5.蛋白质

第一章蛋白质蛋白质变性蛋白质变性是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，不包括一级结构上肽键的断裂，从而导致生物功能丧失或物理化学性质改变的现象。

变性对其结构和功能的影响：1.由于疏水基团暴露在分子表面，引起溶解度下降2.改变对水结合的能力3.改变生物活性4.易受蛋白酶攻击，增加对酶水解的敏感性5.特征粘度上升6.不能结晶影响变性的因素物理因素：①热；②静水压；③；剪切④辐照；1.热和变性（如鸡蛋清加热凝固，瘦肉加热凝固变硬）发生在40~80度温度范围和0.1MPa下温度导致变性的影响机制：主要涉及非共价相互作用的去稳定作用。

1）氢键，静电和范德华相互作用：在高温下稳定而低温下去稳定。

2）疏水相互作用：在60~70度左右达到最高，温度升高其稳定效力被其他相互作用破坏。

3）多肽键的构象熵：随温度升高，多肽链热动能增加，极大地促进了肽链的展开，导致蛋白质去稳定，发生变性。

当一个蛋白质溶液被逐渐地加热并超过临界温度时，它产生了从天然状态至变性状态的剧烈转变。

在此转变中点的温度被称为变性温度。

在变性温度下，蛋白质的天然和变性状态的浓度之比为12.静水压与变性（用于灭菌和蛋白质的胶凝）在充分高的压力下，压力诱导变性发生在25℃导致变性的影响机制：主要是蛋白质是柔性的和可压缩的。

特点：压力诱导的蛋白质变性是可逆的；压力加工不会损害蛋白质中必需氨基酸或天然风味和色泽，不会导致有毒化合物的生成。

3.剪切与变性如何产生：振动，捏合，打擦产生的机械剪切导致变性的影响机制：由于空气泡的并入和蛋白质分子吸附至气—液界面。

由于气—液界面能量高于体相能量，因此蛋白质在界面上发生构象变化。

构象变化的程度取决于蛋白质的柔性。

特点：剪切速度越高，蛋白质变性程度越高；高温和剪切力结合导致蛋白质不可逆变性。

4.辐照与变性（用于食品杀菌）导致变性的影响机制：用磁射线导致蛋白质构象改变导致蛋白质变性。

特点：电磁射线对蛋白质的影响随波长和能量而变化。

化学因素：①PH；②有机溶质；③表面活性剂；④有机溶剂；⑤促溶盐；1．pH与变性等电点时比在其他PH时对变性作用稳定，中性PH附近大多数蛋白质稳定。

导致变性的影响机制：1）在极端PH高静电荷引起的强烈的分子静电排斥作用，导致促使蛋白质分子肿胀和展开，构象发生变化。

2）蛋白质展开的程度在极端碱性PH高于极端酸性PH。

因为在极端碱性pH 值时，部分埋藏在蛋白质分子内部的羧基，酚羟基和巯基离子化，暴露在水中，造成多肽链的散开。

特点：PH诱导的蛋白质变性多数是可逆的；若涉及肽键水解，脱酰胺，巯基的破坏或聚集作用，则不可逆。

2．有机溶剂与变性导致变性的影响机制：1）亲水有机溶剂能够与水相互作用而改变水的介电常数，从而改变了稳定蛋白质结构的静电力。

2）非极性有机溶剂穿透进入蛋白分子内部疏水区，打断了疏水作用，从而导致变性。

3）有机溶剂与水的相互作用特点：低温下操作可减轻或避免有机溶剂导致的变性3．表面活性剂与变性导致变性的影响机制：表面活性剂作用如同蛋白质疏水区和亲水环境的媒介物，打断了疏水相互作用，导致蛋白质展开。

特点：SDS可同变性蛋白质分子强烈结合并使其带有负电荷，变性不可逆。

4．有机溶质与变性导致变性的影响机制：1）尿素和胍盐与变性蛋白质结合，以蛋白质—变性剂复合物资被除去。

2）疏水性氨基酸的增溶：能断裂蛋白分子间或分子内的氢键，打断水分子之间的氢键结构而改变水的极性，从而使蛋白质内非极性部残基展开，增溶，发生变性。

特点：除去变性剂后，蛋白质变性可逆转，但对尿素诱导变性实现完全逆转极困难。

5．促溶盐与变性导致变性的影响机制：无机离子特别是高价态的无机离子通过改变蛋白质分子的表面性质，改变蛋白分子自身的结构状态而使蛋白变性。

特点：低浓度时，离子通过非特异性的静电相互作用，蛋白质静电中和稳定了蛋白质的结构；高浓度时，破坏蛋白质的稳定蛋白质的功能性质在食品加工，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理和化学性质。

决定蛋白质功能性质的蛋白质物理化学性质：蛋白质大小、形状、氨基酸组成和顺序、净电荷和电荷的分布、疏水性和亲水性之比、空间结构（二级、三级和四级结构），分子柔性和刚性以及蛋白质分子间相互作用和同其他组分作用的能力。

蛋白质各种功能性质的分子表现形式：1.流体动力学性质：例如粘度（增稠），胶凝作用和组织化，取决于蛋白质分子的大小，形状和柔性。

2.与蛋白质表面的有关性质：湿润性，分散性，溶解性，起泡，乳化以及风味结合。

水合性质当干蛋白质粉与相对湿度为90%-95%的水蒸汽达到平衡时，每克蛋白质所结合的水的克数。

指蛋白质吸收水并将水保留（对抗重力）在蛋白质组织（例如蛋白质凝胶、牛肉和鱼肌肉）中的能力。

影响蛋白质结合水能力的因素：1.PH:当PH在等电点PI时，蛋白质最低的水合能力；当PH为9~10时，蛋白质结合水能力最大。

2.盐：低浓度时，提高蛋白质结合水能力；高浓度时，蛋白质脱水。

3.温度：温度升高，氢键和离子基团水合作用减弱，结合水能力下降。

溶解度蛋白质的溶解度是在蛋白质—蛋白质和蛋白质—溶剂相互作用之间的热力学表现形式。

按溶解性可将蛋白质分为：①清蛋白：能溶于ph6.6的水，如血清蛋白；②球蛋白：能溶于ph7.0的稀盐溶液，如大豆球蛋白；③谷蛋白：仅能溶于酸和碱溶液，如小麦谷蛋白；④醇溶谷蛋白：能溶于70%乙醇，如玉米醇溶液影响蛋白质溶解度的因素：1）pH和溶解度：最低溶解度出现在等电点；在低于或高于等电点PH时，蛋白质带有正或负电荷，促进了蛋白质的溶解；大多数蛋白质在PH8~9时高度溶解。

2）温度对蛋白质溶解度的影响：在恒定的PH和离子强度，大多数蛋白质的溶解度在0~40度随温度升高而升高；一些高疏水性蛋白质，如β-酪蛋白和一些谷类蛋白质，它们的溶解度和温度成负相关；当温度超过40℃，促进了聚集和沉淀作用，使蛋白质的溶解度下降。

3）离子强度：低浓度的盐溶液使非极性蛋白质溶解度下降，反之则提高；当盐溶液浓度提高时，阴离子：硫酸盐（降低溶解度）〈氟化物〈氯〈溴〈碘〈过氯酸盐〈氰化物（增加溶解度），阳离子：铵〈钾〈钠〈锂〈镁〈钙4）有机溶剂对溶解度的影响乳化性质评价蛋白质乳化性质的方法：①油滴大小分布；②乳化活力；③乳化能力；④乳化稳定性。

单位质量的蛋白质所产生的界面面积。

是指在乳状液相转变前（从水包油乳状液转变成油包水）每克蛋白质所能乳化的油的体积。

Es=乳油层体积/乳状液总体积×100影响蛋白质乳化作用的因素1.蛋白质的溶解度：与乳化能力或乳状液的稳定性呈正相关。

2.pH值：pH=PI 溶解度小时，乳化作用最弱，pH≠PI 溶解度增大，乳化作用增强。

3.与蛋白质的疏水性和在界面存在的形式有关：蛋白质的疏水性越强，乳状液越稳定。

4.存在低相对分子质量的表面活性剂会使蛋白质的乳化性能降低。

5.温度：加热使蛋白质的乳化性能减弱。

起泡性质是指蛋白质能产生的界面面积的量。

蛋白质起泡能力表示方法：①膨胀率；②稳定状态泡沫值；③起泡力；④泡沫膨胀。

影响蛋白质发泡及泡沫稳定性的因素：一般来说，具有良好起泡力的蛋白质不具有稳定泡沫的能力，而能产生稳定泡沫的蛋白质往往显示不良的起泡力。

蛋白质的起泡能力受蛋白质的吸附速度，柔性和疏水性影响，而稳定性取决于蛋白质的流变性质。

(1)蛋白质的特性(2)蛋白质的浓度，合适的浓度(2%~8%)上升，泡沫越好(3)pH值在PI时泡沫稳定性好(4)盐使泡沫的稳定性变差(5)糖降低发泡力，但可增加稳定性(6)脂肪对蛋白质的发泡有严重影响(7)发泡工艺粘度性质是蛋白质应用于食品时的增稠能力的指标凝胶化作用指发生变性的蛋白质间的无规则聚集反应和蛋白质-蛋白质的相互作用大于蛋白质-溶剂的相互作用引起的聚集反应，定义为凝结作用。

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。

蛋白质成胶过程和条件：凝胶网状结构主要是通过氢键相互作用而形成的，因此蛋白质溶液在加热后冷却时才能凝结成凝胶。

蛋白质两种形式的凝胶：①凝结块（不透明）凝胶②透明凝胶；为什么蛋白质生成两种不同凝胶？1.含有大量非极性氨基酸残基的蛋白质在变形时，产生疏水性聚集，这些不溶性聚集体随机缔合而凝结成不可逆的凝结块凝胶。

不溶性蛋白质聚集体的无序网状结构产生光散射造成凝胶的不透明性。

2.含有少量非极性氨基酸残基的蛋白质在变性时形成可溶性复合物，凝胶网状结构主要是通过氢键相互作用而形成的，因此蛋白质溶液在加热后冷却时才能凝结成凝胶。

冷却时可溶性复合物缓慢的缔合速度有助于形成有序的透明网状结构。

影响功能性质的物理化学因素：（不完整）1.酸碱性对蛋白质的机能性质的影响①对乳化性的影响，乳化特征在等电点附近最小，远离等电点则增加；②对泡特性的影响，在等电点附近起泡性和泡稳定性最小。

③对水合性质的影响，在等电点附近蛋白质的保水性最低。

④对凝胶化和质构的影响，中性至微碱性易于凝胶化。

2.蛋白质浓度的影响1）蛋白质浓度增加其乳化特性增大，但单位蛋白质的乳化特性值减小。

(2)蛋白质浓度增加时起泡性增加而泡的稳定性减小。

(3)水合影响蛋白质的保水性，吸湿性及膨润性，在等电点附近蛋白质的保水性最低。

(4)蛋白质浓度高，PH值为中性至微碱性易于凝胶化，高的离子浓度妨碍凝胶化，冷却利于凝胶化。

蛋白质的营养性质摄入每克蛋白质使实验动物体重增重的质量。

：被生物体利用保留的氮量与吸收的氮量之比。

蛋白质的净利用率等于生物体利用保留的氮量与摄入氮之比。

NPU=生物价×消化率。

食品加工过程中蛋白质的变化适当热处理的影响：1.适度热处理导致蛋白质变性，失去溶解性，损害与溶解性有关的功能性质。

2.蛋白质部分变性能改进它们的消化率和必须氨基酸的生物有效性。

3.适当热处理使一些酶失活。

4.抑制植物蛋白质的抗营养因子，提高蛋白质消化率。

（脂肪氧合酶，植物血球凝集素，胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂）食物蛋白质在碱性条件下热处理的影响因为食品蛋白质在碱性条件下加热，会发生交联反应。

交联反应导致必需氨基酸损失，蛋白质营养价值降低，蛋白质消化吸收率降低。

食品进行碱处理好处：①对植物蛋白的助溶；②油料种子除去黄曲霉毒素；③人对维生素B5的利用率。

蛋白质的改性化学改性：采用乙酸酐和琥珀酸酐作为酰化试剂的酰化作用。

酶法改性：催化水解：胃蛋白酶，胰蛋白酶等蛋白酶。

蛋白质交联：转谷氨酰胺酶主要食品蛋白质小麦蛋白质根据溶解度分为清蛋白，球蛋白，麦醇溶蛋白和麦谷蛋白麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是面筋蛋白的主要成分，虽然含硫氨基酸含量低，但对分子结构以及在面包面团中功能是重要的。

大豆蛋白质最重要的大豆蛋白是球蛋白大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白是最重要的大豆蛋白制品。