食品化学第5章蛋白质化学

1、第五章第五章 食品化学功能性质：功能性质：在食品加工、保藏、制备和消费在食品加工、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。白质的物理和化学性质。水化性质、表面性质、结构性质、感观性质水化性质、表面性质、结构性质、感观性质功功 能能食食 品品 蛋白质类型蛋白质类型 溶解性溶解性饮料饮料 乳清蛋白乳清蛋白 粘度粘度汤、调味汁汤、调味汁 明胶明胶 持水性持水性香肠、蛋糕、香肠、蛋糕、 肌肉蛋白，鸡蛋蛋白肌肉蛋白，鸡蛋蛋白胶凝作用胶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 粘结粘结- -粘合粘合肉、香肠、面条

2、肉、香肠、面条 肌肉蛋白，鸡蛋蛋白肌肉蛋白，鸡蛋蛋白 弹性弹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 乳化乳化香肠、蛋糕香肠、蛋糕 肌肉蛋白，鸡蛋蛋白肌肉蛋白，鸡蛋蛋白泡沫泡沫冰淇淋、蛋糕冰淇淋、蛋糕 鸡蛋蛋白，乳清蛋白鸡蛋蛋白，乳清蛋白脂肪和风味脂肪和风味的结合的结合油炸面圈油炸面圈 谷物蛋白谷物蛋白 水化性质结构性质表面性质感观性质 如如分散性、湿润性、溶解性、黏度、分散性、湿润性、溶解性、黏度、胶凝作用、乳化和起泡性胶凝作用、乳化和起泡性等，都取决于水等，都取决于水- -蛋白质的相互作用。蛋白质的相互作用。作用方式： 结合过程 A.A.非水合蛋白质非水合蛋白质B.B.带电

3、基团的最初水合带电基团的最初水合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.非极性小区域的水合完成单分子层覆盖非极性小区域的水合完成单分子层覆盖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。 二、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 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影响因素 1.pH和溶解度和溶

4、解度2.离子强度 植物蛋白质提取: pH89高度溶解 pH4.54.8处采用等电点沉淀。 影响因素3.温度温度 040 温度温度，溶解度，溶解度 40 温度温度，溶解度，溶解度 一些高疏水性蛋白质，像一些高疏水性蛋白质，像-酪蛋白和一些酪蛋白和一些谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关 。影响因素4.有机溶剂 导致蛋白质溶解度下降或沉淀 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三、蛋白质溶液的黏度牛顿流体 假塑性

5、或剪切变稀 n分子朝着流动方向逐渐取向，使磨擦分子朝着流动方向逐渐取向，使磨擦阻力减少。阻力减少。n蛋白质的水合范围沿着流动方向形变。蛋白质的水合范围沿着流动方向形变。n氢键和其他弱键的断裂导致蛋白质聚氢键和其他弱键的断裂导致蛋白质聚集体或网络结构的解离。集体或网络结构的解离。 蛋白质分子或颗粒的表观直径蛋白质分子或颗粒的表观直径 表观直径表观直径 黏度黏度蛋白质分子固有的特性。蛋白质分子固有的特性。蛋白质蛋白质- -溶剂间的相互作用。溶剂间的相互作用。蛋白质蛋白质- -蛋白质间的相互作用蛋白质间的相互作用。聚合或聚集反应: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

6、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未发生变性时的时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。一种现象。l凝结作用：凝结作用：发生变性发生变性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凝胶化作用：凝胶化作用：是指是指变性变性的蛋白质分子聚集并形成的蛋白质分子聚集并形成 有序有序的蛋白

7、质网络结构过程。的蛋白质网络结构过程。凝胶化作用机制 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静电相互作用静电相互作用A氢键、疏水相互作用氢键、疏水相互作用A二硫键二硫键A金属离子的交联相互作用金属离子的交联相互作用（一）胶凝过程n蛋白质分子构象的改变或部分伸展，发生蛋白质分子构象的改变或部分伸展，发生变性变性n单个变性的蛋白质分子逐步单个变性的蛋白质分子逐步聚集，有序聚集，有序地地形成可以容纳水等物质的网状结构形成可以容纳水等物质的网状结构大豆蛋白质的胶凝过程示意图大豆蛋白质的胶凝过程示意图（二）凝胶类型凝结块（不透明）凝

8、胶凝结块（不透明）凝胶 大量非极性氨基酸残基大量非极性氨基酸残基 疏水性聚集，不溶性聚集体疏水性聚集，不溶性聚集体 不可逆凝胶不可逆凝胶 聚集和网状结构的形成速度高于变性速度聚集和网状结构的形成速度高于变性速度 透明凝胶透明凝胶 少量非极性氨基酸残基少量非极性氨基酸残基 变性时形成可溶性复合物变性时形成可溶性复合物 缔合速度低于变性速度缔合速度低于变性速度 在加热后冷却时才能凝结成凝胶在加热后冷却时才能凝结成凝胶 形成有序的透明的凝胶网状结构形成有序的透明的凝胶网状结构1.根据凝胶形成方式根据凝胶形成方式乳清蛋白血清蛋白透明凝胶透明凝胶不透明凝胶不透明凝胶n热致凝胶通过加热形成热致凝胶通过加热

9、形成 n非热致凝胶通过调节非热致凝胶通过调节pH值、加入二价值、加入二价金属离子或部分水解蛋白质而形成金属离子或部分水解蛋白质而形成 （二）凝胶类型2.根据凝胶形成途径根据凝胶形成途径（二）凝胶类型n热可逆凝胶重新加热后形成溶液，冷热可逆凝胶重新加热后形成溶液，冷却后恢复凝胶却后恢复凝胶n非热可逆凝胶凝胶形成后加热处理不非热可逆凝胶凝胶形成后加热处理不再变化再变化 3.根据凝胶对热的稳定性根据凝胶对热的稳定性（三）影响蛋白质凝胶化作用的因素（三）影响蛋白质凝胶化作用的因素1.1.氨基酸残基的类型氨基酸残基的类型 高于高于31.5%31.5%非极性非极性AAAA凝结块类型凝结块类型 低于低于31

10、.5%31.5%非极性非极性AAAA透明类型透明类型 2.pH 2.pH 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 8 3.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 4.金属离子金属离子 Ca2+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五、蛋白质的织构化五、蛋白质的织构化腐腐 竹竹热凝结和形成薄膜热凝结和形成薄膜 大大 豆豆 蛋蛋 白白 肉肉纤维的形成纤维的形成 组织蛋白组织蛋白热塑性挤压热塑性挤压大豆组织蛋白的结构大豆组织蛋白的结构 麦谷蛋白：麦谷蛋

11、白：分子质量大，二硫键（链内、链间），决定面团的弹性、黏合性和抗张强度麦醇溶蛋白：麦醇溶蛋白：链内二硫键，促进面团的流动性、伸展性和膨胀性。过度黏结过度黏结 过度延展过度延展 面筋蛋白质中含有的化学键面筋蛋白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：使蛋白相互聚集、有黏弹性和使蛋白相互聚集、有黏弹性和与脂肪有效结合。与脂肪有效结合。二硫键：二硫键：使面团坚韧。使面团坚韧。 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：能否快速地吸附至界面能否快速地吸附至

12、界面能否快速地展开并在界上面再定向能否快速地展开并在界上面再定向能否形成经受热和机械运动的膜能否形成经受热和机械运动的膜 乳化性、起泡性影响蛋白质乳化作用的因素影响蛋白质乳化作用的因素 n蛋白质的溶解度：正相关npH值 pH=PI 溶解度小时，降低其乳化作用 pH=PI 溶解度大，增加其他乳化作用n与蛋白质表面疏水性存在正相关。n适当热诱导蛋白质变性，可增强其乳化作用。 （1）蛋白质的乳化性质）蛋白质的乳化性质（2）蛋白质的起泡性起泡力、泡沫稳定性影响泡沫形成和稳定性的因素1.1.蛋白质的分子性质：蛋白质的分子性质：2.2.蛋白质的浓度：蛋白质的浓度：2 28 8，浓度，浓度 起泡性起泡性 ，

13、超过，超过1010，气泡变小，泡沫变硬。，气泡变小，泡沫变硬。3.3.温度：适当加热处理可提高起泡性能。温度：适当加热处理可提高起泡性能。4.pH4.pH值：值：pHpH处于或接近处于或接近pIpI时，提高了蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性。时，提高了蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性。5.5.盐：盐析时则显示较好的起泡性质。盐：盐析时则显示较好的起泡性质。6.6.糖：损害起泡力，改进泡沫的稳定性。糖：损害起泡力，改进泡沫的稳定性。 7.7.脂：稳定性下降脂：稳定性下降 8.8.搅打：过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低搅打：过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低 风味风味+蛋白质蛋白质-风味风味有有利利不不

14、利利良好风味载体良好风味载体与不良风味结合与不良风味结合结合方式 n干蛋白粉干蛋白粉 物理吸附 范德华力和毛细管作用吸附 化学吸附 静电吸附、氢键结合和共价结合。n液态或高水分食品中蛋白质液态或高水分食品中蛋白质 非极性配位体与蛋白质表面的疏水性小区相互作用 通过氢键相互作用 静电相互作用 共价键影响蛋白质与风味结合的因素 n蛋白质的构象蛋白质的构象n水：水：促进极性挥发物的结合。促进极性挥发物的结合。 npHpH：碱性碱性pHpH比在酸性比在酸性pHpH更能促进与风味物的结合更能促进与风味物的结合 。n热：热：热变性蛋白质显示较高结合风味物的能力热变性蛋白质显示较高结合风味物的能力 。n化学

15、改性：化学改性：化学改性会改变蛋白质的风味物结合性化学改性会改变蛋白质的风味物结合性质。质。 化学改性酶法改性第二节第二节 蛋白质在食品加工和贮藏中的蛋白质在食品加工和贮藏中的物理、化学和营养变化物理、化学和营养变化二、低温处理下的变化n食品的低温贮藏可延缓或阻止微生物的生食品的低温贮藏可延缓或阻止微生物的生长并抑制酶的活性及化学变化。长并抑制酶的活性及化学变化。 冷却（冷藏）冷却（冷藏） 冷冻（冻藏）冷冻（冻藏） 三、碱处理下的变化三、碱处理下的变化n与热处理同时进行时，对蛋白质的营养价与热处理同时进行时，对蛋白质的营养价值影响很大。值影响很大。四、氧化处理下的变化四、氧化处理下的变化n导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有害物质。害物质。五、脱水处理下的变化五、脱水处理下的变化 传统的脱水方法坚韧，风味变差。传统的脱水方法坚