、伸展性动性、伸展性和和膨胀性膨胀性。过度黏结过度黏结 过度延展过度延展 6 6、面团的形成、面团的形成面筋蛋白质中含有的化学键面筋蛋白
24、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使蛋白相互聚集、有黏弹性相互聚集、有黏弹性与脂肪有效结合与脂肪有效结合二硫键二硫键使面团使面团坚韧坚韧概念概念: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-水水界面的性质。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:7 7、蛋白质的界面性质、蛋白质的界面性质 能否快速地能否快速地吸附至界面吸附至界面 能否快速地能否快速地展开展开并在界上面并在界上面再定向再定向 能否形成能否形
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