食品化學 第5章 蛋白質化學

1、第五章第五章 食品化學功能性質：功能性質：在食品加工、保藏、制備和消費在食品加工、保藏、制備和消費期間影響蛋白質在食品體系中的性能的那些蛋期間影響蛋白質在食品體系中的性能的那些蛋白質的物理和化學性質。白質的物理和化學性質。水化性質、表面性質、結構性質、感觀性質水化性質、表面性質、結構性質、感觀性質功功 能能食食 品品 蛋白質類型蛋白質類型 溶解性溶解性飲料飲料 乳清蛋白乳清蛋白 粘度粘度湯、調味汁湯、調味汁 明膠明膠 持水性持水性香腸、蛋糕、香腸、蛋糕、 肌肉蛋白，雞蛋蛋白肌肉蛋白，雞蛋蛋白膠凝作用膠凝作用肉和奶酪肉和奶酪 肌肉蛋白和乳蛋白肌肉蛋白和乳蛋白 粘結粘結- -粘合粘合肉、香腸、面條

2、肉、香腸、面條 肌肉蛋白，雞蛋蛋白肌肉蛋白，雞蛋蛋白 彈性彈性肉和面包肉和面包 肌肉蛋白，谷物蛋白肌肉蛋白，谷物蛋白 乳化乳化香腸、蛋糕香腸、蛋糕 肌肉蛋白，雞蛋蛋白肌肉蛋白，雞蛋蛋白泡沫泡沫冰淇淋、蛋糕冰淇淋、蛋糕 雞蛋蛋白，乳清蛋白雞蛋蛋白，乳清蛋白脂肪和風味脂肪和風味的結合的結合油炸面圈油炸面圈 谷物蛋白谷物蛋白 水化性質結構性質表面性質感觀性質 如如分散性、濕潤性、溶解性、黏度、分散性、濕潤性、溶解性、黏度、膠凝作用、乳化和起泡性膠凝作用、乳化和起泡性等，都取決于水等，都取決于水- -蛋白質的相互作用。蛋白質的相互作用。作用方式： 結合過程 A.A.非水合蛋白質非水合蛋白質B.B.帶電

3、基團的最初水合帶電基團的最初水合C.C.在接近極性和帶電部位形成水簇在接近極性和帶電部位形成水簇D.D.在極性表面完成水合在極性表面完成水合E.E.非極性小區(qū)域的水合完成單分子層覆蓋非極性小區(qū)域的水合完成單分子層覆蓋F.F.在與蛋白質締合的水和體相水之間架橋在與蛋白質締合的水和體相水之間架橋G.G.完成流體動力學水合完成流體動力學水合帶電的氨基酸殘基數目越大，帶電的氨基酸殘基數目越大，水合能力越大。水合能力越大。 二、溶解度蛋白質蛋白質-蛋白質蛋白質溶劑溶劑-溶劑溶劑蛋白質蛋白質-溶劑溶劑+實實質質 離子相離子相 互作用互作用+蛋白質的溶解度大小蛋白質的溶解度大小影響因素 1.pH和溶解度和溶

4、解度2.離子強度 植物蛋白質提取: pH89高度溶解 pH4.54.8處采用等電點沉淀。 影響因素3.溫度溫度 040 溫度溫度，溶解度，溶解度 40 溫度溫度，溶解度，溶解度 一些高疏水性蛋白質，像一些高疏水性蛋白質，像-酪蛋白和一些酪蛋白和一些谷類蛋白質的溶解度卻和溫度呈負相關谷類蛋白質的溶解度卻和溫度呈負相關 。影響因素4.有機溶劑 導致蛋白質溶解度下降或沉淀 降低水介質的介電常數降低水介質的介電常數 提高靜電作用力提高靜電作用力 靜電斥力導致分子結構的展開靜電斥力導致分子結構的展開 促進氫鍵的形成和反電荷間的靜電吸引促進氫鍵的形成和反電荷間的靜電吸引三、蛋白質溶液的黏度牛頓流體 假塑性

5、或剪切變稀 n分子朝著流動方向逐漸取向，使磨擦分子朝著流動方向逐漸取向，使磨擦阻力減少。阻力減少。n蛋白質的水合范圍沿著流動方向形變。蛋白質的水合范圍沿著流動方向形變。n氫鍵和其他弱鍵的斷裂導致蛋白質聚氫鍵和其他弱鍵的斷裂導致蛋白質聚集體或網絡結構的解離。集體或網絡結構的解離。 蛋白質分子或顆粒的表觀直徑蛋白質分子或顆粒的表觀直徑 表觀直徑表觀直徑 黏度黏度蛋白質分子固有的特性。蛋白質分子固有的特性。蛋白質蛋白質- -溶劑間的相互作用。溶劑間的相互作用。蛋白質蛋白質- -蛋白質間的相互作用蛋白質間的相互作用。聚合或聚集反應:l沉淀作用：沉淀作用：是指由于蛋白質的溶解性完全或部分是指由于蛋白質的

6、溶解性完全或部分 喪失而引起的聚集反應。喪失而引起的聚集反應。l絮凝：絮凝：是指蛋白質是指蛋白質未發(fā)生變性未發(fā)生變性時的時的無規(guī)則無規(guī)則聚集反聚集反 應，這常常是因為鏈間的靜電排斥降低而發(fā)生的應，這常常是因為鏈間的靜電排斥降低而發(fā)生的 一種現(xiàn)象。一種現(xiàn)象。l凝結作用：凝結作用：發(fā)生變性發(fā)生變性的的無規(guī)聚集無規(guī)聚集反應和蛋白質反應和蛋白質- -蛋蛋 白質的相互作用大于蛋白質白質的相互作用大于蛋白質- -溶劑的相互作用引起溶劑的相互作用引起 的聚集反應，定義為凝結作用。的聚集反應，定義為凝結作用。l凝膠化作用：凝膠化作用：是指是指變性變性的蛋白質分子聚集并形成的蛋白質分子聚集并形成 有序有序的蛋白

7、質網絡結構過程。的蛋白質網絡結構過程。凝膠化作用機制 溶膠狀態(tài)溶膠狀態(tài)-似凝膠狀態(tài)似凝膠狀態(tài)-有序的網絡結構狀態(tài)有序的網絡結構狀態(tài)凝膠化的相互作用凝膠化的相互作用A靜電相互作用靜電相互作用A氫鍵、疏水相互作用氫鍵、疏水相互作用A二硫鍵二硫鍵A金屬離子的交聯(lián)相互作用金屬離子的交聯(lián)相互作用（一）膠凝過程n蛋白質分子構象的改變或部分伸展，發(fā)生蛋白質分子構象的改變或部分伸展，發(fā)生變性變性n單個變性的蛋白質分子逐步單個變性的蛋白質分子逐步聚集，有序聚集，有序地地形成可以容納水等物質的網狀結構形成可以容納水等物質的網狀結構大豆蛋白質的膠凝過程示意圖大豆蛋白質的膠凝過程示意圖（二）凝膠類型凝結塊（不透明）凝

8、膠凝結塊（不透明）凝膠 大量非極性氨基酸殘基大量非極性氨基酸殘基 疏水性聚集，不溶性聚集體疏水性聚集，不溶性聚集體 不可逆凝膠不可逆凝膠 聚集和網狀結構的形成速度高于變性速度聚集和網狀結構的形成速度高于變性速度 透明凝膠透明凝膠 少量非極性氨基酸殘基少量非極性氨基酸殘基 變性時形成可溶性復合物變性時形成可溶性復合物 締合速度低于變性速度締合速度低于變性速度 在加熱后冷卻時才能凝結成凝膠在加熱后冷卻時才能凝結成凝膠 形成有序的透明的凝膠網狀結構形成有序的透明的凝膠網狀結構1.根據凝膠形成方式根據凝膠形成方式乳清蛋白血清蛋白透明凝膠透明凝膠不透明凝膠不透明凝膠n熱致凝膠通過加熱形成熱致凝膠通過加熱

9、形成 n非熱致凝膠通過調節(jié)非熱致凝膠通過調節(jié)pH值、加入二價值、加入二價金屬離子或部分水解蛋白質而形成金屬離子或部分水解蛋白質而形成 （二）凝膠類型2.根據凝膠形成途徑根據凝膠形成途徑（二）凝膠類型n熱可逆凝膠重新加熱后形成溶液，冷熱可逆凝膠重新加熱后形成溶液，冷卻后恢復凝膠卻后恢復凝膠n非熱可逆凝膠凝膠形成后加熱處理不非熱可逆凝膠凝膠形成后加熱處理不再變化再變化 3.根據凝膠對熱的穩(wěn)定性根據凝膠對熱的穩(wěn)定性（三）影響蛋白質凝膠化作用的因素（三）影響蛋白質凝膠化作用的因素1.1.氨基酸殘基的類型氨基酸殘基的類型 高于高于31.5%31.5%非極性非極性AAAA凝結塊類型凝結塊類型 低于低于31

10、.5%31.5%非極性非極性AAAA透明類型透明類型 2.pH 2.pH pIpI凝結塊類凝膠凝結塊類凝膠 極端極端pHpH弱凝膠，半透明弱凝膠，半透明 形成凝膠的最適形成凝膠的最適pHpH約約7 78 8 3.蛋白質的濃度蛋白質的濃度 濃度越大，越易形成凝膠濃度越大，越易形成凝膠 4.金屬離子金屬離子 Ca2+強化了凝膠結構強化了凝膠結構 過量鈣橋產生凝結塊過量鈣橋產生凝結塊五、蛋白質的織構化五、蛋白質的織構化腐腐 竹竹熱凝結和形成薄膜熱凝結和形成薄膜 大大 豆豆 蛋蛋 白白 肉肉纖維的形成纖維的形成 組織蛋白組織蛋白熱塑性擠壓熱塑性擠壓大豆組織蛋白的結構大豆組織蛋白的結構 麥谷蛋白：麥谷蛋

11、白：分子質量大，二硫鍵（鏈內、鏈間），決定面團的彈性、黏合性和抗張強度麥醇溶蛋白：麥醇溶蛋白：鏈內二硫鍵，促進面團的流動性、伸展性和膨脹性。過度黏結過度黏結 過度延展過度延展 面筋蛋白質中含有的化學鍵面筋蛋白質中含有的化學鍵氫鍵氫鍵 ：谷氨酰胺、脯氨酸和絲氨酸、蘇氨酸：谷氨酰胺、脯氨酸和絲氨酸、蘇氨酸：水吸收能力強，有黏性。水吸收能力強，有黏性。 非極性氨基酸：非極性氨基酸：使蛋白相互聚集、有黏彈性和使蛋白相互聚集、有黏彈性和與脂肪有效結合。與脂肪有效結合。二硫鍵：二硫鍵：使面團堅韌。使面團堅韌。 具有界面性質的蛋白質必要條件：具有界面性質的蛋白質必要條件：能否快速地吸附至界面能否快速地吸附至

12、界面能否快速地展開并在界上面再定向能否快速地展開并在界上面再定向能否形成經受熱和機械運動的膜能否形成經受熱和機械運動的膜 乳化性、起泡性影響蛋白質乳化作用的因素影響蛋白質乳化作用的因素 n蛋白質的溶解度：正相關npH值 pH=PI 溶解度小時，降低其乳化作用 pH=PI 溶解度大，增加其他乳化作用n與蛋白質表面疏水性存在正相關。n適當熱誘導蛋白質變性，可增強其乳化作用。 （1）蛋白質的乳化性質）蛋白質的乳化性質（2）蛋白質的起泡性起泡力、泡沫穩(wěn)定性影響泡沫形成和穩(wěn)定性的因素1.1.蛋白質的分子性質：蛋白質的分子性質：2.2.蛋白質的濃度：蛋白質的濃度：2 28 8，濃度，濃度 起泡性起泡性 ，

13、超過，超過1010，氣泡變小，泡沫變硬。，氣泡變小，泡沫變硬。3.3.溫度：適當加熱處理可提高起泡性能。溫度：適當加熱處理可提高起泡性能。4.pH4.pH值：值：pHpH處于或接近處于或接近pIpI時，提高了蛋白質的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。時，提高了蛋白質的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。5.5.鹽：鹽析時則顯示較好的起泡性質。鹽：鹽析時則顯示較好的起泡性質。6.6.糖：損害起泡力，改進泡沫的穩(wěn)定性。糖：損害起泡力，改進泡沫的穩(wěn)定性。 7.7.脂：穩(wěn)定性下降脂：穩(wěn)定性下降 8.8.攪打：過度激烈攪打也會導致泡沫穩(wěn)定性降低攪打：過度激烈攪打也會導致泡沫穩(wěn)定性降低 風味風味+蛋白質蛋白質-風味風味有有利利不不

14、利利良好風味載體良好風味載體與不良風味結合與不良風味結合結合方式 n干蛋白粉干蛋白粉 物理吸附 范德華力和毛細管作用吸附 化學吸附 靜電吸附、氫鍵結合和共價結合。n液態(tài)或高水分食品中蛋白質液態(tài)或高水分食品中蛋白質 非極性配位體與蛋白質表面的疏水性小區(qū)相互作用 通過氫鍵相互作用 靜電相互作用 共價鍵影響蛋白質與風味結合的因素 n蛋白質的構象蛋白質的構象n水：水：促進極性揮發(fā)物的結合。促進極性揮發(fā)物的結合。 npHpH：堿性堿性pHpH比在酸性比在酸性pHpH更能促進與風味物的結合更能促進與風味物的結合 。n熱：熱：熱變性蛋白質顯示較高結合風味物的能力熱變性蛋白質顯示較高結合風味物的能力 。n化學

15、改性：化學改性：化學改性會改變蛋白質的風味物結合性化學改性會改變蛋白質的風味物結合性質。質。 化學改性酶法改性第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質在食品加工和貯藏中的蛋白質在食品加工和貯藏中的物理、化學和營養(yǎng)變化物理、化學和營養(yǎng)變化二、低溫處理下的變化n食品的低溫貯藏可延緩或阻止微生物的生食品的低溫貯藏可延緩或阻止微生物的生長并抑制酶的活性及化學變化。長并抑制酶的活性及化學變化。 冷卻（冷藏）冷卻（冷藏） 冷凍（凍藏）冷凍（凍藏） 三、堿處理下的變化三、堿處理下的變化n與熱處理同時進行時，對蛋白質的營養(yǎng)價與熱處理同時進行時，對蛋白質的營養(yǎng)價值影響很大。值影響很大。四、氧化處理下的變化四、氧化處理下的變化n導致蛋白質營養(yǎng)價值的降低，甚至還產生有導致蛋白質營養(yǎng)價值的降低，甚至還產生有害物質。害物質。五、脫水處理下的變化五、脫水處理下的變化 傳統(tǒng)的脫水方法堅韌，風味變差。傳統(tǒng)的脫水方法堅