蛋白質(zhì)加工化學筆記

1、蛋白質(zhì)加工化學第一節(jié) 蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)一、概念1、 概念：在食品加工、保藏、制備和消費期間影響蛋白質(zhì)體系中的性能的那些蛋白質(zhì)的物理和化學性質(zhì)。食品蛋白質(zhì)在食品體系中的功能作用功能食品蛋白質(zhì)類型溶解性飲料乳清蛋白粘度湯、調(diào)味汁明膠持水性香湯、蛋糕肌肉蛋白、雞蛋蛋白凝膠作用肉和奶酪肌肉蛋白、乳清蛋白粘合結(jié)合肉、香腸、面條肌肉蛋白、雞蛋白彈性肉和面包肌肉蛋白、谷物蛋白乳化香腸、蛋糕肌肉蛋白、雞蛋蛋白泡沫冰淇淋、蛋糕雞蛋蛋白、乳清蛋白肌脂和風味的結(jié)合油炸面圈谷物蛋白2、 蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)分類（1） 流體動力學性質(zhì)：水的吸收與保留，粘著性和粘度，沉淀和凝膠，溶脹性。表面性質(zhì)：濕潤性、分散性和溶解度，表面

2、張力和乳化作用，脂肪和風味物質(zhì)的結(jié)合，蛋白質(zhì)的起泡特性。（2） 蛋白質(zhì)的水花過程：干蛋白質(zhì)水分子通過與極性部位結(jié)合而被吸附（1）多層水吸附（2）液態(tài)水凝聚（3）腫脹（4）溶劑分散（5）溶液或腫脹（4）腫脹的不溶性粒子或塊（3） 影響蛋白質(zhì)結(jié)合水的環(huán)境因素：溫度、pH、鹽的種類、離子強度。（4） 規(guī)律： 蛋白質(zhì)吸水量隨蛋白質(zhì)濃度增加而增加； 在等電點時蛋白質(zhì)間相互作用最強，締合和收縮后的蛋白質(zhì)呈現(xiàn)最低的水化和膨脹； 隨溫度升高，氫鍵減少，蛋白結(jié)合水也隨之減少； 在低鹽濃度，蛋白質(zhì)水化增加；在高鹽濃度，水鹽相互作用大于水和蛋白質(zhì)間的作用，蛋白脫水產(chǎn)生“鹽析”。二、粘度（1）概念：蛋白質(zhì)的粘度系數(shù)隨

3、流動速度的增加而降低的這種性質(zhì)稱為假塑或剪切變稀，可表示為=mrn（為剪切力）（2）蛋白質(zhì)剪切變稀的原因：分子在流動方向逐步定向，因而摩擦阻力下降；蛋白質(zhì)水化球在流動方向變形；氫鍵和其他弱鍵的斷裂導致蛋白質(zhì)聚集體或網(wǎng)絡構(gòu)象解體；（3）影響蛋白質(zhì)流體粘度性質(zhì)的因素：蛋白質(zhì)被分散的分子或粒子的表觀直徑；蛋白質(zhì)溶劑的相互作用；蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的相互作用。三、溶解度（1）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)+溶劑溶劑=蛋白質(zhì)溶劑疏水相互作用+離子相互作用蛋白質(zhì)的溶解度大小實質(zhì)（2）根據(jù)溶解度性質(zhì)，蛋白質(zhì)可分為：清蛋白：溶于pH6.6的水，如血清清蛋白、卵清蛋白和乳白蛋白；球蛋白：溶于pH7.0的稀鹽溶液，如大豆球蛋白、菜豆球蛋白

4、、和乳球蛋白；谷蛋白：僅能溶于酸（pH2）和堿（pH12）小麥谷蛋白；醇溶谷蛋白：溶于70%乙醇，如玉米醇溶蛋白和麥醇溶蛋白。（3）pH和溶解度當pH高于或低于pI時，促進溶解；在pI時，溶解度最低；大多數(shù)呈酸性蛋白質(zhì)，在pH45之間，溶解度最小，堿性pH時溶解度最高；某些具有大量親水性氨基酸的蛋白質(zhì)（如Lg和BSA），在pI時仍然可溶。（4）離子強度和溶解度離子強度計算：=0.5cizi2（了解）；低離子強度（0.5）電荷屏蔽效應：高比例疏水區(qū)域溶解度下降；高比例親水性區(qū)域溶解度提高；高離子強度（1）離子效應：SO4-、F-鹽析，溶解度降低；ClO4-、SCN鹽溶，提高溶解度，導致沉淀。（5

5、） 溫度和溶解度 在040內(nèi)，溫度升高，溶解度升高； T40，蛋白質(zhì)變性，非極性基團暴露，促進聚集和沉淀； 例外：高疏水性蛋白質(zhì)，如酪蛋白和一些谷類蛋白質(zhì)，溶解度與溫度負相關。（6） 地方有機溶劑和溶解度 與水互溶的有機溶劑（如乙醇和丙酮）； 降低水介質(zhì)的介電常數(shù)； 提高靜電作用力； 靜電斥力導致分子結(jié)構(gòu)的展開； 促進氫鍵的形成和反電荷間的靜電吸引； 導致蛋白質(zhì)溶解度下降或沉淀。三、 蛋白質(zhì)的界面性質(zhì)（1） 概念：指蛋白質(zhì)自發(fā)地遷移至汽水界面或油水界面的性質(zhì)；（2） 性質(zhì)上的差異主要與構(gòu)象有關，重要的構(gòu)象因素包括多肽鏈的穩(wěn)定性/柔性、對環(huán)境改變適應的難易程度和親水與疏水基因在蛋白質(zhì)表面的分布模

6、式；（3）蛋白質(zhì)在界面區(qū)域的濃度高于體相；（4）具有界面性質(zhì)的蛋白質(zhì)的必要條件能快速地吸附至界面；能快速地展開并在界面上再定向；一旦到達界面，能與臨近分子相互作用，形成具有強的粘合和粘彈性質(zhì)的膜，并能忍受熱和機械運動。（5）影響蛋白質(zhì)界面性質(zhì)的因素內(nèi)在因素外在因素氨基酸組成pH非極性氨基酸與極性氨基酸之比離子強度和種類疏水基團與親水基團的分布蛋白質(zhì)濃度二級、三級和四級結(jié)構(gòu)時間二硫鍵溫度分子大小和形狀分子柔性（一）乳化性質(zhì)許多傳統(tǒng)或新型食品，都是含乳狀液的多相體系；乳狀液的形成使食品具有期望的口感，有助于包合油溶性和水溶性（1） 測定乳狀液平均液滴大小的方法 光學顯微鏡法 電子顯微鏡法 光散射法

7、 質(zhì)子相關譜 Counlter計算器（2） 乳化能力（EC） 定義：相轉(zhuǎn)變前（O/W、W/O）每克蛋白質(zhì)所能結(jié)合的油的體積； 測定方法：加入油至蛋白質(zhì)溶液中，根據(jù)粘度、顏色、電阻的突變檢測相變，相轉(zhuǎn)變：=0.650.85，相轉(zhuǎn)變并非瞬時過程。（3） 乳狀液穩(wěn)定性劇烈的處理方法（高溫、離心力）；在數(shù)月內(nèi)穩(wěn)定；乳狀液穩(wěn)定性表示方法：ES=乳狀液穩(wěn)定性指標（ESI）：濁度達到起始的一半所需的時間；（4） 影響蛋白質(zhì)乳化作用的因素 內(nèi)在因子：pH、離子強度、溫度、存在的低分子量表面活性劑、糖、油相體積、蛋白質(zhì)類型和使用的油的熔點； 外在因素：制備乳狀液的設備類型、能量輸入速度和剪切速度；（目前無一致認

8、可的系統(tǒng)地評價蛋白質(zhì)乳化性質(zhì)的標準方法）A、 溶解度：蛋白質(zhì)的乳化能力與溶解度成正比；B、 pH值a. 在pI具有最佳的乳化性質(zhì)的蛋白質(zhì)：如乳清清蛋白、明膠和蛋清蛋白；b. 大多數(shù)食品蛋白質(zhì)在院里pI時可能是有效的乳化劑：酪蛋白、商品乳清蛋白、肉蛋白；C、 疏水性。（二）凝膠作用溶膠狀態(tài)加熱、酶二價金屬離子預凝膠冷卻加熱凝膠概念：是指變性蛋白質(zhì)分子聚集并形成有規(guī)則的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的過程。機制：（1）凝膠化的相互作用氫鍵、靜電相互作用可塑可塑凝膠如明膠；疏水相互作用不可逆凝膠，如蛋清蛋白；二硫鍵不可逆凝膠，如乳清蛋白。（2）兩類凝膠凝結(jié)塊（不透明）凝膠大量非極性氨基酸殘基疏水性聚集，不溶性聚集不

9、可逆凝膠聚集和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成速度高于變性速度；透明凝膠少量非極性氨基酸殘基變性時形成可溶性復合物締合速度低于變性速度；在加熱后冷卻時才能凝結(jié)成凝膠形成有序的透明的凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（3）影響蛋白質(zhì)凝膠作用的因素氨基酸的類型：高于31.5%非極性氨基酸凝結(jié)塊類型，低于31.5%非極性氨基酸透明類型；pH：pI凝結(jié)塊類凝膠；極端pI弱凝膠，半透明形成凝膠的最適pH約78；Ca2+等兩價離子：強化了凝膠結(jié)構(gòu)，過量鈣橋產(chǎn)生凝結(jié)塊；蛋白質(zhì)濃度：最低濃度終點。（三）起泡性質(zhì)起泡能力是指在汽液界面形成堅韌的薄膜，使大量起泡并入和穩(wěn)定的能力，膨脹率（穩(wěn)定狀泡沫值）=起泡力（FP，泡沫膨脹）=蛋白質(zhì)分子的性質(zhì)與起泡

10、性的關系溶解度快速擴撒至界面疏水性（或兩親性）帶點、極性和非極性殘基的分布促進界面相互作用分子（或鏈段）的柔性推進在界面上的展開具有相互作用活性的鏈段具有不同功能性鏈段的配置促進在汽、水和界面相互的作用帶點基團的配置在鄰近氣泡之間的電荷排斥極性基團的配置防止氣泡和緊密靠近；水合作用、滲透和空間效應（受此性質(zhì)和蛋白質(zhì)膜的成分的影響）1、影響起泡性質(zhì)的環(huán)境因素（1）pH：在pI時，若溶解性好，起泡能力強，泡沫穩(wěn)定性較好，如球蛋白、面筋蛋白、乳清蛋白；在pI時，若溶解度很低起泡能力差，但穩(wěn)定性很高 ，如多數(shù)食品蛋白質(zhì)。在pI以外 起泡能力好，穩(wěn)定性差。（2）鹽：鹽能影響蛋白質(zhì)的溶解度、粘度、展開和聚

11、集，取決于鹽的種類和蛋白質(zhì)的性質(zhì)。NaCl大豆蛋白（鹽析），促進起泡能力，降低穩(wěn)定性；NaCL乳清蛋白（鹽溶），降低起泡能力，降低穩(wěn)定性，二價陽離子（Ca2+、Mg2+），在蛋白質(zhì)羧基之間形成橋接改進起泡性和穩(wěn)定性。（3）糖蔗糖、乳糖和其他糖能增加粘度，在界面上較難展開損害起泡能力。（4）脂磷脂，具有比蛋白質(zhì)更好的表面活性，其以競爭的方式在界面上取代蛋白質(zhì)減少了膜的厚度和粘接性，使泡沫穩(wěn)定性降低。（5）蛋白質(zhì)濃度蛋白質(zhì)濃度增加，起泡穩(wěn)定性提高，蛋白質(zhì)濃度的增加提高了濃度，產(chǎn)生較小的起泡和堅硬的膜，蛋白質(zhì)濃度為28%（W/V），起泡能力最大。（6）溫度溫度降低，疏水作用下降，膨脹率下降，部分熱變

12、性可改進起泡性質(zhì)過高。2、制備方法（1）鼓泡：氣泡通過一個多孔的噴灑器進入一個低蛋白質(zhì)濃度的水溶液（0.012%）；（2）攪打振蕩；（3）打擦：激烈的機械力和剪切作用充氣食品；（4）預先被加壓的溶液突然減壓。蛋白質(zhì)+風味蛋白質(zhì)-風味有利無利良好風味載體與不良風味結(jié)合（四）風味結(jié)合性質(zhì)1、蛋白質(zhì)的構(gòu)象與風味物的結(jié)合機制：非極性配位體（風味物分子）與蛋白質(zhì)表面的疏水小區(qū)或空穴的相互作用與極性基團間的氫鍵和靜電相互作用；完全可逆：可裝配可卸去，人為控制條件；構(gòu)象發(fā)生變化：打斷令人鏈段之間的相互作用。2、影響風味結(jié)合的因素（1）溫度：影響很?。唬?）熱變性：較高的結(jié)合能力；（3）鹽溶：降低風味結(jié)合（疏

13、水作用下降）；（4）鹽析：堿性下變性，促進風味結(jié)合。（五）組織化在一定條件下，可溶性植物蛋或乳蛋白質(zhì)能夠形成咀嚼性和良好持水性的膜狀或纖維狀產(chǎn)生的特性。這些產(chǎn)品在隨后的水化和加熱處理中仍能保持所形成的組織化特性。1、蛋白質(zhì)組織化的機制及應用（1）熱凝結(jié)合膜形成；（2）纖維形成；（3）熱塑擠壓。第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分離制備1、蛋白質(zhì)分離制備工藝：原料預處理蛋白質(zhì)提取分離提純干燥包裝（1）預處理包括除雜、破碎、提油、去毒等，使原料適合于所選定分離提純方法的要求；（2）提取應盡量采用溫和的條件，防止蛋白質(zhì)變性和失去所要求的功能性質(zhì)，一般用水提取清蛋白，稀鹽溶液（0.1mol/L NaCl）提取球蛋白；（

14、3）通過常規(guī)過濾法或離心過濾法降溶劑抽提出的蛋白質(zhì)溶液和渣分離，真空濃縮后直接噴霧干燥，或采用調(diào)pH值到該分離蛋白質(zhì)的pI沉淀，也可以直接采用超濾、反滲透、離子交換、電滲析等分離技術(shù)來分離提純。第三節(jié) 食品加工對蛋白質(zhì)的影響一、熱處理有利方面：適宜的加熱條件使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，易被消化酶水解，從而提高消化率，加熱還可以破壞植物蛋白質(zhì)胰蛋白酶和其他抗營養(yǎng)的抑制素；不利方面：過度加熱會導致氨基酸的氧化、鍵交換，形成新酰胺鍵等，從而難以被消化酶水解，造成消化遲滯，食品的風味也隨之降低。二、堿處理有利方面：蛋白質(zhì)經(jīng)過處理后，能發(fā)生很多變化，生成各種新的氨基酸；不利方面：堿處理可使精氨酸、胱氨酸、色氨酸、絲氨酸和賴氨酸等發(fā)生構(gòu)型變化，有天然的L型轉(zhuǎn)變?yōu)镈型，降低了營養(yǎng)