食品化学第三章蛋白质课件.ppt

1、分分 类类分子形状：分子形状：纤维蛋白质、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+非肽链（辅基、配基等）非肽链（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、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白清蛋白、球蛋白、谷蛋白、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n（1）蛋白质是）蛋白质是生命细胞的主要成分生命细胞的主要成分 蛋白

2、质占干重蛋白质占干重 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%n（2）蛋白质在）蛋白质在生命活动中具有重要作用生命活动中具有重要作用n（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

3、素)接受、传递信息的受体接受、传递信息的受体蛋白质的主要结构层次蛋白质的主要结构层次n氨基酸氨基酸构成构成蛋白质的基本单元蛋白质的基本单元n氨基酸氨基酸含有氨基和羧基的一类有机化合物的含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。通称。第一节第一节 氨基酸氨基酸 CCOOHHRNH2氨基酸氨基酸-蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子n蛋白质的水解形成氨基酸n酸水解酸水解：6N HCl,6N HCl,煮沸回流煮沸回流2020小时左右小时左右,或加压于或加压于120120C C水解水解1212小时小时.n 优点优点:水解彻底水解彻底,水解的最终产物是水解的最终产物是L-L-氨基酸氨基酸,没有旋光异构体生成没有

4、旋光异构体生成.n 缺点缺点:色氨酸全部破坏色氨酸全部破坏,丝丝,苏苏,酪氨酸部分破坏酪氨酸部分破坏.有腐黑质生成有腐黑质生成n碱水解碱水解:6M NaOH6M NaOH或或4M Ba(OH)24M Ba(OH)2煮沸煮沸6 6小时小时.n 优点优点:色氨酸不被破坏色氨酸不被破坏,水解液清亮透明水解液清亮透明.n 缺点缺点:水解产生的氨基酸发生旋光异构作用水解产生的氨基酸发生旋光异构作用n酶水解酶水解：蛋白质可以由蛋白酶水解，不同的蛋白酶专一性不同。蛋白质可以由蛋白酶水解，不同的蛋白酶专一性不同。n 优点优点:条件温和条件温和,氨基酸不破坏氨基酸不破坏,无旋光异构体产生无旋光异构体产生.n 缺

5、点缺点:各蛋白酶有不同的专一性各蛋白酶有不同的专一性,用单一的酶作用水解不彻底用单一的酶作用水解不彻底.第第一一节节 氨基酸氨基酸 （二）（二）-氨基酸的一般结构氨基酸的一般结构氨基酸不同，它的氨基酸不同，它的R基团就不同基团就不同 氨基酸的通式及氨基酸的通式及-碳碳 n氨基酸氨基酸构成构成蛋白质的基本单元蛋白质的基本单元n蛋白质水解得到约蛋白质水解得到约20种氨基酸，且均属种氨基酸，且均属（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。n必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成必需氨基酸：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

6、 人体必需氨基酸有人体必需氨基酸有Phe,Val,LeuPhe,Val,Leu,IleIle,Thr Thr,Lys,Trp,Lys,Trp,MetMet八种，此外，八种，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。n八种必需氨基酸顺口溜之一：八种必需氨基酸顺口溜之一：n流苏鞋流苏鞋，亮一亮亮一亮，显，显本色本色，真不，真不赖赖！n n 流流(Met)苏苏(Thr)鞋鞋(Val)，n亮亮(Leu)一亮一亮(Ile)，n显本显本(Phe)色色(Trp)，n真不赖真不赖(Lys)n八种必需氨基酸顺口溜之二：八种必需氨基酸顺口溜之二：n八种必需氨基酸顺口溜之二：八种必需氨基

7、酸顺口溜之二：按按R R基团基团的极性分类的极性分类：（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,Ala,IlIle,Leu,Phe,Met,Trp,Val,Proe,Leu,Phe,Met,Trp,Val,Prol极性不带电荷极性不带电荷氨基酸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（碱性（带正电荷带正电荷）氨基酸）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（酸性（带负电荷带负电荷）氨

8、基酸）氨基酸侧链均含侧链均含1 1个羧基个羧基lAsp,GluAsp,Glu20种基本种基本AA歌歌 n 甘丙缬亮异脯脂甘丙缬亮异脯脂 n 丝苏半蛋羟硫添丝苏半蛋羟硫添 n 天谷精赖组酸碱天谷精赖组酸碱 n 苯丙酪色芳香环苯丙酪色芳香环 n 天冬酰氨谷酰氨天冬酰氨谷酰氨 n 都有酰基属常见都有酰基属常见 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

9、5.0 苯丙氨酸苯丙氨酸 27.6 27.6 半胱氨酸半胱氨酸 0.050.05脯氨酸脯氨酸 1620.0 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 41.941.9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 溶解度溶解度不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂CHCOO-NH3+CH3AlaA丙氨酸丙氨酸组成蛋白质的组成蛋白质的20种氨基酸的化学结

10、构式及其缩写符号种氨基酸的化学结构式及其缩写符号非极性氨基酸非极性氨基酸CHCOO-NH3+CH3CHCH3CHCOO-NH3+CH3CHCH3CH2ValLeuVL缬氨酸缬氨酸亮氨酸亮氨酸CHCOO-NH3+CH3CHCH3CH2IleI异亮氨酸异亮氨酸CHCOO-NCH2H2+H2CH2CProP脯氨酸脯氨酸(亚氨基酸亚氨基酸)CHCOO-NH3+CH2PheF苯丙氨酸苯丙氨酸HCHCOO-NH3+CH2NTrpW色氨酸色氨酸CHCOO-NH3+CH2CH2SCH3MetM甲硫氨酸甲硫氨酸(蛋氨酸蛋氨酸)CHCOO-NH3+CH2HO丝氨酸丝氨酸SerSCHCOO-NH3+CHOHCH3C

11、HCOO-NH3+CH2NCH2OAsnThrTN苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺极性不带电荷氨基酸极性不带电荷氨基酸CHCOO-NH3+HGlyG甘氨酸甘氨酸(有时也划分为非极性氨基酸)CHCOO-NH3+CH2NCH2OCH2GlnQ谷氨酰胺谷氨酰胺CHCOO-NH3+HOCH2TyrY酪氨酸酪氨酸CHCOO-NH3+HSCH2CysC半胱氨酸半胱氨酸CHCOO-NH3+CH2-OOCAspD天冬氨酸天冬氨酸极性带负电荷氨基酸极性带负电荷氨基酸(酸性氨基酸酸性氨基酸)CHCOO-NH3+CH2-OOCCH2GluE谷氨酸谷氨酸CHCOO-NH3+CH2NHHN+HisH组氨酸组氨酸极性带正电荷

12、氨基酸极性带正电荷氨基酸(碱性氨基酸碱性氨基酸)H3NCHCOO-NH3+CH2CH2CH2CH2H3NCHCOO-NH3+CH2CH2CH2CNH2NH+LysArgKR赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸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、氨基酸大都大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

13、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通常为为L L型型HNH2COOHRCCOOHRCHNH2氨基酸存在对映异构体氨基酸存在对映异构体 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氨基能接受质子氨基能接受质子，形成铵盐。，形成铵盐。n在在pH=7pH=7时水中时水中，以，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+OH-+H+OH-+H+CHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHN

14、H2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+pH=pIpHpIpHpI氨基酸的氨基酸的两性两性离子离子 阳离子阳离子阴离子阴离子1.向氨基酸溶液加酸时,其两性离子的-COO-负离子接受质子,自身成为正离子,在电场中向阴极移动2.向氨基酸溶液加碱时,其两性离子的-NH3正离子解离放出质子(与OH-结合生成水),自身成为负离子,在电场中向阳极移动3.调节氨基酸溶液PH值,使氨基酸溶液中的氨基和羧基的解离度完全相等,即氨基酸所带静电荷为0,在电场中既不向阴极移动,也不向阳极移动,此时,氨基酸溶液的PH值称为该氨基酸的等电点氨基酸的等电点,以符号PI表示。+氨基酸所带电荷及等电点对溶

15、解度的影响：氨基酸所带电荷及等电点对溶解度的影响：1.由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。2.当氨基酸溶液的PH值 PI时，溶液中氨基酸带负电由于具有两性电离的性质，所以氨基酸的水溶液既可被酸由于具有两性电离的性质，所以氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被碱滴定，现以滴定，又可被碱滴定，现以甘氨酸甘氨酸为例来说明氨基酸两性电为例来说明氨基酸两性电离的特点。离的特点。左图是左图是甘氨酸的电离酸碱滴甘氨酸的电离酸碱滴定曲线定曲线，左端是用，左端是用盐酸盐酸滴定的滴定的曲线，溶液的曲线，溶液的pH逐渐降低，逐渐降低，曲线中从左向右曲线中从左向右第一个拐点第一个拐点是是氨基酸羧基解离

16、氨基酸羧基解离50%的状态的状态(即一半甘氨酸成为阳离子即一半甘氨酸成为阳离子)。第二个拐点第二个拐点是氨基酸的等电点，是氨基酸的等电点，右端是用右端是用NaOH滴定的曲线，滴定的曲线，溶液的溶液的pH逐渐升高；逐渐升高；第三个第三个拐点拐点是氨基酸氨基解离是氨基酸氨基解离50%的的状态状态(即一半甘氨酸成为阴离即一半甘氨酸成为阴离子子)。氨基酸的疏水性氨基酸的疏水性是指将是指将1mol1mol氨基酸从水溶液中转移至乙醇溶液中氨基酸从水溶液中转移至乙醇溶液中时所产生的自由能变化。时所产生的自由能变化。G0=-RTlnS乙醇乙醇/S水水S S乙醇乙醇-氨基酸在乙醇中的溶解度氨基酸在乙醇中的溶解度

17、S S水水-氨基酸在水中的溶解度氨基酸在水中的溶解度氨基酸的光学性质氨基酸的光学性质 芳香族氨基酸芳香族氨基酸酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸在在紫紫外区外区(250(250300nm)300nm)吸收光。吸收光。芳香族氨基酸的紫外吸收和荧光芳香族氨基酸的紫外吸收和荧光氨氨基基酸酸 吸吸收收的的max/nm 摩摩尔尔消消光光系系数数/（cm-1mol-1）荧荧光光的的max/nm 苯丙氨酸 260 190 282 色氨酸 278 5500 348 酪氨酸 275 1340 304 n 含共轭双键的氨基酸具含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质。有紫外吸收性质。n （nm）n Trp

18、 278 5.6103 n Tyr 275 1.4103 n Phe 260 2.0102 n 大多数蛋白质含有这两大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液白质溶液280nm280nm的光吸收值是的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。速简便的方法。芳香族即芳香族即含苯环氨基酸在近紫外区的光吸收含苯环氨基酸在近紫外区的光吸收,因此可利用此因此可利用此特性用分光光度法测定样品中蛋白质的含量。特性用分光光度法测定样品中蛋白质的含量。分光光度计测定有色物质浓度原理分光光度计测定有色物质浓度原理氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质氨基反

19、应：氨基反应：、醛类、酰基化、烃基化反应、醛类、酰基化、烃基化反应羧基反应羧基反应 酯化、脱羧反应酯化、脱羧反应氨基、羧基反应氨基、羧基反应 肽键、肽键、氨基酸反应氨基酸反应与亚硝酸反应与亚硝酸反应放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自亚硝酸，放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自亚硝酸，在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸的量，此反应可用于测定蛋白质的水解程度。是凯氏的量，此反应可用于测定蛋白质的水解程度。是凯氏定氮法的理论基础。定氮法的理论基础。说明：说明：1.脯氨酸不能与亚硝酸反应脯氨酸不能与亚硝酸反应 2.-NH2作用作用3-

20、4min即反应完全，而即反应完全，而R基上基上NH2反应速度较慢反应速度较慢 凯氏定氮法为检测食品中蛋白质含量的标准方法。但是，这种方法并不能给出真实的蛋白质含量，因为所测定的氮可能不仅仅是由蛋白质转化来的。这可以从2019年美国宠物食品污染事件和2019年中国毒奶粉事件等食品安全事件中被体现：年中国毒奶粉事件等食品安全事件中被体现：三聚氰胺，一种含氮量较高的物质，被添加到了食品中以伪造较高的含氮量。三聚氰胺分子结构式三聚氰胺分子结构式 蛋白质中蛋白质中N N是特征元素，且含量恒定，为是特征元素，且含量恒定，为16%16%左右左右 ，即即1616克氮克氮/100/100克蛋白质，故可以用克蛋白

21、质，故可以用定氮法定氮法测量蛋白质测量蛋白质含量，即：每含量，即：每100100克蛋白质含氮克蛋白质含氮1616克，克，100/16=6.25100/16=6.25克克蛋白质含蛋白质含氮氮1 1克。所以，克。所以，每每100100克样品含氮量克样品含氮量6.25=1006.25=100克样品蛋白质含量（克克样品蛋白质含量（克%）。某细胞蛋白质粗提物0.5g,经定氮法检测含氮67mg,试问该蛋白粗提物的蛋白质含量是多少?6710-36.250.5100%=83.75%与茚三酮反应 茚三酮在弱酸性溶液中与-氨基酸共热，氨基酸被氧化成醛、CO2和NH3，最后茚三酮与反应产物氨和还原茚三酮发生作用，生

22、成蓝紫色化合物。两个亚氨基酸脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物。HNCOHO脯氨酸ProOH羟茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮用途：用于氨基酸的定性定量分析用途：用于氨基酸的定性定量分析NH3CO2 RCHO+还原性茚三酮还原性茚三酮+(弱酸弱酸)加热加热3H2O氨基酸与茚三酮反应氨基酸与茚三酮反应水合性茚三酮水合性茚三酮+2NH3+水合性茚三酮水合性茚三酮还原性茚三酮还原性茚三酮蓝紫色化合物蓝紫色化合物n肽：是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。肽：是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。n由两个氨基酸以肽键相连的化合物称为由两个氨基酸以肽键相连的化合物称为“二肽二肽”，由

23、多个，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。氨基酸组成的肽则称为多肽。第二节第二节 蛋白质和肽蛋白质和肽 N N末端末端氨基末端氨基末端C C末端末端羧基末端羧基末端特点：特点：肽键不同于肽键不同于C-NC-N单键单键C=NC=N双键双键羰基不是完全的双键羰基不是完全的双键肽键不能自由旋转肽键不能自由旋转肽单位是刚性平面结构肽单位是刚性平面结构肽单位平面有一定的键长和键角肽单位平面有一定的键长和键角48蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括 一级结构一级结构(primary structure)(primary structure)二级结构二级结构(secondary st

24、ructure)(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)(quaternary structure)蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构指氨基酸分子间通过共价键即肽键连接而形成的指氨基酸分子间通过共价键即肽键连接而形成的线性序列。线性序列。蛋白质的一级结构，又称为蛋白质的一级结构，又称为化学结构化学结构，是指，是指氨基氨基酸在肽链中的排列顺序及二硫键的位置，酸在肽链中的排列顺序及二硫键的位置，是多肽链是多肽链具有共价键的主链结构。具有共价键的

25、主链结构。一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。能的基础。蛋白质的二级结构是指多肽链借助氢键作用排列成为沿蛋白质的二级结构是指多肽链借助氢键作用排列成为沿一个方向、具有周期性结构的构象。一个方向、具有周期性结构的构象。是多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键相互作是多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键相互作用而形成的空间关系。用而形成的空间关系。通常是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式通常是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式 主要包括主要包括螺旋结构螺旋结构和和伸展片状伸展片状结构。结构。蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 -螺旋（主要的，最

26、稳定的）螺旋（主要的，最稳定的）每圈螺旋有每圈螺旋有3.63.6个氨基酸残基。个氨基酸残基。氢键氢键氢键蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构折叠结构折叠结构一种锯齿形结构。它比一种锯齿形结构。它比 螺旋较为伸展螺旋较为伸展二级结构进一步折叠卷曲形成紧密的复杂球形分二级结构进一步折叠卷曲形成紧密的复杂球形分子的结构。（多肽链三维结构的空间排列）子的结构。（多肽链三维结构的空间排列）肌红蛋白肌红蛋白亲水性亲水性蛋白质蛋白质-水界面；疏水性水界面；疏水性内部内部-乳球蛋白乳球蛋白蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构维持蛋白质三级结构的作用力维持蛋白质三级结构的作用力蛋白质结构稳定蛋白质结构稳定疏水相互作用疏

27、水相互作用氢键氢键范德华引力范德华引力静电相互作用静电相互作用二硫键二硫键-折叠折叠-转角转角无规则卷曲无规则卷曲空穴空穴(活性部活性部位位)血红蛋白血红蛋白抹香鲸肌红蛋白（抹香鲸肌红蛋白（Myoglobin）的三级结构）的三级结构蛋白质的四级结构是两条或多条蛋白质的四级结构是两条或多条肽链肽链之间以特殊之间以特殊方式结合、形成有生物活性的蛋白质。方式结合、形成有生物活性的蛋白质。4 4、蛋白质的四级结构、蛋白质的四级结构蛋白质结构稳定蛋白质结构稳定疏水相互作用疏水相互作用范德华力范德华力二硫键二硫键氢键氢键空间相互作用空间相互作用静电相互作用静电相互作用金属离子金属离子稳定蛋白质结构的作用力

28、稳定蛋白质结构的作用力氢键氢键盐键（离子键）盐键（离子键）疏水相互作用力疏水相互作用力二硫键二硫键 范德华力范德华力肽肽n1 1、肽的理化性质、肽的理化性质p小肽可溶解于小肽可溶解于3%3%以上的三氯乙酸溶液中；以上的三氯乙酸溶液中；p肽溶液的黏性与蛋白质显著不同，黏度较低，肽溶液的黏性与蛋白质显著不同，黏度较低，不产生胶凝作用。不产生胶凝作用。p肽在胃肠道内的吸收性能，好于单纯的氨基酸肽在胃肠道内的吸收性能，好于单纯的氨基酸溶液，因为其渗透压比较低。溶液，因为其渗透压比较低。p肽的化学性质类似于氨基酸。肽的化学性质类似于氨基酸。肽肽n2 2、生物活性肽（、生物活性肽（bioactive pe

29、ptides,BAPbioactive peptides,BAP）p是指对生物机体的生命活动有益或是具有生理是指对生物机体的生命活动有益或是具有生理作用的肽类化合物。一般其相对分子质量小于作用的肽类化合物。一般其相对分子质量小于6000Da6000Da。p多数生物活性肽是以非活性状态存在与蛋白质多数生物活性肽是以非活性状态存在与蛋白质的长链中，当用适当的蛋白酶水解时，其分子的长链中，当用适当的蛋白酶水解时，其分子片段与活性被释放出来。片段与活性被释放出来。生物活性肽的作用生物活性肽的作用n促进矿物质的吸收促进矿物质的吸收n降低血压降低血压n抗氧化抗氧化n促进免疫功能促进免疫功能n抑菌作用抑菌作

30、用第三节第三节 蛋白质的变性蛋白质的变性1 1、蛋白质变性的概念、蛋白质变性的概念 蛋白质受到某些理化因素的影响，其蛋白质受到某些理化因素的影响，其空间结空间结构发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随构发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随之改变或丧失之改变或丧失，但，但未导致蛋白质一级结构的改变未导致蛋白质一级结构的改变，这种现象叫这种现象叫变性作用变性作用（denaturationdenaturation）。）。变性后的蛋白质叫变性蛋白质。变性后的蛋白质叫变性蛋白质。蛋白质蛋白质变性的本质变性的本质w分子中各种分子中各种次级键断裂次级键断裂，使其空间构象从紧密有，使其空间构象从紧密有序

31、的状态变成松散无序的状态，序的状态变成松散无序的状态，一级结构不破坏一级结构不破坏。w变性后的蛋白质在结构上虽有改变，但变性后的蛋白质在结构上虽有改变，但组成成分组成成分和相对分子质量不变和相对分子质量不变。n（1 1）生物活性丧失（酶、激素、毒素、抗体）生物活性丧失（酶、激素、毒素、抗体）n（2 2）溶解度降低（疏水基团暴露）溶解度降低（疏水基团暴露）n（3 3）改变水合性质）改变水合性质 n（4 4）易于酶水解）易于酶水解 n（5 5）粘度增大）粘度增大 n（6 6）不能结晶）不能结晶2 2、变性对性质的影响、变性对性质的影响可逆变性可逆变性：除去变性因素之后，在适当的条件下蛋白质构除去变

32、性因素之后，在适当的条件下蛋白质构象可以由变性态恢复到天然态。象可以由变性态恢复到天然态。不可逆变性不可逆变性：除去变性因素之后，在适当的条件下蛋白质构除去变性因素之后，在适当的条件下蛋白质构象象，由变性态不能恢复到天然态。由变性态不能恢复到天然态。物理因素：物理因素：1 1、热热 在加热条件下，肽键产生强烈的热振荡，导致维持蛋在加热条件下，肽键产生强烈的热振荡，导致维持蛋白质空间结构的次级键破坏，天然构象解体。白质空间结构的次级键破坏，天然构象解体。蛋白质蛋白质 热变性温度（热变性温度（）蛋白质蛋白质 热变性温度（热变性温度（）牛血清蛋白 65-乳清蛋白 83 血红蛋白 67-乳球蛋白 83

33、 鸡蛋蛋白 76 大豆球蛋白 95 肌红蛋白 79 燕麦球蛋白 108 3 3、影响蛋白质变性的因素、影响蛋白质变性的因素n2 2、冷冻、冷冻n冷冻变性的原因：冷冻变性的原因：n低温下，水合环境变化，破坏了维持蛋白质结低温下，水合环境变化，破坏了维持蛋白质结构的作用力，另水化层的破坏导致蛋白质的聚构的作用力，另水化层的破坏导致蛋白质的聚集或亚基重排。集或亚基重排。n低温下的盐效应低温下的盐效应n低温下的浓缩效应低温下的浓缩效应3 3、静高压静高压：压力诱导蛋白质变性的原因主要是蛋白质的压力诱导蛋白质变性的原因主要是蛋白质的柔性柔性和和可压缩性可压缩性。加压加压25251001001200MPa

34、1200MPa外压消失外压消失 高压导致的蛋白质变性高压导致的蛋白质变性不会损害蛋白质中的原有不会损害蛋白质中的原有氨基酸的风味氨基酸的风味，也不会导致有毒化合物的形成也不会导致有毒化合物的形成。4 4、机械处理、机械处理由振动、捏和、打擦产生的机械剪切能导致由振动、捏和、打擦产生的机械剪切能导致的蛋白质的蛋白质变性变性。5 5、电磁辐射电磁辐射芳香族氨基酸残基芳香族氨基酸残基吸收紫外线吸收紫外线若能量高，能若能量高，能打断二硫键打断二硫键，导致构象变化，导致构象变化化学因素：化学因素：（1 1）pHpH极端极端pHpH值时值时，蛋白质分子内的离子基团产生，蛋白质分子内的离子基团产生强静强静电

35、排斥作用电排斥作用，促使蛋白质分子的构象发生变化。，促使蛋白质分子的构象发生变化。（2 2）有机溶质有机溶质尿素和盐酸胍尿素和盐酸胍优先和变性优先和变性蛋白质结合，驱动蛋白质结合，驱动NDND向向右移动右移动促进疏水氨基酸残基在水相中增溶，也促进疏水氨基酸残基在水相中增溶，也降低了疏水降低了疏水相互作用相互作用（3 3）表面活性剂表面活性剂SDSSDS（十二烷基硫酸钠），强有力的蛋白质变性剂（十二烷基硫酸钠），强有力的蛋白质变性剂（4 4）有机溶剂有机溶剂：乙醇、丙酮：乙醇、丙酮n改变水的介电常数，改变水的介电常数，改变静电作用改变静电作用n非极性侧链在有机溶剂中比在水中非极性侧链在有机溶剂中

36、比在水中更易溶解更易溶解，有机，有机溶剂能穿透到疏水区，削弱或溶剂能穿透到疏水区，削弱或打断疏水相互作用打断疏水相互作用n低浓度低浓度（0.20.2）静电中和作用静电中和作用稳定了蛋白质的稳定了蛋白质的结构结构n较高较高的浓度（的浓度（1mol/L1mol/L）离子特异效应离子特异效应（5 5）促溶盐）促溶盐其他成分其他成分蛋白质蛋白质 相互作用相互作用食品色泽食品色泽食品风味食品风味食品外形食品外形食品质构食品质构糖糖脂肪脂肪构成构成食品食品品质品质贡献多大贡献多大？第四节第四节 蛋白质的功能性质蛋白质的功能性质蛋白质的功能性质概念蛋白质的功能性质概念功能性质：功能性质：在食品加工、保藏、制

37、备和消费期间影响在食品加工、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白质的物蛋白质在食品体系中的性能的那些蛋白质的物理化学性质。理化学性质。即指即指除营养价值外的那些对食品除营养价值外的那些对食品的需宜特性有利的物理化学性质。的需宜特性有利的物理化学性质。n水合性质水合性质取决于蛋白质同水之间的相互作用，取决于蛋白质同水之间的相互作用，如如水的吸附与保留、湿润性、膨胀性、黏合、分散性、水的吸附与保留、湿润性、膨胀性、黏合、分散性、溶解性等。溶解性等。n结构性质结构性质与蛋白质分子之间的相互性质有关，与蛋白质分子之间的相互性质有关，如如沉淀、胶凝作用、组织化、面团的形成等。沉淀、

38、胶凝作用、组织化、面团的形成等。n表面性质表面性质蛋白质在极性不同的两相之间所产生的蛋白质在极性不同的两相之间所产生的作用，作用，如起泡特性、乳化作用等。如起泡特性、乳化作用等。n感官性质感官性质浑浊度、色泽、风味结合、咀嚼性、爽浑浊度、色泽、风味结合、咀嚼性、爽滑感等滑感等食品蛋白质在食品体系中功能作用食品蛋白质在食品体系中功能作用功能功能机制机制食品食品蛋白质种类蛋白质种类溶解性溶解性亲水性亲水性饮料饮料 乳清蛋白乳清蛋白 粘度粘度水结合水结合汤、调味汁汤、调味汁 明胶明胶 持水性持水性氢键、离子水合氢键、离子水合香肠、蛋糕、香肠、蛋糕、肌肉蛋白，鸡蛋肌肉蛋白，鸡蛋蛋白蛋白胶凝作用胶凝作用

39、水截留、网状结构水截留、网状结构肉和奶酪肉和奶酪 肌肉蛋白和乳蛋肌肉蛋白和乳蛋白白 粘结粘结-粘合粘合疏水结合、氢键疏水结合、氢键肉、香肠、面条肉、香肠、面条 肌肉蛋白，鸡蛋肌肉蛋白，鸡蛋蛋白蛋白 弹性弹性疏水结合和二硫交联疏水结合和二硫交联肉和面包肉和面包 肌肉蛋白，谷物肌肉蛋白，谷物蛋白蛋白 乳化乳化界面吸附和成膜界面吸附和成膜香肠、蛋糕香肠、蛋糕 肌肉蛋白，鸡蛋肌肉蛋白，鸡蛋蛋白蛋白泡沫泡沫界面吸附和成膜界面吸附和成膜冰淇淋、蛋糕冰淇淋、蛋糕 鸡蛋蛋白，乳清鸡蛋蛋白，乳清蛋白蛋白脂肪和风味的结脂肪和风味的结合合疏水结合和截留疏水结合和截留油炸面圈油炸面圈 谷物蛋白谷物蛋白 吃吃嫩嫩弹性弹

40、性？&概念：概念：n 蛋白质分子中的各种基团蛋白质分子中的各种基团（带电基团、主链（带电基团、主链肽基团、肽基团、Asn、Gln的酰胺基、的酰胺基、Ser、Thr和非极和非极性残基团）性残基团）与水分子相互结合的性质。与水分子相互结合的性质。4 蛋白质水合性质与食品的功能性：蛋白质水合性质与食品的功能性：如分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作如分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作用、乳化和起泡性等，都取决于水用、乳化和起泡性等，都取决于水-蛋白质的相蛋白质的相互作用。互作用。1 1、蛋白质的水合性质、蛋白质的水合性质&作用方式作用方式：&结合过程结合过程 l化合水和邻近水化合水和邻近水 l l

41、 多分子层水多分子层水 l 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.带电基团最带电基团最先先水合水合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.非极性小区域水合完成非极性小区域水合完成,单分子层覆盖单分子层覆盖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水化过程水化过程n干燥蛋白质逐步水化过程如下：干燥蛋白质逐步水化过程如下：干干蛋蛋白白质质极性位极性位点结合点结合吸附水吸附水分子分子 多分多分子层子层水吸水吸附附 液液态态水水

42、凝凝聚聚 溶溶胀胀溶剂化分散溶剂化分散溶液溶液溶胀的不溶胀的不溶性颗粒溶性颗粒 ：水合能力，：水合能力，g g水水/g/g蛋白质；蛋白质；C C,P P,N N ：带电的、极性和非极性的分数：带电的、极性和非极性的分数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。各种蛋白质的水合能力各种蛋白质的水合能力蛋白质蛋白质水合能力水合能力/(g H/(g H2 2O/gO/g蛋白质）蛋白质）肌红蛋白肌红蛋白0.440.44血清清蛋白血清清蛋白0.330.33血红蛋白血红蛋白0.620.62胶原蛋白胶原蛋白0.450.45酪蛋白酪

43、蛋白0.400.40卵清蛋白卵清蛋白0.300.30乳清浓缩蛋白乳清浓缩蛋白0.45-0.520.45-0.52大豆蛋白大豆蛋白0.330.33蛋白质结合水蛋白质结合水温度温度pHpH盐的种类盐的种类离子强度离子强度&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蛋白质浓度蛋白质浓度 pHpH pIpI，水合作用最低，水合作用最低 高于或低于高于或低于pIpI，水合作用增强，水合作用增强 （净电荷和推斥力增加净电荷和推斥力增加）pH 9-10pH 9-10时水合能力较大时水合能力较大 5 51010，浓度，浓度，水合作用，水合作用 15152020，ProPro沉淀沉淀蛋白质浓度蛋白质浓

44、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

45、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 n 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在蛋白质组织（如（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、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n疏疏水水相相互互作作用用 离子相离子相 互作用互作用+蛋白质的溶解度大小

46、蛋白质的溶解度大小v蛋白质在水中的分散量或分散水平，称为蛋白质的溶解蛋白质在水中的分散量或分散水平，称为蛋白质的溶解度。度。v最受蛋白质最受蛋白质溶解度影响溶解度影响的功能性质：的功能性质：增稠、起泡、增稠、起泡、乳化和胶凝乳化和胶凝作用。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 pH

47、4.5pH4.54.84.8处处采用等电点沉淀。采用等电点沉淀。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 n 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.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

48、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 n

49、 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、稀是流体食品（饮料、肉汤、稀奶油等）的重要功能性质。奶油等）的重要功能性质。n 在流体食品的输送、混合、加热、冷却和喷雾干在流体食品的输送、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。燥等加工过程中影响传热传质，必须加以考虑。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

50、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：变性变性蛋白质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：靠蛋白质分子表面亲水基团与水溶胶：靠蛋白质分子表面亲水基团与水作用形成稳定分作用形成稳定分散于水散于水中的中的亲